Rilevamento della pressione

Il rilevamento della pressione è la capacità di un sistema di rilevare la forza esercitata su una superficie per unità di area ed esprimere quella forza nella forza di un segnale elettrico. Ad esempio, il rilevamento della pressione è ciò che consente a un robot di dire quando entra in collisione con qualcosa o quando qualcosa spinge contro di esso. I sensori di pressione possono essere utilizzati per misurare la forza e, in alcuni casi, per determinare il contorno di una forza applicata.

Un sensore di pressione capacitivo impiega due piastre metalliche separate da uno strato di schiuma non conduttiva. Questo forma un trasduttore capacitivo. Il trasduttore è collegato in serie o in parallelo con un induttore. La risultante combinazione induttanza-capacità (LC) determina la frequenza di un oscillatore. Se un oggetto colpisce o preme contro il trasduttore, la distanza tra le piastre diminuisce, provocando un aumento della capacità. Questo abbassa la frequenza dell'oscillatore. Quando la pressione viene rimossa, la schiuma torna indietro, le piastre tornano alla loro spaziatura originale e l'oscillatore ritorna alla sua frequenza originale. Un sensore di pressione capacitivo può essere ingannato da oggetti metallici. Se un buon conduttore elettrico si avvicina molto alle piastre, la capacità potrebbe cambiare anche se non viene effettuato il contatto fisico. In tal caso, il sensore interpreterà questa prossimità come pressione.

Un sensore di pressione in elastomero risolve il problema di prossimità insito nel dispositivo capacitivo. L'elastomero è un cuscinetto in schiuma con una resistenza che varia a seconda di quanto viene compresso. Una serie di elettrodi è collegata alla parte superiore del tampone; un array identico è collegato al fondo. Ogni elettrodo nella matrice superiore riceve una tensione negativa e il suo compagno nella matrice inferiore riceve una tensione positiva. Quando la pressione appare in un punto del pad, il materiale si comprime in quel punto e vicino a quel punto, riducendo la resistenza tra alcune coppie di elettrodi. Ciò causa un aumento di corrente in una particolare regione del tampone. La posizione della pressione può essere determinata in base a quali coppie di elettrodi subiscono l'aumento di corrente. L'entità della pressione può essere determinata da quanto aumenta la corrente. Se la matrice dell'elettrodo è sufficientemente sottile, il contorno dell'oggetto che produce pressione può essere determinato da un microprocessore che valuta il profilo della corrente dell'elettrodo.

L'uscita di un sensore di pressione è analogica, ma può essere convertita in dati digitali utilizzando un convertitore analogico-digitale (ADC). Questo segnale può essere utilizzato da un controller del robot. La pressione su un trasduttore nella parte anteriore di un robot potrebbe indurre la macchina a indietreggiare; una pressione sul lato destro potrebbe far girare la macchina a sinistra. La presenza di pressione potrebbe essere utilizzata per attivare un allarme o per accendere o spegnere un dispositivo. I sensori di pressione calibrati possono essere utilizzati per misurare la forza applicata, la massa, il peso o l'accelerazione.

Vedi anche: sensore di contropressione, rilevamento di prossimità, robotica