česky english Vítejte, dnes je sobota 05. prosinec 2020

Embedded aplikace & taktilní senzory

DPS 2/2019 | Vývoj - články
Autor: Ing. Milan Borský

Při průmyslové automatizaci je nutno měřit a regulovat kompresní síly, které se aplikují na objekty, s nimiž se vzájemně ovlivňují. Děje se tak během vývoje produktu nebo také při integraci komponenty vestavované do stroje nebo zařízení. Zdravotnické přístroje a rozhraní člověk-stroj (HMI) potřebují měřit také síly, i když v měřítku mnohem menším a přesnějším. V této oblasti embedded aplikací se v zahraničí začaly široce uplatňovat ultratenké a flexibilní senzory citlivé na dotyk známé pod pojmem taktilní senzory. Ať už jsou integrovány do nositelného zařízení, do kontaktních bodů přístroje, jako spouštěcí prvek v mechanickém systému, nebo i při jiných aplikací, tyto senzory nabízejí velkou flexibilitu pro konstruktéry, bez obětování velikosti, hmotnosti nebo výkonu stroje.

Embedded aplikace & taktilní senzory

Jak taktilní senzor měří sílu. Jeden z nejosvědčenějších taktilních senzorů představuje design složený ze dvou vrstev tenkých polymerů s vodicími stopami (tzv. Thru-mode). Každá vrstva polymeru obsahuje polovodivý prvek citlivý na tlak vytištěný na vodiči a obě vrstvy jsou spojeny dohromady. V nezatíženém stavu je odpor senzoru velmi vysoký (řádově v MΩ). Při působení síly se prvky citlivé na tlak uvnitř senzoru vzájemně dotýkají a elasticky deformují. Při použití větší síly se sníží odpor snímače (obvykle až na kΩ). Naopak vodivost snímače se zvyšuje lineárně s rostoucí aplikovanou silou (viz obr. 1).

Výhody linearity taktilního senzoru. Thru-mode senzory udržují linearitu při velkém rozsahu vodivosti mezi zatížením 1 N až 44,428 N (4,536 tun). Senzory se pak standardně dodávají v různých tvarech a rozsahu zatížení.

Umožňují použití jednodušší elektroniky nevyžadující tolik filtrace a lze je snadno kalibrovat. Zatímco hydraulické, pneumatické nebo tenzometrické snímače síly (angl. Load Cell), mohou potřebovat po opakovaném použití kalibraci v továrně, tak Thru-mode senzory mohou mít kalibrační rutinu zabudovanou do firmwaru přístroje. Napájet je lze jednoduchým obvodem op-amp nebo děličem napětí. Výstupní data lze číst analogovým systémem nebo digitalizovat pomocí A/D převodníku pro korelaci zpětné vazby. Pro urychlení aplikace senzorů je k dispozici analogový obvod osazený do DPS, který funguje jako rozhraní mezi senzorem a obvodem (Quickstart Board).

Vlastní vývoj embedded aplikace. Pro vývojáře je užitečná rozšířená verze quickstart desky o firmware, tzv. OEM Development Kit. Ten umožňuje ekonomicky získat data o praktickém chování senzoru v prostředí vašeho produktu nebo aplikace v rámci Proof of Concept projektů. Sada umožňuje sběr a sledování dat v reálném čase, nahrávání, kalibrační funkce, export dat aj. (obr. 2).

Customizované taktilní senzory. Standardní senzory jsou vynikající pro prototypování a důkaz o koncepci projektu (PoC), protože nejsou nákladné. Pokud následně tvarově nevyhoví potřebám aplikace, výrobci mohou designovat tzv. customizované senzory síly, které specifické konstrukční specifikace splní (příklady na obr. 3).

Partneři

eipc
epci
imaps
papouch
ep
mikrozone
mcu
projectik