O resistor sensível à força do Arduino é um novo membro da família dos sensores resistivos tradicionais do Arduino. Sensores resistivos respondem a qualquer mudança de quantidade física variando sua resistência. Uma tensão fixa é aplicada ao sensor quando a tensão de mudança de resistência cai. Esta queda de tensão pode ser amostrada e a mudança da quantidade física pode ser medida.
Geralmente, em um sensor resistivo, cobre ou algum outro material (condutor) é gravado na placa em círculos concêntricos, linha única torcida paralela ou orientação retangular. A linha condutora é dividida em duas metades, desmembrando-a ao meio. A tensão é aplicada a metade do condutor e a outra metade permanece aberta.
Quando o condutor é exposto a uma quantidade física (tocado fisicamente, etc.) e uma passagem é criada entre as duas metades, a tensão começa a fluir de uma metade para a outra. O valor da tensão depende da largura da linha do condutor ou da área/espessura do caminho de subtensão do condutor.
Os sensores resistivos populares do Arduino são sensores de água da chuva e umidade do solo. Ambos funcionam com o mesmo princípio. O sensor de água pluvial possui uma linha condutora. Já o sensor de umidade do solo possui duas pernas de material condutor.
O sensor de nível do tanque de água é o melhor exemplo de sensores resistivos. Dois fios de cobre são baixados em um tanque. Através de um fio, a tensão é aplicada e o outro está aberto. Quando a água atinge o caminho dos dois fios, a tensão começa a fluir de um fio para o outro. Conhecer a profundidade e o volume da equação da quantidade de água do tanque pode ser facilmente derivada.
Desvantagens dos sensores resistivos?
- Falta-lhes precisão (mesmo entre sensores).
- Eles são volumosos e consomem muita energia.
- O condutor na placa do sensor corrói muito rapidamente.
A maior vantagem é que são baratos e podem até ser feitos em casa.
Resistor sensível à força
Um resistor sensível à força (FSR) é um novo membro dos sensores resistivos. Ele pode medir a força aplicada sobre ele. O sensor é uma versão melhorada de seus antecessores. O FSR é mais flexível, preciso, drena menos energia e não corrói rapidamente.
Como?
O material condutor é colado em uma membrana flexível. A membrana é torrada entre dois substratos semicondutores. Os substratos estão separados da membrana. Cada caminho de impressão é criado entre a membrana e o semicondutor. No lançamento, o caminho se quebra. Assim como a tela sensível ao toque, o material condutor é envolto em um invólucro plástico hermético. Apenas os pinos ficam expostos ao ambiente externo.
O material condutor no sensor não perde características elétricas e, portanto, medições precisas podem ser realizadas por um longo período de tempo.
Como funciona o FSR?
O FSR funciona da mesma forma que outros sensores resistivos. O FSR apenas mantém o mesmo parâmetro de resistência total ao longo de sua vida. A sua resistência total não se degrada; além disso, a mudança na resistência durante a medição é precisa.
FSR é como um resistor variável no circuito. Suponha que conectamos um resistor fixo em série com o FSR e medimos a queda/ganho de tensão no resistor fixo. Podemos interpretar facilmente o valor da mudança de resistência no FSR. A mudança de resistência no FSR é devida à pressão externa aplicada.
O circuito funcionará como um divisor de tensão. FSR, uma resistência de resistor fixa, é conhecida. A tensão aplicada também é conhecida. Podemos calcular facilmente a tensão no resistor fixo usando a fórmula do divisor de tensão.
Gráfico de barras LED com Arduino e FSR (resistor sensível à força)
Vamos brincar com o exemplo do gráfico de barras de LED. Modifiquei o exemplo original (circuito e código) disponível na plataforma Arduino. No exemplo original, em vez do FSR, é usado um potenciômetro e não há conceito de divisor de tensão. Além disso, os LEDs são alimentados por GPIOs no exemplo original, o que não é uma boa ideia, especialmente quando você tem muitos LEDs que consomem muita energia no circuito.
Decidi alimentar todos os leds a partir de uma fonte de alimentação externa. Você pode usar a saída de 5 V do regulador integrado do Arduino para alimentar LEDs. Os reguladores integrados podem gerenciar a energia facilmente. Tenha em mente que todos os LEDs não podem ser ligados ao mesmo tempo. Eles drenarão toda a energia e provavelmente reiniciarão o Arduino. Aconselho você a alimentar seu Arduino através de uma polia de alimentação de 12 volts. Evite alimentação USB do PC.
A saída do resistor sensível à força é conectada aos pinos analógicos 0 do Arduino, o resistor de 10k é usado em série com o FSR.
Importante: o Arduino opera com 5 volts, portanto a entrada para um pino analógico 0 do Arduino não deve aumentar 5 volts. Selecione cuidadosamente uma resistência de resistor fixa, dependendo da resistência FSR. A tensão no resistor fixo não deve aumentar em 5 volts.
No caso original (diagrama abaixo), os LEDs são alimentados por GPIOs, sem divisor de tensão, em vez de resistor variável.
Código do projeto
Os LEDs acenderão dependendo da pressão aplicada ao FSR. A tensão no resistor fixo pode ser vista no monitor serial do Arduino.
Primeiro, declarei o pino analógico do Arduino. Em seguida, é definido um array que contém os números de referência dos LEDs GPIOs no Arduino. Na configuração, a comunicação serial é ativada a 9600 bits por segundo e os pinos GPIO para LEDs são declarados como saída.
A tensão no resistor fixo é lida continuamente e impressa no monitor serial na função de loop. Em seguida, os GPIOs led são mapeados para números específicos no intervalo entre 0 e 1023. O intervalo de 0 a 1023 é a resolução ADC (10 bits). No nosso caso, 5 volts no pino analógico 0 significa que o Arduino irá lê-lo e nos fornecer 1023 representando 5 volts. Se 2,5 volts em A0, então o Arduino nos fornecerá 512. Portanto, 10 LEDs são mapeados como LED1 (0-101), Led2 (102-204) e LED10 (922-1023).
No loop for, os LEDs acendem e apagam. Suponha que se o valor lido da tensão for 600, o LED1,2,3,4,5,6 acenderá. Os LEDs formarão um padrão se você pressionar levemente o FSR e começar a aumentar a pressão. O padrão de lançamento será observado na direção inversa.
Formulários
Resistores sensíveis à força podem ser usados para medir a força experimentada durante acidentes (instalados em veículos). A propriedade de variação de tensão dos sensores resistores pode ser utilizada para fazer um bloco DIY através do qual o cursor do mouse pode ser controlado (aplicativo Matlab Simulink para controle do cursor).
Vamos fazer DIY do projeto: Onde comprar peças?
Mouser: LEDs
Mouser: Resistores
Rato: Arduino
Mouser: FSR
Mouser: Tábua de Ensaio
(tagsParaTraduzir)Arduino