Hallo Zusammen, ich bin auf der Suche nach einem Kraftsensor, dessen Messbereich unter 0,2N reicht. Oberes Ende läge bei ca. 2N, Maximalstress wäre unter 20N. Einzelpreis unter 10€. Die aktuell verwendeten resistiven Kraftsensoren FSR400 http://www.interlinkelectronics.com/datasheets/Datasheet_FSR.pdf sind etwas zu unsensibel. Dankeschön, marcus
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@Mod: Danke für die Verschiebung ins Unterforum für Hochbegabte. ;) Ich war auch schon am Schwanken, ob das Thema bei "uc & Elektronik" oder bei "Analogtechnik" besser aufgehoben wäre.
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Hallo, > Marcus H. schrieb: > ich bin auf der Suche nach einem Kraftsensor, dessen Messbereich unter > 0,2N reicht. Oberes Ende läge bei ca. 2N, Maximalstress wäre unter 20N. > Einzelpreis unter 10€. > Die aktuell verwendeten resistiven Kraftsensoren FSR400 > http://www.interlinkelectronics.com/datasheets/Dat... > sind etwas zu unsensibel. Du fragst nach einem Kraftsensor mit Messbereich, verlinkst aber nur auf einen rel. einfachen resistiven Touchsensor, der kaum zum Messen von Kräften taugt, sondern eher nur als einfacher Indikator. Da stellt sich die Frage, was du eigentlich machen willlst. Suchst du wirklich einen "Kraftsensor". Gruß Öletronika
U. M. schrieb: > Suchst du wirklich einen "Kraftsensor". Tatsächlich, ja. So einen Sensor hast Du Dir doch bestimmt schonmal an einer Fußgängerampel gewünscht - wenn Du es ausnahmsweise eilig hast, drückst Du etwas härter drauf und die Ampel wird früher grün. ;) In der meiner Anwendung drückt ein "Finger" auf den Sensor. Die Kraft soll ein analoges Messsignal erzeugen. Die Form des Fingers kann nach Bedarf an die empfindliche Fläche des Sensors angepasst werden. Die aktive Fläche darf gerne zwischen 10mm x 10mm und 100mm x 20mm betragen - der Finger wird dann ggf. angepasst. Muss nicht sonderlich präzise sein, aber je-mehr-Kraft-desto-Signal ist gewünscht. Das Messprinzip des FSR400 ist die bekannte Kombi aus zwei gegeneinander isolierten Leiterkämmen, die über einen leitfähigen Kunststoff verbunden werden. @Cyborg (Gast): Herzlichen Dank für Deinen Beitrag zum Thread. Weder Google, die Forensuche, noch die üblichen Distris haben mir ein Ergebnis mit den eingangs genannten Parametern beschert, das besser als der FSR400 ist.
Marcus H. schrieb: > ich bin auf der Suche nach einem Kraftsensor, dessen Messbereich unter > 0,2N reicht. Meinst du damit Vollausschlag? Und bei 20N soll das Ding noch nicht kaputt gehen? Das wäre immerhin 100-fache Überlast. Wenn du dir über die Eigenschaften im klaren bist, käme vielleicht so eine Waage in Frage. Es sollte doch mit dem Teufel zugehen, wenn da kein Sensor drin ist ;-) https://www.ebay.de/itm/231704528521
W.A. schrieb: > Marcus H. schrieb: >> ich bin auf der Suche nach einem Kraftsensor, dessen Messbereich unter >> 0,2N reicht. > > Meinst du damit Vollausschlag? > Und bei 20N soll das Ding noch nicht kaputt gehen? > Das wäre immerhin 100-fache Überlast. > > Wenn du dir über die Eigenschaften im klaren bist, käme vielleicht so > eine Waage in Frage. Es sollte doch mit dem Teufel zugehen, wenn da kein > Sensor drin ist ;-) > https://www.ebay.de/itm/231704528521 Hi W.A., Danke. Gewünschter Messbereich beginnt unterhalb <0,2N und geht bis 2N. Ich habe extra nicht härter spezifiziert, um nicht unnötig einzuschränken. Das mit der Waage ist bitter, der FSR400 geht beim Distri für ca.8€ über den Tisch. Für Muster wäre das OK, leider soll das Teil auch für Serienfertigung beschaffbar sein.
Marcus H. schrieb: > Die aktuell verwendeten resistiven Kraftsensoren FSR400 > sind etwas zu unsensibel. ...und nicht besonders verschleissfrei. Vielleicht könnte man ein Gummi-Plattenmaterial oder einen Gummi-O-Ring nehmen und zwischen zwei starren Platten komprimieren lassen (durch die von aussen aufgebrachte Kraft). Den Abstand der Platten kann man mit hoher Auflösung, günstig und verschleissfrei mit IR Proximity Sensoren erfassen (z.B. Vishay VCNL4040). Die Härte des Elastomers bestimmt die Empfindlichkeit und den Messbereich.
Marcus H. schrieb: > Gewünschter Messbereich beginnt unterhalb <0,2N und geht bis 2N. Das ist doch Pillepalle. Gibt es (außer Schaltern) denn überhaupt Drucksensoren, deren Auflösung schlechter als 10% vom Endwert ist? Wie du den Sensor vor Überlastung schützt - immerhin soll er ja wohl das 10-fache des Endwerts aushalten, ist ein mechanisches Problem. Kann man bspw. mit einem Anschlag lösen.
Könnte damit gehen: http://www.voelkner.de/products/41946/Piezo-Scheibe-fuer-Oeko-Pentype.html?ref=43&products_model=X07823&gclid=CMHHnarA8M8CFQyNGwodnHABQQ Oder damit: http://www.te.com/deu-de/products/sensors/piezo-film-sensors.html?tab=pgp-story Es kommt halt drauf an, wofür das gut sein soll. Man kann auch einen Hallsensor auf eine Gummiplatte auf einen Magneten pappen. Messen geht allerdings anders.
Hier ist eine Skizze, wie man sich die Anforderung vorstellen kann. Da die bisherige Beschreibung des Messbereichs anscheinend zu viel Interpretationsspielraum bietet, stelle ich mal eine virtuelle Masse von 5..200 Gramm auf den Sensor. Diese erzeugt dann über eine Gummikappe eine Kraft von ca. 0,05N bis 2N. In diesem Bereich soll eine Auflösung von mindestens 32 Stufen erreicht werden. @Joe: Eigenbau steht tatsächlich im Raum. Ein fertiger Sensor würde aber die Musterentwicklung billiger und schneller machen. Ich möchte mich auf passive Kraftwandler beschränken, da die Knopfzellenversorgungsspannung zwischen 2..3V schwankt. Eine Messung am resistiven FSR400 benötigt unter 10µAs. @ths: Sehr interessant, die Links werde ich mir abspeichern. Allerdings haben wir hier ein quasi-statisches System. Die Kraft soll über Stunden beobachtet werden. Ich bin gespannt, ob wir eine Lösung von der Stange finden.
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Man könnte auch einen kapazitiven Sensor aus Leiterplattenmaterial zusammensetzen, preiswere Auswerteelektronik gibt es von Analog Devices.
@ths: Danke, Dein Ansatz ist definitiv interessant. Allerdings passt die zu erwartende Störempfindlichkeit nicht zu meiner Anwendung. Plattenkondensator: C=eps_0*eps_r*A/d eps_0 = 8,85E-12 As/V eps_r = 1 A = (0,01m)^2 d = 0,001m ---------------------- C = 8,85E-13 F Selbst Änderungen in den Dimensionen werden weniger als zwei Größenordnungen in der Kapazität bringen. In dieser Anwendung zur Messung einer quasi-statischen Kraft bekomme ich die Messtechnik leider nicht unter (Größe, Energiebedarf, Kalibrationsaufwand/Störempfindlichkeit [, Kosten]).
Da sehe ich kein unlösbares Problem, das ist nicht so schwierig. Mit einer Schutzringanordung und eingeprägtem Wechselstrom geht das. Ausprobieren! Es gibt natürlich auch andere, ausgefuchstere Lösungen.Hier mal anfragen: http://www.google.de/patents/EP0271856A2?cl=de
Über induktive Lösungen haben wir noch nicht gesprochen. Das kommt natürlich auch in Frage. Besonders interessant wird es, wenn man Spule und Federkörper als preiswerte Leiterplatte ausführt. Das wird billig, aber nichtlinear. Man kann nicht alles haben! Optisch geht natürlich auch über Abschattung (bewegter Keil, o. ä.), aber das ist eine kitzlige Sache. Habe nach kurzer Zeit so eine Lösung in die Tonne getreten. Man kann natürlich auch einen Biegebalken als Leiterplatte ausführen und die DMS aus Kupfer ätzen, das ist je nach Anspruch an die Qualität evtl. machbar. Hat mit Präzision natürlich nichts mehr zu tun.
@ths: Danke für die vielen Denkanstöße. Spontan sprengen die nicht-resistiven Verfahren das Geld- und Energiebudget. Derzeit kosten die gesamten Elektronikbauteile als Einzelstück ca. 2€. Dazu kommt der FSR400 mit ca. 8€. Widerstandsänderungen von ca.1kΩ..1MΩ sind von einer MCU ohne großartige externe Beschaltung sehr leicht zu messen (RC-Zeitkonstante). Ladungsbedarf des Sensors pro Messung unter 10µAs. Hellhörig bin ich bei dem Gedanken an DMS aus Flex-LP geworden. http://www.pcb-pool.com/ppde/info_pcbpool_flex.html https://www.mikrocontroller.net/articles/Leiterbahnbreite spezifischer Widerstand von Kupfer beträgt 17,8µΩ·mm^2/mm Abschätzung Bahnwiderstand: Schichtdicke Kupfer: 18µm Bahnbreite/Abstand: 150µm Leiterbahnquerschnitt: 0,0027mm^2 Widerstand Leiterbahn an Strukturgrenze: 660µΩ/mm Abschätzung Sensorwerte: DMS-Fläche: 50mm x 10mm Leitungslänge bei maximaler Packungsdichte (300µm-Raster): ca.1500mm Sensorwiderstand: 1Ω Abschätzung Faktor Widerstandsänderung zwischen Ruhelage und Durchbiegung bei maximal zulässigem Arbeitshub von 1mm und Sensorlänge 50mm (Pythagoras): ~ 2E-4 Gewünschte Auflösung: 32 Schritte ~ 6,25E-6, d.h. 6,25µΩ, pro Schritt Ratiometrische Messung: DMS-typische Ausführung als Brücke mit zwei Messelementen und zwei Referenzelementen. Auslegung Messverstärker: - Verfügbarer Brückenstrom: 5mA - Gewünschte Auflösung: 6,25µΩ D.h. Verstärker/ADC-Auflösung 3,125nV/LSB Ergebnis Abschätzung: kein echtes Problem auf dem Labortisch. Aber bei den genannten Randbedingungen spannend. Ich würde mich freuen, wenn jemand den Kommafehler in der Abschätzung fände. So ein Faktor 1E6 wäre nett. ;)
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Hallo,, > Marcus H. schrieb: > So einen Sensor hast Du Dir doch bestimmt schonmal an einer > Fußgängerampel gewünscht - wenn Du es ausnahmsweise eilig hast, drückst > Du etwas härter drauf und die Ampel wird früher grün. ;) Schon klar, und die Leute, die es richtig eilig haben, führen einem Vorschlaghammer mit. > In der meiner Anwendung drückt ein "Finger" auf den Sensor. Die Kraft > soll ein analoges Messsignal erzeugen. Und weiter unten willst du auch noch eine Auflösung und Genauigkeit im Bereich von ca. 3% und dazu doch eine recht ordentliche Toleranz gegen Überlast? Ich halte die ausgesuchten resistiven Touchsensoren für nicht geeigent. Ich glaube kaum, dass man mit denen wirklich was reproduzierbar in der gewünschten Auflösung und Genauigkeit messen kann. > Die Form des Fingers kann nach Bedarf an die empfindliche Fläche des > Sensors angepasst werden. Die aktive Fläche darf gerne zwischen 10mm x > 10mm und 100mm x 20mm betragen - der Finger wird dann ggf. angepasst. > Muss nicht sonderlich präzise sein, aber je-mehr-Kraft-desto-Signal ist > gewünscht. Naja, zumindest die Anforderungen an die Auflösung von ca. 3% sind nicht sehr hoch, aber auch nicht zu unterschätzen. > Das Messprinzip des FSR400 ist die bekannte Kombi aus zwei gegeneinander > isolierten Leiterkämmen, die über einen leitfähigen Kunststoff verbunden > werden. Mir ist schon klar, was die Dinger machen und genau deshalb bezweifle ich die Erfolgsaussichten deines Ansatzes. Kraftmessung kann man sicher auch viele Arten umsetzen. Die tradionelle Methode ist sicher mit einer Feder und Bestimmung des Federweges (optisch, induktiv, magnetisch, resistiv, kapazitiv, piezoelektrisch, akustisch usw.). Biegebalken und DMS müssen auch nicht teuer sein. Evtl. kann man auch eine Gummiblase oder eine billige Druckmessdose mit passender Membran und einem billigen Drucksensor nutzen. Einfache Drucksensoren gibt es z.B. von Sensor Technics (jetzt unter Fist Sensor) ab ca. 12...15€ http://www.first-sensor.com/de/produkte/drucksensoren/ Gruß Öletronika
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U. M. schrieb: >> Das Messprinzip des FSR400 ist die bekannte Kombi aus zwei gegeneinander >> isolierten Leiterkämmen, die über einen leitfähigen Kunststoff verbunden >> werden. > Mir ist schon klar, was die Dinger machen und genau deshalb bezweifle > ich die Erfolgsaussichten deines Ansatzes. seufz Der Kunde hat diesen Sensor aufgrund seiner Vorstudien vorgeschlagen. Gerade weil ich den Sensor nicht optimal finde, suche ich nach Alternativen. Da ich selber nichts gefunden habe, habe ich diesen Thread hier gestartet. Wenn wir hier gemeinsam nichts finden, können wir dann festhalten: "Weder Google, die üblichen Distris, noch dieser Forenthread, haben ein Ergebnis mit den eingangs genannten Parametern beschert, das besser als der FSR400 ist." Damit wird daraus ein Forschungsthema, welches mit entsprechend Budget ausgestattet werden muss. Viele Hersteller bieten maßgeschneiderte Lösungen an (u.a. auch Interlink, der Hersteller vom FSR400). Man kann noch die üblichen Verdächtigen abtelefonieren (Honeywell, etc.), aber vor diesem Schritt wollte ich hier mal abklopfen, ob jemand spontan was in der Schublade hat.
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U. M. schrieb: > Biegebalken und DMS müssen auch nicht teuer sein. Für den Tipp bedanke ich mich recht herzlich. Entschärft die Anforderungen an den Differenzverstärker. Und ist sogar ins Energiebudget zu quetschen. Nicht mein Traumansatz, aber auf jeden Fall als Rückfallebene interessant. Frage: Wo würdest Du nach spottbilligen* DMS schauen, die man auch nächstes Jahr noch kaufen kann? Ebay, etc. ist maximal für Musterbeschaffung denkbar. *<10€ "strain gauge" bei Digikey als Indikator liefert die ersten verfügbaren Treffer bei ca. 59US$ "strain gauge" bei Ebay liefert tatsächlich ein paar nette Treffer. "BF350-3AA BF350 350Ω Precision Pressure Resistance Strain Gauge" http://www.elecrow.com/download/Coding%20System%20of%20Strain%20Gauges-AGS-TECH%20Version.pdf 1000 ohm Full-bridge Strain Gauge 1000Ω EB Folien DMS Davon sind nun ein paar im Zulauf...
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ths schrieb: > Wären DMS für 80 ct OK? Das kann ich so pauschal nicht beantworten. ;) Wenn Du mir jedoch Hinweise zu Artikelnummer, Datenblatt und Lieferant geben würdest, könnte ich das prüfen.
Der sehr zuverlässige Lieferant hat x Typen. Nimm einfach mal an, das passt. 80 ct ist der 10k-Preis. Das musst du schon selbst wissen, ob das billig genug ist. Erfahrung mit der Kleberei hast du? Sonst wird das der größte Posten.
Mmh, so ganz habe ich die Hoffnung noch nicht aufgegeben, dass sich jemand findet, der einen empfindlicheren Sensor nach Bauart des FSR400 kennt.
Ich kenne jetzt keinen Sensor der für dich passt, aber mal als Idee zur weiteren Forschung: Wie wird das in E Pianos gemacht? Die gibt es schon ab 200 Euro und die haben 80 Anschlagempfindliche Tasten. Kann also nicht sehr teuer sein und eine Auflösung von 32 Schritten sollte auch drin sein. Viel Erfolg.
Vielleicht eine Überlegung wert: http://www.elektroniknet.de/elektronikfertigung/leiterplatten/artikel/25957/ gk
Wenn es um Tastendruck geht, würde ich eine Piezoscheibe und einen OP mit FETeingang nehmen.. (Spannung- oder Ladungsverstärkung), statisch 'wiegen' kann man damit nicht so gut, aber Tastendruck ist prima machbar. Häng mal eine Glückwunschquäke ans Scope... DMS: ChinaKüchenwaagenbauer schaffen das ja auch mit DMS und Anzeige für'n Zehner..
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Hallo, mal so zwischendurch: Verschiedene Messverfahren haben wir schon besprochen. Da war bis jetzt nichts dabei, was allen beschriebenen Anforderungen gerecht wird. Für diejenigen, die von unten her lesen: Ich hatte den Thread gestartet, um den aktuell verwendeten resistiven Sensor FSR400 http://www.interlinkelectronics.com/datasheets/Datasheet_FSR.pdf durch ein empfindlicheres Teil zu ersetzen. Ich schränke die Randbedingungen nochmal ein: - ähnliche Bauform wie FSR400 - Ansprechschwelle unter 0,2N, sagen wir 0,05N bei Betätigung mit Finger - Batterieanwendung, daher Wunsch nach einem Sensor, der seinen Widerstand stark ändert, da hier eine Messung mit ca. 10µAs bei 2..3V Versorgung durchgeführt werden kann - Kosten Einzelstück unter 10€ Damit fallen verschiedene Ansätze flach: - DMS auf Flex-LP -> Energiebedarf, Auswerteelektronik - Lichtschranken -> Energiebedarf, Platz, Auswerteelektronik - kapazitive Sensoren -> Energiebedarf, Kalibrierung, - induktive Sensoren, auch in LP Ausführung -> Energiebedarf, Auswerteelektronik Dankeschön, marcus
Marcus H. schrieb: > Da war bis jetzt > nichts dabei, was allen beschriebenen Anforderungen gerecht wird. Naja, es wurden schon mehrfach Piezoscheiben genannt. Du kannst damit natürlich keine statische Belastung messen, aber um die Stärke eines Druckimpulses festzustellen könnte das eine gute, stromsparende und sehr empfindliche Lösung sein.
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Die kapazitive Messung sollte nicht so viel Strom verbrauchen. Einige µC haben dafür HW drin, bzw das kann über ein paar pins nachgebildet werden. Auch die elektronischen Messschieber nutzen für die Interpolation das kapazitive Verfahren und laufen schon recht lange mit einer Knopfzelle. Die Kalibrierung dürfte sogar einfacher sein als bei DMS basieren Versionen: vor allem der Nullpunkt, der Rest hängt von der Mechanik ab.
Hi Joe, danke der Nachfrage, ich hatte vergessen zu wiederholen, dass quasi-statisch gemessen werden soll. Stell Dir vor, Du würdest den Wassergehalt von Blumentopferde über die Gewichtskraft messen - das sind die Zeiträume um die es geht. Daher fallen auch die ganzen schicken kapazitiven Sensoren raus, die sich ständig selbst nachkalibrieren. Grüße, Marcus P.S.: Irgendwie musste ich gerade an die Anekdote von Niels Bohr denken: http://felix.physics.sunysb.edu/~allen/Jokes/bohr.html https://de.wikipedia.org/wiki/Barometer-Frage
Marcus H. schrieb: > Stell Dir vor, Du würdest den > Wassergehalt von Blumentopferde über die Gewichtskraft messen - das sind > die Zeiträume um die es geht. Dafür nimmt man wohl dann eher einen Feuchtigkeitssensor. Deine Beispiele sind nicht zielführend. Bisher hieß es: Marcus H. schrieb: > So einen Sensor hast Du Dir doch bestimmt schonmal an einer > Fußgängerampel gewünscht - wenn Du es ausnahmsweise eilig hast, drückst > Du etwas härter drauf und die Ampel wird früher grün. ;) > > In der meiner Anwendung drückt ein "Finger" auf den Sensor. Die Kraft > soll ein analoges Messsignal erzeugen.
Joe F. schrieb: > Marcus H. schrieb: >> Stell Dir vor, Du würdest den >> Wassergehalt von Blumentopferde über die Gewichtskraft messen - das sind >> die Zeiträume um die es geht. > Dafür nimmt man wohl dann eher einen Feuchtigkeitssensor. Außer es gibt Gründe, welche die Verwendung eines anderen Messverfahrens erfordern. > Deine Beispiele sind nicht zielführend. > Bisher hieß es: > Marcus H. schrieb: >> So einen Sensor hast Du Dir doch bestimmt schonmal an einer >> Fußgängerampel gewünscht - wenn Du es ausnahmsweise eilig hast, drückst >> Du etwas härter drauf und die Ampel wird früher grün. ;) Hier versuchte ich (vergeblich) zu veranschaulichen, warum mehrere Druckstufen interessant sein könnten. >> In der meiner Anwendung drückt ein "Finger" auf den Sensor. Die Kraft >> soll ein analoges Messsignal erzeugen. Als ich "Finger" geschrieben hatte, wollte ich den Betätigungsapparat beschreiben.
Dann wäre jetzt natürlich die nächste Frage: wie häufig muss der Sensor denn abgefragt werden? Wenn es also nicht um einen von Hand betätigten Drucktaster geht, sondern um das langfristige Beobachten einer relativ statischen Kraft, dann könnte ja beispielsweise eine gepulste Messung alle 10 Sekunden ausreichen. In dem Fall könnte man dem Sensor auch deutlich mehr Energieverbrauch zugestehen, als wenn du mit 100 Hz abtasten musst...
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