彎曲傳感器(Flex Sensor)是一種低成本且易于使用的傳感器,專門設計用于測量偏轉或彎曲的程度。
由于在90年代在Nintendo Power Glove中用作游戲界面,因此它變得流行。從那時起,人們一直將其用作角度計來確定關節運動、門傳感器、碰撞開關用于墻壁檢測或機器人抓地力上的壓力傳感器。
彎曲傳感器概述
彎曲傳感器實際上是一個可變電阻器,彎曲時電阻變化。由于電阻與彎曲量成正比,因此通常也稱為柔性電位器(Flexible Potentiometer)。
彎曲傳感器通常有兩種尺寸:一個是2.2英寸(5.588厘米),另一個是4.5英寸(11.43厘米)長。
物理構造
彎曲傳感器由帶有導電墨水沉積的酚醛樹脂底物組成。將分段的導體放在頂部,形成柔性電位器,在偏轉時電阻會改變。
使用的方向
彎曲傳感器的設計僅在一個方向上彎曲 - 遠離導電墨水(如圖所示)。沿另一個方向可能會損壞彎曲傳感器。
還要注意不要將傳感器彎曲靠近底部,因為傳感器的底部非常脆弱,彎曲時可能會破裂。
彎曲傳感器如何工作?
傳感器上打印的導電墨水充當電阻。當傳感器是筆直的時,這種電阻約為25K。
當傳感器彎曲時,將拉伸導電層,從而減少橫截面(想象一下拉伸橡皮筋)。該減少的橫截面導致電阻增加。在90°角,這種電阻約為100kΩ。
當傳感器再次拉直時,電阻返回其原始值。通過測量電阻,您可以確定傳感器彎曲的程度。
讀取彎曲傳感器的方法
讀取彎曲傳感器的最簡單方法是將其與電阻(通常為47kΩ)連接起來,制作一個分壓器。為此,您將傳感器的一端連接到電源,而另一端將其連接到下拉電阻。然后將下拉電阻和彎曲傳感器之間的點連接到Arduino的ADC輸入引腳。
這樣,您可以創建一個可變電壓輸出,可以通過Arduino的ADC輸入來讀取。
請注意,您測量的輸出電壓是施加在下拉電阻的電壓,而不是彎曲傳感器的電壓。
分壓器配置的輸出由等式描述:
在等式中,隨著彎曲半徑的增加,輸出電壓降低。例如,使用5V電源和47K下拉電阻,在傳感器水平(0°)時,電阻值相對較低(約25kΩ)。這將導致以下輸出電壓:
當彎曲到最大時(90°),電阻值增大到100kΩ。這將導致以下輸出電壓:
彎曲傳感器與Arduino Uno開發板的硬件連接
將彎曲傳感器連接到Arduino非常容易。您需要將47kΩ下拉電阻串聯連接到彎曲傳感器,創建分壓電路。然后,將下拉電阻和彎曲傳感器之間的點連接到Arduino的ADC輸入A0引腳。
請注意,彈性傳感器實際上是一個可變電阻。這意味著您可以將它們連接到任何一種方式,工作都可以正常。
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