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【Maker 電子學】電阻性力感測元件的原理與應用

   
作者:Bird 

在一些機器人相關的機構專案中,我們常常會在某些程度上需要感測「力」的大小,但又不需要用到像秤重那樣精確的感測力量。這次我們要介紹一種可以用來感測「力量」的電子元件,它可以提供與力量相關的輸出,但沒有像電子秤所使用的感測器 load cell 那麼線性與精確,系統的複雜度與價格也比 load cell 低很多。

力感測電阻

這次我們要介紹的元件叫做「力感測電阻」 ,英文叫做 force-sensitive resistor,簡稱 FSR。我曾經看過有人將它稱之爲「壓敏電阻」,但這樣的稱呼其實不太正確,因爲 FSR 感測的是施加在它上面的「力」 的總和,而非施加在它上面的壓力。

根據物理上的定義,壓力是「單位面積上的力」,如果你可以在機構設計上確保對 FSR 施力的面積恆定,那麼力和壓力之間當然就會有固定的線性關係,但 FSR 本身感測的仍然是「力」 而非「壓力」 ,所以它叫做 force-sensitive resistor,而不是 pressure-sensitive resistor。

(圖片來源:Bird 提供)

上圖是典型的 FSR 元件外形,從一塊錢銅板的大小可以看出來這兩個零件其實很小。事實上 FSR 有各式各樣的大小和形狀,很多供應商也提供接受客製化的 FSR 外形訂製。

FSR 的原理與結構很簡單,它由三層結構組成:印有導電圖形的基材(substrate)、分隔片(spacer)、以及軟性導電薄膜(conductive film),如下圖:

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Liang Bird

Author: Liang Bird

在外商圈電子業中闖蕩多年,經歷過 NXP、Sony、Crossmatch 等企業,從事無線通訊、影像系統、手機、液晶面板、半導體、生物辨識等不同領域產品開發。熱愛學習新事物,協助新創團隊解決技術問題。台大農機系、台科大電子所畢業,熱愛賞鳥、演奏管風琴、大提琴、法國號,亦是不折不扣的熱血 maker。

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