近年来，因为客户需求的变更和恶劣的经济形势等身分的影响，迫使OEM临盆商必须临盆出更纤巧、更经济实惠的产品。这也令设计师必须研发出能知足日益狭小空间需求的部件。在这种艰苦的情况下，即使如力传感器如许的渺小元件也会对是否能成功开辟解决筹划产生异常大年夜的影响。一种专利的灵活而精确的薄膜力传感器可被用来知足低成本、外形请求简单的压力测量解决筹划。该项独特的技巧彻底清除了工程师在设计流线型产品时碰到的多项挑衅。

大年夜多半工程师对各类类型的力传感器都很熟悉。这些装配被应用于机械人、工业设备、汽车安然体系和很多其他范畴。最广为所知的测力传感器是负载单位。他们经由过程采取不合的技巧来感知负载。应力计、压电元件、可变电容是被广泛应用的几种手段。

然而，负载单位自身存在一些缺点，特别是在测量重量和尺寸都高于平常程度的情况下。负载单位就显得有些粗笨。当涉及测量一些重量较轻的物件时，负载单位可能会得出比物件本身更重的读数。有些类型的负载单位因其内部元件具有类似弹簧的属性，是以在某些应用中可能会发出嗡嗡声。

图1、FlexiForce传感器根本上就是电阻器，根据电导率和外加负载而线性变更

近些年来，市情上出现了一种不合类型的力传感器，这种设备通称为触觉传感器。这种产品得名于它们经常被用在机械人的手部，用来稍微接触和触碰。然则触觉传感器的应用范围远不止用在拟人仿真机械人上。它们基于柔性电路材料制造，所以可以或许具备纤薄、轻巧、柔性（合理范围内）的特点。这种机能拓宽了它的应用范围，比如安装在螺栓下，在技工扳紧螺母的同时可感应负载大年夜小，或者直接经由过程夹持界面测量两个滚筒之间的受力。

尤其值得一提的是一种触觉传感器——针对须要简单外形的测力装配的应用需求而开辟，即使须要加一个变送器也同样经济。这种FlexiForce传感器由一块特别的、专利的压阻材料夹层，外加两块内侧带有银质印刷导体的柔性聚合物构成。该导体路径构成了电气连接和外部电路。该种传感器像纸一样薄，厚度只有大年夜约0.008英寸。

聚焦多功能性

在为客户定制一个FlexiForce传感器之前，有很多的线路调试须要工作人员去摸索。MacDonald持续解释到：“然则如今，操作员只须要将测试评经由过程设定的临盆线5到10次就能获得力传输档案。操作员对剩下的临盆线做同样的测试过程，既能很快地找出问题并调剂相干的设备。这种监控设备削减了很多停工时光，因为设备调剂只须要几分钟就能完成。”

图2、Tekscan公司临盆各类类型的矩阵传感器，平日与相干的专利软件、
电子产品一路应用，用以某一区域的及时压力分布记录。

FlexiForce传感器今朝以同一标准外形来为客户供给概念测试和验证，供给多种不合长度的产品。然则，这些传感器也可以根据OEM 的应用需求采取相对简单的自定义组装。


类似的，这些传感器的力范围也可以自定义。他们对负载异常敏感。一个FlexiForce传感器可以或许感测只有5克重的物体，固然临盆商建议负载要占据感测区域面积的80%，其重量达到40克或以上，以便获得最好的测试结不雅。经由过程调节它的外部驱动电路实现调剂传感器的动态范围也是可能的。这些调节方法都如打开一个开关般简单。
市情上还有不合标准形态和大年夜小的矩阵传感器。这种类型的传感器平日被称作传感器垫，其感测区域最小可达0.0009平方英寸，最大年夜能达到256平方英寸。词攀类封装被推敲用于压力分布测量体系，被用来竽暌闺Tekscan公司的专利电子产品和软件配套应用，以显示传感器外面负载的压力分布情况。它们多被用于研发、测试和控制及质量监控方面。

机能比较

将FlexiForce传感器与其他类其余触觉传感技巧比较，个中有一种设计采取了和FlexiForce传感器类似的电阻材料，夹在柔嫩的塑料片之间，在同一基板上都安顿了导电区域。须要留意的一点就是传输依附传感区域的力传导。同样的负载施加在更大年夜面积传感区域上时，比拟感化于更小面积的传感区域时，读数更小。如许看来，这种传感器与其说是力传感器，不如说是压力传感器。
另一种触觉传感器应用电容作为感应机制。一种典范的方法就是将横纵两块电极重叠起来，中心由弹性介质间隔开来。经由过程按压横纵两块电极之间的介质削减了空间，并供给同位移成正比的反馈旌旗灯号。

电阻式触觉传感器的一个难题就是它们平日须要经由过程高频率的交换旌旗灯号驱动，这是因为感化力与位移变更相对较小，电容变更同样也是如斯。电子产品须要将电阻转换成电压变更，这个过程比较复杂。比拟较而言，FlexiForce传感器由直流电驱动。它们能与Tekscan公司临盆的经济型负载与力感测体系（ELF）合营应用，以高达5.7千赫的速度采样和记录数据。

简单的驱动电路加上超薄的外形使得FlexiForce传感器成为浩瀚范畴的首选解决筹划。标准版的感测区域是一个直径为0.375 英寸的圆形区域。在很多情况下，设计师会先经由过程一个标准的传感器的原型来证实是否可行，然后设计一个自定义版本。自定义传感器有几乎任何外形，甚至是不规矩外形的。如不雅实际应用须要的话，传感器也可以连接到更硬的基板，如硬塑料或金属。
FlexiForce传感器根据负载大年夜小分成三个规格：0-1 lbs、0-25 lbs、0-100lbs。即使达到负载10000 psi（塑胶极限值），也不会对传感器造成毁伤。为了测试范围之间和之外的压力，可以安装一个简单的运算放大年夜器电路。经由过程调剂运算放大年夜器电路上的反馈电阻，或者调剂传感器的驱动电压，付啦毛向的受力范围均能精确调大年夜到10倍，使得在特定受力范围也能记录读数。

应用评估


每当Sensor Wireless公司的客户拿到一个定单的时刻，他们总会向咨询Sensor Wireless公司咨询有关瓶子与传感器的问题。临盆和研发总监TomMacDonald解释说，传感器安装在瓶子的四周，并与一个无线转换设备相连。这项专利电子产品使得在瓶子内部安装无线设备成为可能。所测瓶子上的受力读数经由过程FlexiForce传感器上的射频旌旗灯号发送到手持的┞菲上设备上，是以操作员可以及时｀控负载状况。

FlexiForce传感器由Tekscan公司临盆，实际上是电导率与负载变更呈高度线性关系的电阻元件。在没有负载的状况下，电阻值异常之大年夜，可以说根本上是一个开放式电路。跟着负载增长，电阻值开端降低，最后可以达到10千欧或更低的程度，须要根据实际情况决定。输出量经由过程导电性与负载之间的关系得以表示，具备高度线性（线性误差<±3%）。相对来说，外部电路将输出量转换成线性模仿电压很简单。

制瓶临盆线揖２贾钟传输1200个瓶子的速度运转。在如许高速临盆的情况下，很轻易产生瓶子的碰撞和摩擦，和其他一些操作问题。MacDonald表示只有耐用型的传感器才能担当重担。Sensor Wireless公司的一些客户已经应用这款设备2年半至3年的时光。

图3、一个FlexiForce薄膜传感器被担保在测试瓶的四周，感应侧壁受力。
而其内部的电子产品就会将数据无线传输到操作人员的手持机械上，这
样他们就可以及时地看到操作结不雅。

耐用性对SSI Wireless公司来说也是相当重要的，SSI Wireless公司是美国一家工程技巧公司，也是SSI工业嵌入式体系的营业部分。据公司总裁MicheleMordacq所说，比来有一个项目是将一个无线库存治理体系安装到一家超市的货架上，该体系用到了为客户定制的一个单点传感器。当货架空的时刻，体系就会主动发送一封邮件给治理人员，解释哪些货色须要从新上架。

Mordacq说：“在向很多传感器临盆商咨询的时刻，我们爱好单点传感器现货，因为如许我们可以随时购买，组装一个测试样本，检测这个体系是否能很好的运行。对于用在库存治理中的设备，若采取医疗用的高精度设备就会花费很多。而那样的高精度水准在这里不须要。只要负载力控制在几盎司，就够用了。称重传感器太大年夜了，因为他们内部安装了操控体系。”

Mordacq表示，薄膜传感器也为用户削减了成本支撑，比如保护费用。因为该设备可以长途遥控，可以尽快地采取改┞俘办法。Mordacq进一步解释说到，派出技恋人员去现场查看压力、温度、电机运转是很平常的工作。而用这个产品就不须要如许做了，既节约了时光也节俭了开支。是以，SSI Wireless公司将FlexiForce传感器与无线技巧结合，临盆出一种长途遥控的┞凤断设备。Tekscan公司与之合作，一一解决了研发过程中的问题。

Mordacq还说，更多地与力传感器制造商沟通异常重要，因为如许的合作会让设计师接触到不熟悉的学科。比如，机械工程师可能会越来越多的处理登着螫方面的问题。

“Tekscan公司与我们合作，一路将经济型负载与力感测体系（E L F）转换成一种无线设备，”Mordacq持续说，“我们带来了在无线通信中的工作经历，以及开辟Windows桌面法度榜样的经验。我们两家公司仍会持续合作，个中比来的一个项目就是膳绫擎提到的无线货架库存体系。”

简便的体积，小巧的尺寸并不是应用FlexiForce传感器的独一原因。耐用性对Sensor Wireless公司来说是很关键的一个身分，Sensor Wireless公司是加拿大年夜一家采取无线监控设备的大年夜型制瓶企业。为了赞助他们的客户在临盆中削减瓶子的破损，Sensor Wireless须要一个定制的力传感器安装到他们的体系中，来肯定临盆线的轨道、机械人夹钳和邻近的瓶准咀用在瓶身上的力。
瑞士的一家工程公司Cervitrol表示，缩短客户下单到产品落成的刻日对OEM制造商来说是很重要的。他们比来的一个仪器是用来检测贸易打印设备中的钢板和橡胶板之间的压力。这个仪器能让操作员及时ｌ测到受力情况，尽快响应地调剂设备。

“我们在以前的工作中已经应用了很多标准而灵活的传感器，所以对于它超大年夜的应用范围和完美的精确性都很熟悉，”设计工程师Thomas Eisner说到，“然则这个仪器的设计须要与传感器制造商慎密合作。它须要用到比标准型号更小的感测区域，是以我们得事先确认这么小的区域范围是否能感测力度。这个传感器的传输范围在10到100psi，并须要在外面一条直线典范围传输压力。经由过程8个礼拜的沟通协作，我们拿到了定制的传感器，制造方为我们排疑解难，让我们能尽快地完成产品的开辟。”

结论

好梦源自小巧，正如越来越多的OEM制造张开端采取灵活、精准的薄膜压阻式力传感器（FlexiForce）就是证实。这种传感器体积小，灵活耐用，可以被很应用到很多设计中。OEM厂商发明这种低成本、可大年夜量临盆的传感器便利他们进步临盆样品的效力。经久的设计也让最终的成品机能卓越：电阻范围广，高度的线性关系，低漂移，低功率。此外，用户友爱的、单片式的传感器不须要很复杂的电子设备获取输出。

基于上述浩瀚长处，OEM厂商可以在很多范畴应用这项技巧。他们会发明FlexiForce传感器在开辟更小巧、更灵活的产品中起到了关键的感化。

上岸以下网址，可下载该公司白皮书，懂得更多信息：www英国沃森.industrysourcing.com/vip/reg_wpdemo_chs.asp
更多关于薄膜力传感器的信息，请上岸www.tekscan.com或发送邮件至marketing@tekscan.com。(end)