Идея по тензорезистору

[ArtemKuchin]

Нужно мнение опытных котов.

Нужен тензодатчик (strain gauge), который бы определял прогиб поверхности, при наступании на нее ногой.
Точность неважна, но нужно, чтобы реагирована на относительно большой площади.
Покопал, что есть в продаже - дорого как-то и маленькое все, а потом еще клеить надо к основе.

Появилась такая идея. Взять односторонюю плату 10х15 см и вытравить на ней тензорезистор.

Расчет:

Ширина дорожки: 0.3мм (чтобы проще травить(
Толщина: 35 мкм
Площадь сечения: 0,0105 кв.мм

Таких дорожек на ширине 10 см (по длине, чтобы выше чувствительность была) получается 160 дорог (зазор 0.3 тоже).
Общая длина 25 метров.

Общее сопротивление R = (l*ro)/A = (25 * 0.0172)/0.0105 = 41 Ом

Далее делаем измерительный мост с одним подстроечным резистором и добиваемся нулевого выхода при ровном положении.
Далее почти любой ОУ, который усиливает разность раз в 150-200 и смотрим выход на АЦП МК.

Прелесть в том. что тензореристор уже на подложке получается. причем на прочной и хорошо пружинящей подложке.

Как думаете, сработает?

Еще меня токи беспокоят. При 40 Омах и напряжении 5В будет более 100мА, нехорошо как-то. Придется понижать напряжения питания этой части и делать импульный режим работы со сменой полюса, чтобы помехи рубить. Но это уже мелкие детали.

[falkonist]

Думаю, что должно сработать. В конце концов, примерно так же и обычные тензорезисторы делаются.

Если уж будете травить - так травите двухсторонний стеклотекстолит с обеих сторон. Сразу же получите и компенсирующий резистор для полумоста. Сигнал сразу же в 2 раза больше, да и 80 Ом - не 40... Ну, мягкую прокладку на верхний придется конечно, положить, чтобы дорожки не протерлись. Но на прогиб она никак не влияет.

Работы - на полчаса. И сразу же результат получите. Не забудьте отписаться!

[kris95]

Можно взять два куска фольгированного текстолита, между фольгой положить таблетки активированного угля, и замотать этот бутерброд изолентой. Работает на ура, сейчас сижу и балуюсь с этим датчиком

[MIF]

А ёмкость измерять путём просчёта на МК не проще будет?
Тензодатчик относительно дорог - 5-15 Евро. Размеры около 50 мм. Но если его клеить, то он прочувствует бОльшую площадь с меньшей чувствительностью.

[ArtemKuchin]

Можно взять два куска фольгированного текстолита, между фольгой положить таблетки активированного угля, и замотать этот бутерброд изолентой. Работает на ура, сейчас сижу и балуюсь с этим датчиком

Не понял, если я на то дело наступлю, или, еще хуже, прыгну, то эти таблетки в пыль превратятся и испачкают все вокруг. Для "пальчиков" наверное пойдет.

MIF: вообще не понял о чем речь. При чем тут емкость? Или это к активированному углю?

falkonist:
Спасибо за подсказку с обратной стороной. Там действительно лучше должно быть, так как на одной стороне R будет падать, а на другой расти, т.е. разность на выходе больше еще больше. Т.е. чувствительность повысится.

При раскаладе с двухсторонней платой получается, что схемка еще проще становится. См прилагаемый файл. Rs1 и Rs2 - сенсоры. Один из R1 или R2 надо сделать подстроечным, чтобы все каллибровку выполнить выхода ОУ при ровном положении. И R1,R2 можно взять относительно большими, чтобы токи были малыми даже при 5В питания. Не накосячил со схемой?

Попробовать пока не могу: болею и гости понаехали, к рабочему месту нет доступа, да и сил нет. Через недельку тока.

[falkonist]

Вообще-то, если мне не изменяет мой склероз, "классическая" схема тензоусилителя (мост/полумост) такая.

[kris95]

Можно взять два куска фольгированного текстолита, между фольгой положить таблетки активированного угля, и замотать этот бутерброд изолентой. Работает на ура, сейчас сижу и балуюсь с этим датчиком

Не понял, если я на то дело наступлю, или, еще хуже, прыгну, то эти таблетки в пыль превратятся и испачкают все вокруг. Для "пальчиков" наверное пойдет.

Одна таблетка без проблем делжит 7кг. Положи их туда побольше и всё. А вообще надо класть какой то упругий материал, типа толстой резины, чтобы большая часть веса приходилась на неё.

[ArtemKuchin]

Вообще-то, если мне не изменяет мой склероз, "классическая" схема тензоусилителя (мост/полумост) такая.

ну да, измерительный мост +оу. я обвязку оу не рисовал, но в целом мне интересно, будет ли работтать предложенная мной схема. она чутьчуть попроще.

По показанной схеме: датчики это r1 и r2? а кто такое средняя точка? это u/2 ? у меня питание то однополярное.

касательно таблеток: ненадежно, у меня брат 110 кг весит и если он на край станет, то точно хана и они лавинообразно все раздавятся.

[falkonist]

...датчики это r1 и r2? А что такое средняя точка? это u/2 ? у меня питание то однополярное.

Да. Да. Именно для однополярного питания средняя точка и нарисована.

Я обвязку оу не рисовал, но в целом мне интересно, будет ли работтать предложенная мной схема. она чутьчуть попроще.

Так весь весь смысл различных вариантов включения ОУ - именно в его обвязке! Будет ли работать? Пробуйте. За свою схему - ручаюсь.

[MIF]

MIF: вообще не понял о чем речь. При чем тут емкость? Или это к активированному углю?

"Прогиб поверхности" можно определять и ёмкостным датчиком - альтернатива, которая может оказаться дешевле.
Конечно, есть разница, это будет сигнализация на пол в банке или весы для автомобиля с грузом. То есть от задачи зависит.

[ArtemKuchin]

MIF: вообще не понял о чем речь. При чем тут емкость? Или это к активированному углю?

"Прогиб поверхности" можно определять и ёмкостным датчиком - альтернатива, которая может оказаться дешевле.
Конечно, есть разница, это будет сигнализация на пол в банке или весы для автомобиля с грузом. То есть от задачи зависит.

А! Понятно. Ну про емкостные датчики это отдельная тема. Я как раз эту тему и поднял, чтобы выяснить, что НАДЕЖНЕЕ: самодельный емкостной или самодельный тензо. Ответ вообще не очевиден и будет определен опытным путем.
Причем под "надежнее" имеется ввиде не только надежность экплуатации (где емкостные датчики обычно выигрывают), но и возможность повторения конструкции любителями разного уровня, а также работа в разных условиях - влага, ЭМ помехи, где тензо обычно выигрывают.

[MIF]

_Можно исхитриться и сделать датчик по принципу лазерного микрофона. Между двумя зеркалами, одно на основе, а другое на мембране(прогибающейся поверхности), пропускается лазерный луч на многократное отражение. При прогибе, оптодатчик измеряет уход луча.

_По сети издревле гуляет схема индукционного микрометра - то же из этой серии.

_Есть принцип, где задающий генератор, у которого над контуром висит феррит, прогибающийся вместе с контроллируемой поверхностью, подаётся через кварцевый фильтр(пьезо, контурный ФСС на спад) и детектируется. В результате мы имеем детектор перемещения, довольно чувствительный и дешёвый.

_Можно использовать обычный пьезоэлемент, на который давить с контролируемой поверхности через пружинку.

Думаю, всё начинается с механического датчика, то есть задачи. Площади независимой контролируемой ячейки.

[ArtemKuchin]

именно так, с задачи. А по задаче надо иметь суперплоский датчик большой площади и вся система не дорогая и устойчива к механическим и др. воздействиям.
В общем, не будем отклонятся от темы

ПО ТЕМЕ: преодолев боль и ломки я попытался сделать лутом этот сенсор сейчас и круто обломился. Платка была 10х20. На моей пленке press-n-peel blue не печатается нижняя часть, макс 15 см. На фотобумаге нет нужного прогрева. А мелованую, на которую была вся надежда, куда-то дел. Так что не так то просто забабахать на плате 20-30 метров дорожет без "единого разрыва".
Куплю меловану - попробую, если не прокатит, то только фотоспособом, а у меня резист кончился

[MIF]

именно так, с задачи. А по задаче надо иметь суперплоский датчик большой площади и вся система не дорогая и устойчива к механическим и др. воздействиям.
В общем, не будем отклонятся от темы

ПО ТЕМЕ: преодолев боль и ломки я попытался сделать лутом этот сенсор сейчас и круто обломился. Платка была 10х20. На моей пленке press-n-peel blue не печатается нижняя часть, макс 15 см. На фотобумаге нет нужного прогрева. А мелованую, на которую была вся надежда, куда-то дел. Так что не так то просто забабахать на плате 20-30 метров дорожет без "единого разрыва".
Куплю меловану - попробую, если не прокатит, то только фотоспособом, а у меня резист кончился

Рискну не согласится по поводу "надо иметь суперплоский датчик большой площади". Наверное имеется ввиду чувствительная поверхность большой площади. При этом, поверхность должна обладать какой-то равномерностью к чувствительности?
Сам датчик может быть выполнен по разному. Или их, датчиков, может быть много на поверхность.
(я просто уточняю, что бы лучше представить условия задачи)

Думаю, до темы ещё далеко - задача не прорисована.

[ArtemKuchin]

Ничего не понял, я говорю, что мне нужен суперплоский, с чем не согласится то? Именно супер плоский. 2мм макс. Да не важно, вопрос в теме задан. Осталось выяснить заработает реально или нет.

[MIF]

Ничего не понял, я говорю, что мне нужен суперплоский, с чем не согласится то? Именно супер плоский. 2мм макс. Да не важно, вопрос в теме задан. Осталось выяснить заработает реально или нет.

Обычно не говорят что нужен датчик, плоский или круглый, а говорят, что нужно решить ту или иную задачу. Тогда можно поискать\предложить и другие решения. Если же поиск решений зашорен, то тензодатчики отвечают требованию - они плоские, есть длинные, по см 15, может и длиннее. 50 мм,тровые тензодатчики приклеивают к балкам метров по 6 и измеряют их просадку. Так что по длине тоже вопросов не будет. Вопрос с равномерностью измерений по всей площади чувствительной поверхности, если это важно - остаётся.

[falkonist]

Если рассуждать с методологической точки зрения, то MIF прав: начинать нужно с постановки собственно задачи. В правильно сформулированном вопросе содержится уже половина ответа .

Если вернуться к самому первому посту, то ArtemKuchin вроде бы и сформулировал такую задачу, но заведомо сузил "игровое поле":

Нужен (тензо)датчик, который бы определял прогиб поверхности, при наступании на нее ногой.
Точность неважна, но нужно, чтобы реагирована на относительно большой площади.

Если убрать то, что выделено курсивом ("тензо"), то задача вроде бы достаточно четкая. Действительно, почему именно тензодатчик? Только потому, что таковы ограничения "доставабельности" компонентов, или просто хочется попробовать идею? Вот эти ограничения и стОило бы обозначить.

[ArtemKuchin]

вы вдались в демагогию. Если я просто искал тип датчика, то и вопрос был бы таким. Я уже нашел то, что мне надо и вопрос был очень конкретный именно про сам датчик.

[falkonist]

Ну, значит, так тому и быть. Хозяин - барин.

Мне самому интересно, что из этого прожекта получится...

[MIF]

вы вдались в демагогию. Если я просто искал тип датчика, то и вопрос был бы таким. Я уже нашел то, что мне надо и вопрос был очень конкретный именно про сам датчик.

Существуют плёночные тензодатчики российского производства и зарубежного. Зарубежные продаются в российских магазинах и в зарубежных.

Тензорезистор = strain gauges

Что такое тензорезистор? (ПДФ)
Источник - рекомендую


Производство тензорезисторов на Украине ООО "Веда"