Самодельный датчик изгиба (тензорезистор)

В 2009 году автор принимал участие в проекте по разработке специальных сенсорных перчаток для оцифровки жестов оператора сурдоперевода. Для проекта понадобились датчики изгиба (тензорезисторы) в количестве 10 штук, цена которых значительно превосходило финансовые возможности автора на тот момент.

Перерыв Интернеты тематические сайты, автор обнаружил несколько инструкций по самостоятельному изготовлению так необходимых ему датчиков. В то же время, автор столкнулся с некоторыми проблемами, в основном касательно доступа к компонентам конструкции. Во всех найденных инструкциях предусматривалось использования неопрена, либо, на худой конец, токопроводящей нити или токопроводящей материи. Стоимость доставки делала заказ перечисленных выше материалов неоправданно дорогим, и существенно превышала их стоимость.

Однако, автор решил поэкспериментировать с рядом материалов, в том числе копиркой и материалом, из которого изготавливаются антистатические упаковочные пакеты для электроники.

Наконец, по прошествии двух недель, позитивные результаты были достигнуты, а созданные тогда датчики продолжают работать и по сегодняшний день.

По мнению автора, если ваш рабочий бюджет ограничен как у него, либо вы ограничены в получении необходимых материалов и элементов конструкции, эта инструкция по изготовлению самодельных датчиков изгиба как раз для вас.

Примечание переводчика: Вот тут полностью согласен. В РФ ОДИН! датчик стоит от 600 до 800 рублей, в то время как в украинских магазинах от 130 до 180 гривен (порядка 20 $).

Материалы и инструменты:

Необходимые материалы и инструменты

Материалы:

• Антистатические пакеты 10х15 Сантиметров
• Кабельная стяжка (лучше всего длиной 20-25 Сантиметров)
• Изолента (широкая, шириной 2,4 Сантиметра и узкая 1,1 Сантиметр шириной)
• Соединительные провода с гнездами (проволочные перемычки) длиной около 20 Сантиметров

Инструменты:

• Карандаш (обычный грифельный, механический не рекомендуется, поскольку может повредить рабочую поверхность )
• Скальпель
• Инструмент для очистки изоляции проводов

Подготовка

По мнению автора, подготовительная часть занимает больше всего времени, поэтому ниже приводим несколько советов для сокращения этого этапа.

Подготовка антистатических пакетов:

Соль нашего датчика - антистатический пакет

Пакеты с известными размерами (в нашем случае – 10х15 Сантиметров) весьма удобны для изготовления равных кусков с точными размерами (длина и ширина пакета нам уже известна). Примите во внимание, что вам необходимо удалить (отрезать скальпелем) обе кромки пакета по длинным (15 сантиметровым) сторонам, в то же время оставив нижнюю кромку. В последующем, это поможет вырезать ДВА одинаковых куска пакета, разрезая обе его стороны одним движением.

Совет! Для вырезания равных по площади отрезков антистатического пакета автор настоятельно рекомендует использовать распечатанный и наклеенный на картон шаблон необходимого размера. Действия: вырезать два куска пленки размером 0,8х15 Сантиметров и один кусок размером 1,7х15 сантиметров.

Важно! Если вы:

• Растянули/помяли материал
• Повредили его иными предметами
• Пролили на него растворяющие жидкости
• Повредили его карандашом
• Повредили его иным способом

начинайте всё с начала.

Подготовка проволочных перемычек

Проводники

Не знаю как кто, но автор считает их просто превосходными. В нашем проекте вам предстоит разделить их на две равные части по 10 сантиметров. После этого, отмерьте 5 сантиметров каждого проводника от отрезанного края и зачистьте изоляцию. Из очищенной части провода сформируйте петлю и легким скручивание зафиксируйте ее возле начала изолированной части провода. У вас чудесная петля. Теперь повторите для всех кусков провода. Внимание! Ни в коем случае не спаивайте провода! Впоследствии это может привести к нелинейному искажению резистивности вашего датчика. Отставьте проводники в «природном» виде.

Подготовка изоленты

• Отрежьте 2 отрезка узкой (1,1 сантиметр) изоленты длинной 17 Сантиметров.
• Отрежьте 1 отрезок широкой (2,4 сантиметра) изоленты длиной 19 Сантиметров.

Сборка конструкции). Медленно на верно

Сборка датчика

Возьмите полоску узкой (1,1 Сантиметр) изоленты, и поместите ее на стол липкой частью вверх. Точно по середине изоленты разместите полоску (размер 0,8х15 сантиметров), вырезанную из антистатического пакета. Удостоверьтесь, что вокруг полоски антистатического материала остались бортики липкой части изоленты. Тщательно разгладьте полоску из пакета на изоленте.

Важно! Все надписи на антистатической полосе должны быть обращены к липкой части изоленты! Полоса из пакета должна смотреть внутренней частью вверх!

Теперь, поместите провод петлей на полосу из антистатического материала таким образом, чтобы изолированная часть провода примерно на 0.5 Сантиметра заходила на нее. Повторите описанные выше операции с другой полосой изоленты. После этого, сложите вдвое вдоль больший кусок пленки размером 1,7х15 Сантиметров.

Важно! Все надписи на полосе должны быть обращены внутрь сгиба!

Поместите сложенную вдвое полосу антистатического материала между двумя полосками узкой изоленты и аккуратно склейте получившийся «сэндвич». Следите за тем, чтобы ни одна деталь не выступала за края антистатической подложки и не выступала на клейкую часть изоленты.

Нам нужно усиление!

Усиление датчика

Наш датчик готов и вполне может использоваться в ваших проектах. В то же время, он еще слишком хрупок и практически лишен возможности возвращаться в состояние покоя. Именно для усиления датчика нам понадобятся широкая изолента и кабельные стяжки. Кроме того, стяжки будут играть роль пружины для возвращения датчику его первоначальной формы, то есть, в состояние покоя ну или логического нуля.

Итак:

• Поместите широкую изоленту на стол клейкой стороной вверх.
• На изоленту вдоль ее оси поместите кабельную стяжку и обрежьте ее выступающие части.
• Вдоль оси изоленты поверх кабельной стяжки поместите датчик.
• Заверните свободные стороны широкой полосы изоленты вокруг датчика.
• Тщательно разгладьте изоленты для лучшего контакта склеиваемых деталей.
• Поверх щели между завернутыми краями широкой изоленты наклейте полоску узкой (1,1 Сантиметр изоленты).
• На датчик со стороны кабелей наденьте кусок термоусадочной трубки и прогрейте его поцелуем зажигалкой.

Все готово! Развлекайтесь!

Тот самый делитель

Для подключения вашего датчика к микроконтроллеру вам необходимо собрать схему простого делителя напряжения. Номиналы деталей делителя приведены на его принципиальной схеме.

Помните! У микроконтроллеров семейства Arduino выходное напряжение составляет 5 Вольт, так что автор предлагает вам собрать схему, которая расположена справа.

О том, где могут описанные в статье датчики, мы поговорим в следующий раз.

#DIY-Bend-Sensor-Using-only-Velostat-and-Masking-T (A-Z )