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风筝

发表于: 2022-11-14 09:56:44 | 显示全部楼层

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压力传感器（Force Sensing Resistor，FSR）也称为力敏电阻或力感测电阻。这种传感器成本低廉，且易于使用，专门设计用于检测物理形式的压力、挤压和重力。

您会在电子鼓、手机、手持游戏设备和更多便携式电子设备中找到它们。

压力传感器概述

压力传感器中使用的技术已被自1985年成立的Interlink电子产品申请专利。您将很容易找到的最常见的FSR类型是InterLink FSR-402和FSR-406。

物理构造

FSR实际上是一个可变电阻器，随着压力施加到传感区域，相应的电阻值会发生变化。

它由几个薄的柔性层组成。按下越多，电阻碳元件越触及导电迹线，这会降低电阻。

形状和外形尺寸

市场上FSR的种类繁多选项，包含一些关键功能，例如尺寸、形状和传感范围，可以使它们与众不同。

大多数FSR具有圆形或矩形感应区域。正方形FSR非常适合广泛的区域传感，而小圆形传感器可以为传感场提供更高的准确性。

感应范围

FSR的另一个关键特征是其额定传感范围，该范围定义了传感器可以区分的最小压力和最大压力。

力额定值越低，FSR越敏感。传感器最大范围以外的任何压力都是无法衡量的（这也可能损坏传感器）。例如，较小的1公斤级FSR可能会提供更灵敏的读数，从0到1kg，但无法分辨2kg和5kg重量之间的差异。

FSR如何工作？

正如我们已经说过的，FSR实际上是一种电阻，它根据压力的程度而改变其电阻值。

当没有施加压力时，传感器看起来像无穷大的电阻（开路）。您在传感器头部施加的力越大，两个端子之间的电阻越低，但是当您取消压力时，它将返回其原始值。

下图显示了FSR402传感器的不同力测量值的传感器电阻。请注意，数据绘制在对数尺度上。

请注意，该图通常是从50克及向上线性线性的，但不低于50克。这意味着每当我们对其施加压力时，其电阻会迅速从无穷大降低到100k，然后变得更加线性。

读取FSR数据的方法

读取FSR的最简单方法是将FSR与固定值电阻（通常为10kΩ）连接起来，以形成一个分压器。为此，您将FSR的一端连接到电源，而另一端将其连接到下拉电阻器。然后，固定值下拉电阻和变量FSR电阻之间的点连接到Arduino的ADC输入。

这样，您可以创建一个可变电压输出，可以通过微控制器的ADC输入读取该输出。

请注意，您测量的输出电压是施加在下拉电阻的电压，而不是FSR之间的电压。

分压器的输出由等式描述：

根据该等式可以得出，输出电压随着力增加而增加。例如，使用5V电源和10K下拉电阻，当没有压力时，FSR电阻非常高（约10MΩ）。这将导致以下输出电压：

如果在FSR上施加最大力，电阻将下降到大约250Ω。这将导致以下输出电压：

如您所见，取决于施加到传感器的力量，输出电压从0到5V不等。

FSR压力传感器与Arduino Uno的硬件连接

将FSR连接到Arduino非常容易。

您需要与FSR连接10kΩ下拉电阻，以形成一个分压器。然后，下拉电阻和FSR之间的点连接到Arduino的ADC输入A0。

请注意，FSR实际上是一个电阻。这意味着您可以将它们连接到任何一种方式，工作都可以正常。

Arduino代码 - 简单的模拟读取FSR测量值

对于我们的第一个实验，将从Arduino的ADC引脚中读取传感器数据，并在串口显示器上显示输出。

代码非常简单。它只是以定性的方式打印出压力值。对于大多数项目，能满足需求。

int fsrPin = 0; // the FSR and 10K pulldown are connected to a0
int fsrReading; // the analog reading from the FSR resistor divider
void setup(void) {
Serial.begin(9600);
}
void loop(void) {
fsrReading = analogRead(fsrPin);
Serial.print("Analog reading = ");
Serial.print(fsrReading); // print the raw analog reading
if (fsrReading < 10) {
Serial.println(" - No pressure");
} else if (fsrReading < 200) {
Serial.println(" - Light touch");
} else if (fsrReading < 500) {
Serial.println(" - Light squeeze");
} else if (fsrReading < 800) {
Serial.println(" - Medium squeeze");
} else {
Serial.println(" - Big squeeze");
}
delay(1000);
}

复制代码

如果工作正常，则应在串口显示器上看到下面的输出。

代码说明

首先声明FSR和10K下拉电阻连接的Arduino引脚。我们还定义了变量fsrReading，该变量可保存FSR的原始模拟读数。

int fsrPin = 0;
int fsrReading;

复制代码

在setup()函数中，我们将初始化串口通信。

void setup(void) {
Serial.begin(9600);
}

复制代码

在loop()函数中，我们从FSR分压器中获取模拟读数，并将其显示在串口显示器上。

如前所述，传感器的输出电压为0V（无压力）和大约5V（最大压力）。当Arduino将此模拟电压转换为数字时，它实际上将其转换为范围0到1023的10位数量。因此，根据挤压力程度，您将在串口显示器中看到0到1023之间的值。

fsrReading = analogRead(fsrPin);
Serial.print("Analog reading = ");
Serial.print(fsrReading);

复制代码

最后，我们打印了测量的压力量。

if (fsrReading < 10) {
Serial.println(" - No pressure");
} else if (fsrReading < 200) {
Serial.println(" - Light touch");
} else if (fsrReading < 500) {
Serial.println(" - Light squeeze");
} else if (fsrReading < 800) {
Serial.println(" - Medium squeeze");
} else {
Serial.println(" - Big squeeze");
}

复制代码

Arduino代码 - 高级模拟FSR测量

我们接下来的Arduino代码非常先进。它测量了FSR测量的近似牛顿力。这对于校准您认为FSR会体验到的力非常有用。

int fsrPin = 0; // the FSR and 10K pulldown are connected to a0
int fsrReading; // the analog reading from the FSR resistor divider
int fsrVoltage; // the analog reading converted to voltage
unsigned long fsrResistance; // The voltage converted to resistance
unsigned long fsrConductance;
long fsrForce; // Finally, the resistance converted to force
void setup(void) {
Serial.begin(9600); // We'll send debugging information via the Serial monitor
}
void loop(void) {
fsrReading = analogRead(fsrPin);
Serial.print("Analog reading = ");
Serial.println(fsrReading);
// analog voltage reading ranges from about 0 to 1023 which maps to 0V to 5V (= 5000mV)
fsrVoltage = map(fsrReading, 0, 1023, 0, 5000);
Serial.print("Voltage reading in mV = ");
Serial.println(fsrVoltage);
if (fsrVoltage == 0) {
Serial.println("No pressure");
} else {
// The voltage = Vcc * R / (R + FSR) where R = 10K and Vcc = 5V
// so FSR = ((Vcc - V) * R) / V yay math!
fsrResistance = 5000 - fsrVoltage; // fsrVoltage is in millivolts so 5V = 5000mV
fsrResistance *= 10000; // 10K resistor
fsrResistance /= fsrVoltage;
Serial.print("FSR resistance in ohms = ");
Serial.println(fsrResistance);
fsrConductance = 1000000; // we measure in micromhos so
fsrConductance /= fsrResistance;
Serial.print("Conductance in microMhos: ");
Serial.println(fsrConductance);
// Use the two FSR guide graphs to approximate the force
if (fsrConductance <= 1000) {
fsrForce = fsrConductance / 80;
Serial.print("Force in Newtons: ");
Serial.println(fsrForce);
} else {
fsrForce = fsrConductance - 1000;
fsrForce /= 30;
Serial.print("Force in Newtons: ");
Serial.println(fsrForce);
}
}
Serial.println("--------------------");
delay(1000);
}

复制代码

以下是串口显示器中输出的样子。

电梯直达

使用Arduino开发板连接薄膜压力传感器FSR的方法 [复制链接]

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