Có rất nhiều định luật vật lý dựa trên khái niệm Lực. Lực khi tác dụng lên vật có khối lượng m sẽ làm thay đổi vận tốc của vật. Có rất nhiều khái niệm liên quan đến lực như lực đẩy, lực cản và Mô men xoắn. Khi tác dụng lên một vật thể, lực đẩy làm tăng vận tốc của vật thể, trong khi Lực kéo làm giảm vận tốc và Mô men xoắn tạo ra những thay đổi trong tốc độ quay của vật thể. Khi có sự phân bố cân bằng của các lực trong vật thì không thấy gia tốc. Với sự tiến bộ trong công nghệ, một cảm biến có thể giúp theo dõi lực được giới thiệu, được gọi là Cảm biến lực.
Cảm biến lực là gì?
Vào những năm 1970, Sir Franklin Eventoff đã tìm ra một số vật liệu khi chịu tác dụng của lực có thể thay đổi giá trị điện trở của chúng. Những vật liệu này được gọi là Điện trở Cảm ứng Lực. Những vật liệu này được sử dụng để sản xuất một cảm biến có thể đo Lực. Cảm biến lực là một cảm biến giúp đo lượng lực tác dụng lên một vật thể. Bằng cách quan sát mức độ thay đổi trong các giá trị điện trở của điện trở cảm ứng lực, lực tác dụng có thể được tính toán.
Cảm biến lực
Nguyên tắc làm việc
Nguyên lý hoạt động chung của Cảm biến lực là chúng phản ứng với lực tác dụng và chuyển giá trị thành một đại lượng có thể đo được. Có nhiều loại Cảm biến Lực khác nhau có sẵn trên thị trường dựa trên các yếu tố cảm biến khác nhau. Hầu hết các Cảm biến Lực được thiết kế bằng Điện trở Cảm ứng Lực. Các cảm biến này bao gồm một màng cảm biến và các điện cực.
Nguyên tắc hoạt động của điện trở cảm ứng lực dựa trên thuộc tính của 'Điện trở tiếp xúc'. Điện trở cảm ứng lực chứa một màng polyme dẫn điện có thể thay đổi điện trở của nó theo cách có thể dự đoán được khi lực tác dụng lên bề mặt của nó. Màng này bao gồm các hạt có kích thước nhỏ hơn micromet, dẫn điện và không dẫn điện được sắp xếp trong một ma trận. Khi có lực tác động lên bề mặt của màng này, hạt cực nhỏ sẽ chạm vào các điện cực của cảm biến, làm thay đổi điện trở của màng. Lượng thay đổi gây ra cho các giá trị điện trở cho phép đo lượng lực tác dụng.
Để cải thiện hiệu suất của điện trở Cảm ứng lực, nhiều nỗ lực khác nhau đang được thực hiện với nhiều cách tiếp cận khác nhau, chẳng hạn như, để giảm thiểu sự trôi của polyme, các cấu hình điện cực khác nhau đang được thử nghiệm, thử nghiệm với cảm biến bằng cách thay thế polyme bằng vật liệu mới như ống nano cacbon Vân vân….
Các ứng dụng của cảm biến lực
Công dụng chính của cảm biến Lực là để đo lượng lực tác dụng. Có nhiều loại và kích cỡ của cảm biến lực có sẵn cho các loại ứng dụng khác nhau. Một số ứng dụng của Cảm biến lực sử dụng điện trở cảm ứng lực bao gồm các nút cảm ứng lực, trong các nhạc cụ, làm cảm biến chiếm chỗ trên xe, trong chân tay giả, trong hệ thống chống chân, thực tế tăng cường, v.v.
Ví dụ về cảm biến lực
Có nhiều loại cảm biến lực có sẵn cho các loại ứng dụng khác nhau. Một số ví dụ về cảm biến lực là Cảm biến lực , cảm biến lực khí nén, Cảm biến lực điện dung, Cảm biến lực đo độ căng, cảm biến lực thủy lực, v.v.
Bên cạnh cảm biến lực, còn có danh mục Bộ chuyển đổi lực. Sự khác biệt chính giữa cảm biến lực và bộ chuyển đổi lực là bộ chuyển đổi chuyển đổi lượng lực được đo hoặc tác dụng thành tín hiệu đầu ra điện áp nhỏ có thể đo được. Trong khi đầu ra của cảm biến Lực không phải là điện áp.
Ưu điểm của FSR
Cảm biến lực đo sức căng là một cảm biến lực cũng như một bộ chuyển đổi lực. Khi so sánh với tất cả các cảm biến lực khác, cảm biến lực với điện trở cảm ứng lực mang lại nhiều ưu điểm khác nhau như kích thước nhỏ, giá thành rẻ và khả năng chống sốc tốt. Do kích thước nhỏ, chúng được sử dụng trong thiết bị điện tử cầm tay và nâng cao khả năng tương tác di động. Nhược điểm chính của các cảm biến này là độ chính xác thấp vì các phép đo của chúng chênh lệch nhau 10%.
Cảm biến lực dựa trên điện trở Cảm biến lực còn được gọi là FSR. Cảm biến FSR được sử dụng trong các hệ thống giao thông vận tải để đo lượng ứng suất tác động lên hàng hóa trong khi vận chuyển chúng từ nơi này đến nơi khác. Chức năng của FSR có thể được thay đổi bằng cách thay đổi các đặc tính của điện trở cảm ứng lực.
Điện trở cảm ứng lực yêu cầu một giao diện nhỏ và có thể hoạt động trong môi trường thù địch vừa phải. Ở đây các hạt dẫn điện và hạt không dẫn điện nhỏ được pha chế để giảm sự phụ thuộc vào nhiệt độ của cảm biến, tăng độ bền bề mặt cảm biến và cải thiện các đặc tính cơ học của nó.
Với sự tiến bộ của công nghệ, ngày nay các cảm biến đang đóng một vai trò quan trọng trong việc đo lường các hiện tượng vật lý khác nhau. Kích thước nhỏ gọn, độ bền cao giúp chúng ta có thể sử dụng trong các thiết bị điện tử cầm tay. Hôm nay, cảm biến có sẵn để đo căng thẳng, áp suất, nhiệt độ, màu sắc, v.v. ... điện trở cảm ứng lực được cấp bằng sáng chế vào năm 1977. Đơn vị của Lực trong SI là gì?
