FSR SF15-600 (10 kg) – trotz 3 kΩ Spannungsteiler nur ~1,04 V bei 3 V Versorgung

[Martin L. (tempusertempuser)]

Hallo zusammen,

ich verwende einen FSR SF15-600 (10 kg) und messe ihn über einen 
klassischen Spannungsteiler an einem ADC.

Aufbau:

Versorgung: 3,3 V

Schaltung: FSR an 3,3 V, Festwiderstand nach GND

Messpunkt (ADC) zwischen FSR und Festwiderstand

ADC-Eingang hochohmig

Festwiderstand zuerst 10 kΩ, jetzt 3 kΩ

Problem:
Laut Datenblatt sollte der Sensor bei hoher Last (nahe 10 kg) auf ca. 
2–3 kΩ fallen.
Ich hätte daher erwartet, mit 3 kΩ im Spannungsteiler nahe 1,5–2 V bzw. 
deutlich über 1 V zu kommen.

In der Praxis messe ich jedoch:

mit 10 kΩ: ca. 1,0 V max

mit 3 kΩ: ebenfalls nur ca. 1,04 V max

Unabhängig vom Widerstand scheint die Spannung bei ~1 V zu „deckeln“.

Fragen:

Kann der FSR real deutlich höhere Widerstände haben als im Datenblatt 
angegeben?

Ist evtl. der Messaufbau falsch (Kontaktierung, Lastverteilung, 
ADC-Eingang)?

Könnte der Sensorstrom zu gering sein oder der Sensor beschädigt?

Braucht man hier zwingend einen Op-Amp (Impedanzwandler / Verstärker)?

Danke für jeden Hinweis!


hier das Datenblatt:
SF15-600@10kg,leanstar (link kann ich nicht posten da es als spam 
markiert wird)

und mein esphome code

esphome:
  name: livingroom_sensor
  
#esp8266:
#  board: nodemcuv2  # Works for NodeMCU v3 as well

esp32:
  board: az-delivery-devkit-v4
  framework:
    type: esp-idf
    
logger:
  baud_rate: 115200  # Standard ist 115200 Baud

debug:

# ==================== NETWORK CONFIGURATION ====================
wifi:
  ssid: !secret wifi_ssid
  password: !secret wifi_password
  #output_power: 12
  #fast_connect: true
  ap:
    ssid: $devicename
    password: !secret ap_password

web_server:
  port: 80
  version: 3
 

captive_portal:

ota:
  platform: esphome
  
sensor:
  - platform: adc
    pin: GPIO34
    name: "ADC Channel"
    id: adc_value
    update_interval: 1s

[Rainer W. (rawi)]

Martin L. schrieb:
> Kann der FSR real deutlich höhere Widerstände haben als im Datenblatt
> angegeben?

Besitzt du ein Ω-Meter?
Das wäre der einfachste Weg, um das festzustellen.

> Ist evtl. der Messaufbau falsch (Kontaktierung, Lastverteilung,
> ADC-Eingang)?
> ...
> Danke für jeden Hinweis!

Zeige einen Schaltplan und einen Link zu dem fraglichen Bauteil 
(Datenblatt?).

> FSR SF15-600 (10 kg)
Kräfte misst man in der Einheit Newton. "kg" verwendet man für Massen 
und die kann so ein FSR, wie die Bezeichnung schon sagt, nicht direkt 
messen.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Martin L. schrieb:
> Problem: Laut Datenblatt sollte der Sensor bei hoher Last (nahe 10 kg)
> auf ca. 2–3 kΩ fallen.
> In der Praxis messe ich jedoch:
Man nimmt eine Schaltung in kleinen Schritten in Betrieb, frei nach dem 
Motto "Teile und herrsche!"

1. Miss zuerst einfach nur den Sensor allein mit einem simplen 
Multimeter im Ohmmessbereich.

2. Dann miss den Spannungsteiler ganz ohne angeschlossenen µC.

3. Wenn diese Werte alle passen, dann schließ den ADC an.

> hier das Datenblatt: SF15-600@10kg,leanstar
> (link kann ich nicht posten da es als spam markiert wird)
Dann lade es doch einfach runter und hänge es hier an.

[Ob S. (Firma: 1984now) (observer)]

Martin L. schrieb:

> Aufbau:
>
> Versorgung: 3,3 V
>
> Schaltung: FSR an 3,3 V, Festwiderstand nach GND
>
> Messpunkt (ADC) zwischen FSR und Festwiderstand
>
> ADC-Eingang hochohmig
>
> Festwiderstand zuerst 10 kΩ, jetzt 3 kΩ

So gehört das: [siehe Anhang]

[Martin L. (tempusertempuser)]

3.0 V
 │
 │
[ FSR ]
 │─────────── ADC
 │
[Rfest]
 │
GND

Datenblatt

https://xonstorage.z8.web.core.windows.net/pdf/4158958_SF1560010kg_link.pdf

[Ob S. (Firma: 1984now) (observer)]

Martin L. schrieb:

> https://xonstorage.z8.web.core.windows.net/pdf/4158958_SF1560010kg_link.pdf

Wem glaust du eher, irgendeiner dahergelaufenen Website oder dem 
Hersteller selber? Mein Screenshot stammt direkt von letzterem...

[Martin L. (tempusertempuser)]

Ob S. schrieb:
> Martin L. schrieb:
>
>> Aufbau:
>>
>> Versorgung: 3,3 V
>>
>> Schaltung: FSR an 3,3 V, Festwiderstand nach GND
>>
>> Messpunkt (ADC) zwischen FSR und Festwiderstand
>>
>> ADC-Eingang hochohmig
>>
>> Festwiderstand zuerst 10 kΩ, jetzt 3 kΩ
>
> So gehört das: [siehe Anhang]

So hatte ich dies angeschlossen mit 3,3kOhm aber der ADC zeigt dauerhaft 
1,04V an

[Jens M. (schuchkleisser)]

Das könnte u.U. daran liegen das der ESP-ADC nur bis 1V funktioniert, 
und beschissen ist er so oder so auch noch.

[Ob S. (Firma: 1984now) (observer)]

Martin L. schrieb:
> Ob S. schrieb:
>> Martin L. schrieb:
>>
>>> Aufbau:
>>>
>>> Versorgung: 3,3 V
>>>
>>> Schaltung: FSR an 3,3 V, Festwiderstand nach GND
>>>
>>> Messpunkt (ADC) zwischen FSR und Festwiderstand
>>>
>>> ADC-Eingang hochohmig
>>>
>>> Festwiderstand zuerst 10 kΩ, jetzt 3 kΩ
>>
>> So gehört das: [siehe Anhang]
>
> So habe ich dies angeschlossen mit 3,3kOhm aber der ADC zeigt dauerhaft
> 1,04V an

Wie so? So, wie auf meinem Screenshot oder so, wie auf deinem 
ASCII-Art-Schaltplan? Das ist nämlich verschieden, falls es dir noch 
nicht aufgefallen ist.

Außerdem: bitte auch den Text im Screenshot beachten (zum Thema 
Dimensionierung R1).

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Martin L. schrieb:
> Datenblatt
Dort drin steht:

Dinge zu beachten

Bei der Verwendung des Sensors ist darauf zu achten, die Last gleichmäßig zu verteilen

Hast du die 10 kg also gleichmäßig über die gesamte Länge verteilt?

Und da drin steht auch:

R1 wird je nach Situation ausgewählt und beträgt üblicherweise 47kΩ bis 1MΩ.

Und es steht auch drin, dass auf die dargestellten Kurven kein Verlass 
ist... ;-)

[Ob S. (Firma: 1984now) (observer)]

Jens M. schrieb:
> Das könnte u.U. daran liegen das der ESP-ADC nur bis 1V funktioniert,
> und beschissen ist er so oder so auch noch.

Ooops...

Ich kenne die ESP nicht näher, deshalb die Frage: Bis zu 1V oder erst ab 
1V aufwärts?

Ersteres könnte man tatsächlich mit Spannungsteiler lösen, allerdings 
anders als vom TO gezeichnet. Letzteres erfordert hingegen sowieso 
zusätzliche Elektronik, da kann man dann besser gleich einen 
vernünftigen ADC einsetzen.

[Jens M. (schuchkleisser)]

Ob S. schrieb:
> Bis zu 1V

Er wandelt mit ungefähr 6-7 Bit 0-1,1V, kackt aber vorher schon ab 
(daher der Deckel bei 1,0x), ist unlinear und zappelig wie sonst 
irgendwas, und er reagiert auf das WLAN.
Wenn es nur um "drückt genug" geht, wäre ein Komparator sinnvoller.

Ob S. schrieb:
> Letzteres erfordert hingegen sowieso
> zusätzliche Elektronik, da kann man dann besser gleich einen
> vernünftigen ADC einsetzen.

Das ist kein Drucksensor sondern ein analog funktionierender 
Druckschalter.
Es macht m.E. keinen Sinn, den weltbeschissensten ADC zu benutzen, weil 
das nicht vernünftig funktioniert.
Auf einem PIC, AVR, MSP, STM taugt der ADC, auch wenn die alle schon 
wieder viel zu gut sind, aber da könnte man einen pseudodigitalen 
Eingang zuverlässig realisieren.
Beim ESP brauchts dazu Softwarefilter, die man u.U. nicht implementieren 
kann wenn man z.B. fertige Firmware nutzt. Da wäre ein 8beiniger 
Komparator sinnvoller.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Martin L. schrieb:
> aber der ADC zeigt dauerhaft 1,04V an
Und was für eine Spannung liegt tatsächlich am ADC an?

Jens M. schrieb:
> Das könnte u.U. daran liegen das der ESP-ADC nur bis 1V funktioniert
Sag ich ja: miss erst mal jede Komponente für sich. Ich hätte da einfach 
mal ein Poti angeschlossen und den ADC an sich vermessen.

> und beschissen ist er so oder so auch noch.
- https://www.google.com/search?q=esp32+adc+issues

Aber für diesen ungenauen Sensor hier reicht auch ein ungenauer ADC.

Ob S. schrieb:
> Ich kenne die ESP nicht näher, deshalb die Frage: Bis zu 1V oder erst ab
> 1V aufwärts?
https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/v4.4/esp32/api-reference/peripherals/adc.html

[Jens M. (schuchkleisser)]

Lothar M. schrieb:
> Aber für diesen ungenauen Sensor reicht ein ungenauer ADC locker.

Prinzipiell hast du Recht, aber der ESP-ADC ist auch sehr unruhig, und 
das könnte speziell im Grenzbereich unerwünschte Effekte haben.

[Rainer W. (rawi)]

Martin L. schrieb:
> Kann der FSR real deutlich höhere Widerstände haben als im Datenblatt
> angegeben?

Im Datenblatt ist für den lastfreien Fall angegeben ">10MΩ". Ist dir das 
nicht groß genug?