圓頂作動(dòng)器類似于圓盤作動(dòng)器,但呈圓頂或半徑。塑造圓頂有助于
使FSR線性化。
覆蓋式致動(dòng)器使用一些大墊(泡沫、橡膠或其他柔性材料)覆蓋一個(gè)或多個(gè)。
FSR,包括傳感器元件之間的任何非活動(dòng)區(qū)域。
基本FSR電路示例
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在最簡單的測(cè)量電路中,參考電阻(R1)與FSR串聯(lián)。已知的
施加電源電壓,在R1上測(cè)量輸出電壓。
輸出如下:
=
×1個(gè)
1個(gè)+
圖14:閥瓣執(zhí)行機(jī)構(gòu)示例-金屬
帶泡沫墊
圖15:圓頂致動(dòng)器示例
電阻與電壓的關(guān)系當(dāng)然是非線性的。R1可計(jì)算為最優(yōu)
在所需測(cè)量范圍內(nèi)的分辨率,但一般來說,接近
FSR的電阻范圍(對(duì)數(shù)刻度)工作良好。在這個(gè)例子中,F(xiàn)SR有一個(gè)阻力
范圍為1k-100k,因此R1=10k是一個(gè)合理的選擇。
在可以接受粗略/相對(duì)測(cè)量的設(shè)計(jì)中,一個(gè)簡單的分隔器通常就足夠了。
緩沖分壓器
在這種變化中,單位增益緩沖器(又名電壓跟隨器)跟隨分壓器。
當(dāng)采樣電路的輸入阻抗低到足以引起加載誤差時(shí),需要一個(gè)緩沖器
分壓器或分壓器的輸出阻抗大于規(guī)定的ADC
要求。
例如,使用Arduino,盡管模擬輸入配置管腳的輸入阻抗非常高
高,MCU數(shù)據(jù)表建議最大傳感器輸出阻抗為10K。
一種電容性負(fù)載,不能通過高阻抗分壓器快速充電
取樣。
零件的選擇不是特別關(guān)鍵,但運(yùn)算放大器至少應(yīng)該是單位增益穩(wěn)定,與軌道扭轉(zhuǎn)輸入/輸出(RRIO)。
I-V轉(zhuǎn)換器(跨阻放大器)
電流-電壓轉(zhuǎn)換器或跨阻放大器顯示出更均勻/理想的特性
傳遞函數(shù)比分壓器。與分壓器不同,跨阻放大器允許
施加在單個(gè)FSR元件上的電壓,與其他并聯(lián)FSR/電阻無關(guān)。
將理想運(yùn)放假設(shè)應(yīng)用于上述示例電路,輸入端子之間的電壓
是零,所以VIN-=0v(虛擬接地)。零電流流入/流出輸入端子,因此IRF=IFSR。從
在這里,計(jì)算很簡單,VOUT由以下公式給出:
=
−
×
如果選擇了軌對(duì)軌輸入/輸出運(yùn)放,則輸出從0v擺動(dòng)到5v。
反饋電容器(CF)可選擇性地用于限制帶寬和保持穩(wěn)定性。最佳CF值
此處省略計(jì)算,因?yàn)樗鼈儽仨毧紤]FSR電阻、運(yùn)算放大器GBP和雜散
電容。為了實(shí)驗(yàn)起見,10pF到33pF通常是一個(gè)很好的起點(diǎn)。
一般來說,運(yùn)算放大器的選擇:
-極低輸入偏置電流(Ib在nA或pA范圍內(nèi))
-JFET或CMOS輸入
-選擇帶寬/轉(zhuǎn)換率以滿足采樣率要求
-通常是RRIO
力敏感負(fù)載驅(qū)動(dòng)器(LED等)
當(dāng)驅(qū)動(dòng)需要超過幾毫安的負(fù)載時(shí),可能很容易將
FSR與負(fù)載串聯(lián)。這不是一個(gè)好主意,因?yàn)榇蠖鄶?shù)FSRs都有最大電流額定值。
大約1到10毫安;超過此額定值將損壞FSR。
相反,應(yīng)使用FSR來控制輸出驅(qū)動(dòng)器,即BJT或FET。下面是一個(gè)電路示例
其中,F(xiàn)SR控制BJT的基極電流,以驅(qū)動(dòng)共用發(fā)射器布置的LED。結(jié)果
是一個(gè)強(qiáng)制調(diào)暗的LED手電筒,或多或少。
本例中使用的LED數(shù)據(jù)表列出了最大持續(xù)電流為20毫安和最小持續(xù)電流
正向壓降為1.8v。保守地說,我們假設(shè)最小VCE接近0v。因此:
VR2(最大值)=5-1.8-0=3.2v(最大值)
R2=20mA/3.2v=160Ω(最。
R1提供了一些對(duì)力和亮度的控制。無需描述FSR響應(yīng)和LED
輸出曲線,在這里實(shí)驗(yàn)性地選擇R1可能就足夠了;10k似乎工作得很好。
力閾值開關(guān)w/滯后
力敏電阻器的另一個(gè)常用例子是閾值開關(guān)。高于控制器局域網(wǎng)的電路
用于指示何時(shí)存在指定的力/重量,不需要ADC。此電路中的滯后
有效地提供硬件去噪。如果不需要去噪輸出,則可以省略R4。
在示例電路中,R2、R3和R4被選擇用于近似/ 2V的低/高閾值。
和=3v。跳過推導(dǎo)并任意選擇R3、R2和R4的330k,計(jì)算公式如下:
4個(gè)
三
=
−
和
三
2個(gè)
= |