Hiç Force Sensing Resistor’lar hakkında duydunuz mu? Farkında olmasanız da, aslında günlük hayatımızda kullanılıyorlar! Gerçekten birçok ilginç kullanımı var ve diğer araçlarla birleştirildiğinde harika etkiler yaratabilirler!
Ancak FSR’nin tam olarak ne olduğunu açıklamadan önce, bilmeniz gereken bazı kavramlar var:
Kapsanacak konular:
- FSR Genel Bakış
- FSR Formülleri
- FSR Uygulamaları
- FSR ile Projeler
Force Sensing Resistor Genel Bakış
FSR Nedir?
Force Sensing Resistor’lar, Force Sensitive Resistor veya FSR olarak da bilinir. Temelde, uygulanan basınç, kuvvet veya stres miktarına bağlı olarak direncini değiştiren bir sensördür.
FSR’lerin iyi yanı, ucuz ve kullanımı gerçekten kolay olmalarıdır! Ayrıca, adının da belirttiği gibi, dokunuşa oldukça hassastırlar, bu da doğru okumalar almanızı sağlar.
FSR Nasıl Çalışır?
FSR’nin nasıl çalıştığını anlamak için yapısını bilmeniz gerekir. FSR’ler, iki ince alt tabaka arasında yer alan yarı iletken mürekkep/materyalden oluşur ve aralarındaki boşlukla ayrılır. Genellikle şöyle görünür:
Algılama filmi hem yarı iletkenler hem de yalıtkanlardan oluştuğundan, yüzeye basınç uygulandığında mürekkep iletken elektrotlara temas eder ve bu da direnci değiştirir.
FSR Türleri
Daha önce FSR’nin nasıl çalıştığını belirttiğimiz gibi, piyasada aslında 2 tür FSR bulunmaktadır:
Shun Modu FSR
Shun Modu FSR’ler, bir boşlukla ayrılmış iki parçadan oluşan polimer kalın film ile yapılır. Bu tür FSR, daha yaygın ve temel bir türdür; yüzeye basınç uygulandığında mürekkep elektrotlara temas eder ve direnç değişir.
Thru Modu FSR
Thru Modu FSR’ler, dış kısımlarda yer alan polyester film baskılı devrelerdir; iletken parçalar, basınca duyarlı katmanları güvence altına alır. Yapıştırıcı bir katman, iki alt tabakayı bir araya getirir.
FSR ile İlgili Kuvvet Sensörleri
Bu makalede FSR yıldızımız olsa da, ailesinin diğer üyeleri de var! İşte bazı yaygın kuvvet sensörü türleri:
Yük Hücreleri
Yük hücreleri, uygulanan kuvveti sıkıştırma kuvvetleri ve ağırlık gibi kuvvetleri ölçmek için kullanılabilen bir çıkış sinyaline dönüştüren yük hücreleri olarak da bilinir.
Hidrolik yük hücreleri
Bunlar yaygın yük hücresi türleridir:
- Gerilim ölçer yük hücreleri: En yaygın kullanılan türdür, ayrıca birkaç tür gerilim ölçer yük hücresi de vardır; daha fazla detay ilerleyen kısımlarda belirtilecektir.
- Pnömatik yük hücreleri: Dengeleyici basıncı otomatik olarak düzenler, hava basıncı kullanır.
- Hidrolik yük hücreleri: Pnömatik ile benzer, ancak hidrolik yağ basıncı kullanır. Yıldırıma karşı dayanıklı olduğu için dış mekanlarda daha iyi performans gösterir ve daha pahalı bir seçenektir.
Gerilim Ölçer
Gerilim ölçer yük hücreleri, kuvveti algılamak için gerilim ölçer kullanır; bir kuvvet uygulandığında elektrik direnci değişir.
Gerilim ölçer
Bir gerilim ölçer, yalıtkan bir alt tabaka üzerine zigzag deseninde yerleştirilmiş iletken metalik folyo deseninden oluşur. Kuvvet uygulandığında, cihaz deforme olur ve bu değişiklik elektrik direncindeki bir değişikliği gösterir. Bu değişim sayesinde uygulanan kuvvet ölçülebilir.
Diğer Kuvvet Sensörleri
- Optik kuvvet sensörü: Farklı kısımlarında Fiber Bragg Grating (FBG) bulunan fiber kablo kullanır. Uygulanan kuvvet, kablodaki ışık yansımalarını izleyerek belirlenebilir çünkü bir deformasyon meydana gelir.
- Ultrasonik kuvvet sensörü: Ultrasonik ses dalgaları yayar ve dış kuvvetlerin varlığını belirlemek için alınan darbeleri izler.
FSR ile İlgili Ürün Önerisi
Analog 360° Sürekli Dönüş Servo (FS90R) ($4.90)
Bu, sürekli dönüş için özel olarak tasarlanmış mikro boyutlu bir servodur. Hız ve yön kontrolü ile 360° Sürekli Dönüş özelliğine sahiptir ve servo durma noktasını ayarlamak için entegre bir potansiyometre içerir.
Formüller
Bu makalede kuvvet ve basınç terimlerini birkaç kez belirttik, ancak FSR’nin kuvveti nasıl ölçtüğünü biliyor musunuz?
F=m*a // F=P*Alan
Burada,
- F = Kuvvet/Newton vb.
- m = nesnenin kütlesi
- a = ivme
- P = Uygulanan basınç
- Alan = temas alanı
Bu grafikten, direnç ile kuvvet arasındaki ilişkinin ters orantılı olduğunu görebilirsiniz. Arduino ile arayüz sırasında daha fazla konuşacağız.
FSR Uygulamaları
Klavye
Ikey, klavyesinde FSR’yi birleştirerek hassasiyetini ve dayanıklılığını artırmıştır. Kolay veri girişi sağladığı için tıbbi ve endüstriyel kullanımlar için tasarlanmış ilginç bir klavyedir.
Video oyunu fren pedalları
Fren pedallarında genellikle bir potansiyometre kullanılır. Ancak bir FSR, potansiyometre yerine kullanılabilir; bu, kullanıcının pedala ne kadar sert basmak istediğini kontrol etmesine olanak tanır ve böylece daha fazla veya daha az fren gücü elde edebilir.
FSR ile projeler
Projelerimize ve FSR’yi Arduino ile nasıl arayüzleştireceğimize geçmeden önce, Seeed’in sunduklarına bir göz atalım:
Yuvarlak Kuvvet Sensörü (FSR402) ($12.90)
Kendiniz bir FSR denemekle ilgileniyorsanız, neden FSR’mizi almayı düşünmüyorsunuz? Dayanıklı olacak şekilde tasarlanmış güvenilir bir mekanik yapıya sahiptir, ancak FSR’ler doğru ölçümler sağlamak için yapılmamıştır, bu nedenle bu önemli bir noktadır.
Bununla birlikte, FSR’nizi Arduino ile yapılandırmaya geçebiliriz:
Kuvvet Algılayan Direnç (FSR) ile Arduino Eğitimi
Bu eğitim, FSR’nizi nasıl test edeceğinizi göstermekle kalmaz, aynı zamanda FSR’nizi bir anahtar olarak kullanma ve LED’leri FSR ile kontrol etme gibi 3 örnek de sunar.
Gereksinimleriniz:
- FSR402 Sensörü (Yuvarlak)
- FSR406 Sensörü (Kare)
- Arduino UNO Rev 3
- Devre tahtası
- Jumper kablolar
- 10-ohm Direnç
- LED’ler
- USB kablolar A/B
- Multimetre
FSR’nizi test etme
FSR’nizi Arduino’nıza bağlamadan önce, FSR’nizin direnç aralığını test etmek çok önemlidir. Çalışıp çalışmadığını görmek için bir multimetre seçmeniz önerilir; otomatik aralık fonksiyonu olan bir multimetre tercih edilmelidir, ancak 200 kΩ yeterli olmalıdır.
Kuvvet Algılayan Direnci (FSR) Arduino UNO’ya bağlama
Arduino UNO’nuzu FSR’nize bağlamak için, devre tahtanızı ve jumper kablolarınızı kullanın. FSR’nin bir ucunu güç kaynağına, diğer ucunu ise Arduino’nun analog girişine (A0) bağlayın. Ardından, direnciniz GND ile A0 arasında bağlanmalıdır.
Eğitim, voltaj bölücü kullanmaktadır, bu kavrama aşina değilseniz, makaleme göz atın! Örnekleri ve daha fazla detay öğrenmek için bu eğitime tıklayın!
Arduino FSR Deneyi ve Bir Çöp Kutusu
Çöp kutunuzu nasıl aşırı doldurmayacağınızı hiç merak ettiniz mi? Bu harika proje, çöp kutunuz dolduğunda bunu izlemenizi sağlar, böylece kirli çöp kutularına veda edebilirsiniz!
Gereksinimleriniz:
- Arduino UNO Rev 3
- FSR402 Sensörü (Yuvarlak)
- 10-ohm Direnç
- 3 LED
- karton
- ahşap blok
- streç köpük
- çöp kutusu
Bu proje ayrıca voltaj bölücü kullanmaktadır, bu kavrama aşina değilseniz, makaleme göz atın! Ancak bu proje hakkında daha fazla bilgi için buraya tıklayın.
Özet
Ve işte Kuvvet Algılayan Direnç hakkında her şey! FSR ile ilgili ilginç bir şey öğrendiniz mi? Umarım bu, FSR’leri gelecekteki projelerinizde anlamanıza ve kullanmanıza yardımcı olmuştur!