O que é um Sensor de Força: Princípio de Funcionamento e Aplicaçãoa

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Existem muitas leis da física baseadas no conceito de Força. Força, quando aplicada a um objeto de massa m, altera a velocidade do objeto. Existem muitos conceitos relacionados à força, como empuxo, arrasto e torque. Quando aplicado a um objeto, o empuxo aumenta a velocidade do objeto, enquanto o Arrasto diminui a velocidade e o Torque gera mudanças na velocidade de rotação do objeto. Quando há uma distribuição equilibrada de forças no objeto, nenhuma aceleração pode ser vista. Com o avanço da tecnologia, é introduzido um sensor que pode auxiliar no monitoramento de força, conhecido como Sensor de Força.

O que é um sensor de força?

Sir Franklin Eventoff, na década de 1970, descobriu que alguns materiais, quando submetidos à força, podem alterar seus valores de resistência. Esses materiais eram conhecidos como Resistores com detecção de força. Esses materiais são usados ​​para produzir um sensor que pode medir a Força. Um sensor de força é um sensor que ajuda a medir a quantidade de força aplicada a um objeto. Ao observar a quantidade de mudança nos valores de resistência dos resistores sensores de força, a força aplicada pode ser calculada.




Sensor de força

Sensor de força

Princípio de trabalho

O princípio geral de funcionamento dos sensores de força é que eles respondem à força aplicada e convertem o valor em uma quantidade mensurável. Existem vários tipos de Sensores de Força disponíveis no mercado com base em vários elementos de detecção. A maioria dos sensores de força são projetados usando resistores com detecção de força. Esses sensores consistem em um filme de detecção e eletrodos.



O princípio de funcionamento de um resistor de detecção de força é baseado na propriedade de 'Resistência de contato'. Os resistores de detecção de força contêm um filme de polímero condutor que muda sua resistência de uma maneira previsível quando a força é aplicada em sua superfície. Este filme consiste em partículas de tamanhos submicrométricos, eletricamente condutoras e não condutoras dispostas em uma matriz. Quando a força é aplicada na superfície desse filme, a partícula microssized toca os eletrodos sensores, alterando a resistência do filme. A quantidade de mudança causada nos valores de resistência dá a medida da quantidade de força aplicada.

Para melhorar o desempenho dos resistores com detecção de força, vários esforços estão sendo feitos com várias abordagens diferentes, tais como, para minimizar a deriva do polímero, várias configurações de eletrodo estão sendo testadas, teste com sensor substituindo o polímero por novos materiais, como nanotubos de carbono, etc….

Aplicações do Sensor de Força

O principal uso do sensor de força é medir a quantidade de força aplicada. Existem vários tipos e tamanhos de sensores de força disponíveis para diferentes tipos de aplicações. Algumas das aplicações do sensor de força que usa resistores sensores de força incluem botões sensores de pressão, em instrumentos musicais, como sensores de ocupação de automóveis, em membros artificiais, em sistemas de pronação de pé, realidade aumentada, etc….


Exemplos de sensores de força

Existem muitos tipos de sensores de força disponíveis para diferentes tipos de aplicações. Alguns dos exemplos de sensores de força são Células de carga , células de carga pneumáticas, células de carga capacitiva, células de carga de extensômetro, células de carga hidráulica, etc ...

Além dos sensores de força, também existe uma categoria de transdutores de força. A principal diferença entre um sensor de força e um transdutor de força é que o transdutor converte a quantidade de força medida ou aplicada em um pequeno sinal de saída de tensão elétrica mensurável. Considerando que a saída de um sensor de força não é uma tensão elétrica.

Vantagens do FSR

A célula de carga do extensômetro é um sensor de força e também um transdutor de força. Quando comparados a todos os outros sensores de força, os sensores de força com resistores de detecção de força oferecem várias vantagens, como tamanho pequeno, baixo custo e boa resistência ao choque. Devido ao seu tamanho pequeno, eles são usados ​​em eletrônicos portáteis e interação móvel aprimorada. A principal desvantagem desses sensores é sua baixa precisão, pois suas medições diferem em 10%.

Sensores de força baseados em resistores de detecção de força também são conhecidos como FSR. Os sensores FSR são usados ​​em sistemas de transporte para medir a quantidade de tensão aplicada às mercadorias durante o transporte de um lugar para outro. O funcionamento do FSR pode ser alterado alterando as propriedades dos resistores de detecção de força.

Os resistores de detecção de força requerem uma interface pequena e podem funcionar em ambientes moderadamente hostis. Aqui, as pequenas partículas condutoras e não condutoras são formuladas para reduzir a dependência do sensor com a temperatura, aumentar a durabilidade da superfície do sensor e melhorar suas propriedades mecânicas.

Com o avanço da tecnologia, os sensores atuais estão desempenhando um papel crucial na medição de vários fenômenos físicos. Seu tamanho pequeno e alta durabilidade nos ajudam a usá-los em eletrônicos portáteis. Hoje, sensores estão disponíveis para medir estresse, pressão, temperatura, cor, etc ... resistores de detecção de força foram patenteados em 1977. Qual é a unidade da Força em SI?