Megtekintések: 222 Szerző: Leah Publish Idő: 2025-04-18 Origin: Telek
Tartalommenü
● A kis feszültségérzékelők megértése
>> A kis feszültségérzékelők legfontosabb jellemzői
● A kis feszültségérzékelők típusai a barkács robotikához
>> Feszültségmérő terhelési cellák
>> Barkácsolható feszültségérzékelők
>> Erőérzékeny ellenállások (FSR)
>> Miniatűr feszültség és kompressziós terhelési cellák
● Összehasonlító táblázat: Népszerű kis feszültségérzékelők
● Hogyan válasszuk ki a megfelelő kis feszültségérzékelőt
>> Költségvetés
>> Alkalmazás
● DIY integráció: Huzalozás és programozás
>> Húzás egy feszültségmérő terhelési cellát Arduino -val
>> Barkácsolható feszültségérzékelő gyártása
● Esettanulmányok: DIY robotikai projektek feszültségérzékelőkkel
>> Kesztyű és flex érzékelők által vezérelt robot kéz
>> Puha robotika DIY nyújtható érzékelőkkel
>> Miniatűr terhelési cellák a precíziós robotikához
● Fejlett tippek az érzékelő teljesítményének maximalizálásához
>> Kalibráció
>> Környezetvédelmi megfontolások
>> Adatnaplózás
● Általános kérdések és hibaelhárítás
● GYIK
>> 1. Mi az a kis feszültségérzékelő és hogyan működik?
>> 2. Használhatok egy kis feszültségérzékelőt Arduinóval?
>> 3. Melyik kis feszültségérzékelő a legjobb egy robot kézhez vagy kesztyűhöz?
>> 4. Hogyan kalibrálhatok egy kis feszültségérzékelőt?
A DIY robotika legjobb kis feszültségérzékelőjének kiválasztása döntő lépés a reagáló, pontos és megbízható robotrendszerek kialakításában. Függetlenül attól, hogy robotkezelőt, erőérzékeny megfogást vagy hordható exoskeletonot épít, a megfelelő érzékelő a teljesítmény és a felhasználói élmény különbségét eredményezheti. Ez az átfogó útmutató feltárja a vezető A kis feszültségérzékelők összehasonlítják a tulajdonságaikat, gyakorlati integrációs tanácsokat nyújtanak, és bemutatják a valós barkácsolás példáit-rengeteg gyakorlati tippet és műszaki betekintést nyújtanak a következő projekt inspirálására.
A robotika egyre inkább hozzáférhető a hobbisták és a gyártók számára, részben a megfizethető mikrovezérlőknek és az érzékelők széles skálájának köszönhetően. Ezek közül a kis feszültségérzékelő kiemelkedik az erő méréséhez, a mozgás észleléséhez és a tapintható visszajelzés lehetővé tételéhez. De oly sok lehetőséggel - feszes mérőeszközök, terhelési cellák, flex érzékelők és még sok más - hogyan választja ki a legjobbat a DIY robotikai projektjéhez? Ez a cikk segít navigálni a választásokon, és kiválaszthatja az Ön igényeinek ideális kis feszültségérzékelőjét.
A kis feszültségérzékelő egy olyan eszköz, amely méri a rá felhordott húzóerőt (feszültséget). A robotikában ezek az érzékelők visszajelzést adnak arról, hogy mekkora erőt gyakorolnak egy robotkomponens, amely lehetővé teszi a pontos ellenőrzést és a környezettel való interakciót.
- Kompakt méret: Szűk terekbe illeszkedik a robotgyűjteményekbe.
- Magas érzékenység: A kis erõs változásokat észleli, ideális a finom feladatokhoz.
- Sokoldalúság: Gyakran mérheti mind a feszültséget, mind a tömörítést.
- Integráció: Könnyű kapcsolatba lépni olyan mikrovezérlőkkel, mint az Arduino.
- Tartósság: Úgy tervezték, hogy ellenálljon az ismételt használatnak a dinamikus környezetben.
A törzsmérő terhelési sejtek a robotika leggyakoribb kis feszültségérzékelői. Úgy működnek, hogy egy fém elem deformációját (feszültségét) mérik erővel, és ezt elektromos jelzé alakítják.
Előnyök:
- Nagy pontosság és megbízhatóság.
- A feszültséghez és a tömörítéshez is alkalmas.
- Miniatűr formátumokban széles körben kapható.
Hátrányok:
- A mikrovezérlő integrációjához amplifikációt (pl. HX711 modult) kell megkövetelni.
- drágább, mint az alapvető flex érzékelők.
Jellemző alkalmazások: robotkarok, megfogók, precíziós erőmérés.
A flex érzékelők ellenálló csíkok, amelyek meghajlva vagy nyújtásuk során megváltoztatják az ellenállást, így alkalmassá teszik őket a rugalmas robotrészekben történő mozgás vagy feszültség észlelésére.
Előnyök:
- Nagyon vékony és rugalmas.
- Könnyen integrálható az Arduino -val egy feszültségválasztó segítségével.
- Olcsó és könnyen elérhető.
Hátrányok:
- Alacsonyabb pontosság és megismételhetőség a terhelési cellákhoz képest.
- Érzékeny az elhelyezésre és a környezeti tényezőkre.
Tipikus alkalmazások: hordható anyagok, robotkesztyű, gesztus észlelése.
A legújabb kutatások lehetővé tették a nyújtható törzsérzékelők DIY gyártását olyan anyagok felhasználásával, mint a szén nanocsövek por és az elasztomerek, testreszabható, olcsó lehetőségeket kínálva a lágy robotikához.
Előnyök:
- Nagyon testreszabható forma és érzékenység.
- Nagyon alacsony költség, ha otthon gyártják.
- Kiválóan hordható robotikához és puha működtetőkhöz.
Hátrányok:
- Alapvető gyártási készségeket és anyagokat igényel.
- A kalibrálás és a tartósság változhat.
Tipikus alkalmazások: puha robotika, exoskeletonok, rugalmas hordható anyagok.
Az FSRS az alkalmazott nyomás vagy erő alapján változtatja meg az ellenállást. Miközben elsősorban a tömörítéshez használják, egyes robotikai alkalmazásokban adaptálhatók a feszültségérzékeléshez.
Előnyök:
- ultravékony és olcsó.
- Egyszerű feszültség -elválasztó integráció az Arduino -val.
Hátrányok:
- Kevésbé pontos, nemlineáris válasz.
- Nem ideális a pontos feszültségmérésekhez.
Tipikus alkalmazások: Egyszerű érintés vagy erő észlelése, alapvető feszültségérzékelés.
Ezek a feszültség és a kompresszióhoz tervezett speciális érzékelők, amelyeket nagy pontosságuk és robusztus konstrukciójuk miatt gyakran használnak az ipari és kutatási robotikában.
Előnyök:
- Nagy pontosság és túlterhelésvédelem.
- Nagyon kicsi méretben kapható a kompakt robotikához.
Hátrányok:
- Magasabb költség.
- Szükség lehet speciális rögzítésre és kalibrálásra.
Tipikus alkalmazások: Precíziós robotika, kutatás, orvostechnikai eszközök.
| érzékelő típus | méret | pontosság | KÖLTSÉG | Az integráció megkönnyítése | Tipikus felhasználási eset |
|---|---|---|---|---|---|
| Feszültségmérő terhelési cella | Kis közepes | ± 0,05%–0,2% | $$ - $$$ | Mérsékelt | Robotkarok, megfogók |
| Hajlító érzékelő | Ultravékony | ± 5% (tipikus) | $ | Könnyen | Hordható anyag, robotkesztyű |
| Barkácsolható feszültségérzékelő | Testreszabható | Változó | $ | Mérsékelt | Puha robotika, hordható anyagok |
| Erőérzékeny ellenállás | Ultravékony | ± 10% (tipikus) | $ | Könnyen | Egyszerű érintés/feszültség észlelése |
| Miniatűr terhelési cella | Nagyon kicsi | ± 0,05%–0,2% | $$$ | Mérsékelt | Precíziós robotika, kutatás |
Amikor egy kis feszültségérzékelőt választ a DIY robotika projektjéhez, vegye figyelembe a következő tényezőket:
Ha az alkalmazásához pontos erőmérést igényel, például egy robot megfogásban vagy egy kutatási projektben, válasszon egy feszültségmérő terhelési cellát vagy egy miniatűr terhelési cellát. Ezek az érzékelők nagy pontosságot és megismételhetőséget kínálnak.
A hordható vagy kompakt projektekhez, például a robotkesztyűk vagy az exoskeletonok, a Flex érzékelők vagy a DIY nyújtható érzékelők ideálisak vékony profiljuk és rugalmasságuk miatt.
A flex érzékelők és a barkácsolás lehetőségei a leginkább megfizethetőek, így alkalmassá teszik őket oktatási és hobbi projektekhez. Ha a költségvetés kevésbé aggodalomra ad okot, és nagyobb pontosságra van szüksége, fektessen be egy minőségi terhelési cellába.
Az FSR -ek és a Flex érzékelők a legkönnyebben az Arduino -hoz vezethetők, és csak egyszerű feszültség -elválasztó áramkört igényelnek. A terhelési cellákhoz olyan erősítőt igényelnek, mint a HX711, amely hozzáad egy kis bonyolultréteget.
A lágy robotika és az emberi robot interakció érdekében a nyújtható érzékelők kitűnőek. A robotkarok és a megfogók esetében a terhelési cellák jobb pontosságot és megbízhatóságot biztosítanak.
Szüksége lesz:
- Terhelési cella (pl. Futek LRF400)
- HX711 erősítő modul
- Arduino Board (UNO, Nano stb.)
- Jumper vezetékek
Huzalozási lépések:
1. Csatlakoztassa a terhelési cellák vezetékeit a HX711 modulhoz a gyártó diagramja szerint.
2. Csatlakoztassa a HX711 adatokat és az óracsorgokat az Arduino digitális csapokhoz.
3. A HX711 -et az Arduino 5V és GND csapjaiból adja meg.
Mintakód:
#include 'hx711.h '
HX711 skála;
void setup () {
Serial.begin (9600);
scale.begin (dout, clk); // Cserélje ki a PIN -kódjait
scale.set_scale ();
scale.tare ();
}
void hurok () {
Serial.println (scale.get_units (10), 1);
késleltetés (500);
}
Szüksége lesz:
- Flex érzékelő
- 10 kΩ ellenállás
- Arduino Board
Huzalozási lépések:
1. Csatlakoztassa a Flex érzékelő egyik végét az 5 V -hez.
2. Csatlakoztassa a másik végét az A0 analóg tűhöz és a 10KΩ -os ellenállás egyik végéhez.
3. Csatlakoztassa az ellenállás másik végét a GND -hez.
Mintakód:
void setup () {
Serial.begin (9600);
}
void hurok () {
int sensorValue = analogread (a0);
Serial.println (sensorValue);
késleltetés (100);
}
Anyagok:
- Szén nanocsövek por (MWCNTS)
- PDMS vagy Ecoflex elasztomer
- Maszkoló papír
- Egaszt
- Arduino Uno
Gyártási lépések:
1.
2. Laminátum egy vékony ökoflex membránnal.
3. Csatlakoztassa a vezetékeket az elektromos csatlakozáshoz.
4. Integráljon az Arduino -val egy feszültség -elválasztó áramkör segítségével.
Ebben a projektben a flex érzékelőket a kesztyű ujjaihoz rögzítik. Ahogy a felhasználó meghajolja az ujjait, a Flex érzékelők megváltoztatják az ellenállást, amelyet egy Arduino olvas. Az Arduino ezután a szervo motorokat egy robot kézben mozgatja, hogy utánozza a felhasználó ujjmozgásait. Ez a beállítás lehetővé teszi a robot kéz intuitív teleoperációját, és népszerű választás a protézisek és a távoli manipuláció számára.
A puha robotikának gyakran olyan érzékelőket igényelnek, amelyek hajlíthatnak és nyújthatnak a robot mozgásait. A szén nanocsövekből és az elasztomerekből készült DIY nyújtható feszültségérzékelők beépülnek a lágy kesztyűkbe. Ezek az érzékelők felismerik a finom kézmozgásokat, és adatokat küldenek egy Arduino -nak, amely animálhatja a virtuális kezet vagy irányíthatja a lágy robot megfogást. Ez a megközelítés különösen hasznos a hordható robotika és az emberi gép interfészek számára.
A miniatűr terhelési cellákat, például a Mark-10 R04 sorozatot kompakt robotgyújtókban használják a pontos erő visszacsatolására. Ezek az érzékelők elég kicsik ahhoz, hogy illeszkedjenek egy robot kéz ujjhegyéhez, és túlterhelésvédelmet kínálnak. Nagy pontosságuk alkalmassá teszi őket olyan alkalmazásokra, ahol a finom manipuláció és a visszajelzés kritikus jelentőségű, például az orvosi robotikában vagy a kutatási eszközökben.
A megfelelő kalibrálás elengedhetetlen a pontos erőméréshez. Mindig kalibrálja a kis feszültségérzékelőt ismert súlyok vagy erők segítségével. A terhelési cellákhoz használja a kalibrációs rutinokat az Arduino kódjában, hogy megbizonyosodjon arról, hogy az érzékelő kimenete megegyezik -e a várt értékekkel.
A törzsmérő terhelési cellákhoz használjon olyan erősítőt, mint a HX711, hogy növelje az érzékelő által okozott kis feszültségváltozásokat. Az árnyékolt kábelek segíthetnek csökkenteni az elektromos zajt, és a kódban szereplő több olvasmány átlagolása az ingadozásokat kiegyenlítheti.
Győződjön meg arról, hogy a kis feszültségérzékelője biztonságosan van felszerelve, és igazodik az erő irányához, amelyet mérni kíván. Az eltérés pontatlan leolvasásokhoz vagy érzékelőkárosodáshoz vezethet.
Fontolja meg a robotikai projekt működési környezetét. A rugalmas érzékelők és a barkácsolás nyújtható érzékelők érzékenyek lehetnek a hőmérsékletre és a páratartalomra, míg a terhelési cellák általában robusztusabbak, de védelmet igényelhetnek a por vagy a nedvesség ellen.
A fejlett projektekhez fontolja meg az érzékelő adatait az elemzéshez és a hibakereséshez. Ez segíthet a minták azonosításában, a rendszer hatékonyabb kalibrálásában és a robotkészülék teljes teljesítményének javításában.
- Gondoskodjon a megfelelő kalibrálásról ismert súlyokkal vagy erőkkel.
- Ellenőrizze a huzalozás és a csatlakozások laza érintkezőket vagy rövidnadrágot.
- Győződjön meg arról, hogy az érzékelő helyesen van -e felszerelve, és nem áll rendelkezésre nem szándékos erőknek.
- Használjon árnyékolt kábeleket az elektromos zaj minimalizálásához.
- Végezze el a szoftverszűrést vagy az átlagolást az érzékelő leolvasásainak simításához.
- Tartsa az érzékelő vezetékeit távol a nagy teljesítményű alkatrészektől és a motoroktól.
- Biztosítson stabil tápegységet az Arduino és az érzékelők számára.
- Használjon leválasztó kondenzátorokat a feszültség ingadozásainak kiszűrésére.
- Használjon beépített túlterheléssel rendelkező érzékelőket a túlzott erő tartós károsodásának megakadályozására.
- Mindig működtesse az érzékelőt a megadott tartományán belül.
- Védje az érzékelőket a portól, a nedvességtől és a szélsőséges hőmérsékletektől.
- Kültéri vagy durva környezetben fontolja meg a vízálló vagy ipari minőségű érzékelők használatát.
A DIY robotika legjobb kis feszültségérzékelője az Ön egyedi igényeitől függ:
- A nagy pontosság és pontosság érdekében válasszon egy miniatűr feszültségmérő terhelési cellát.
- A hordható és puha robotikához vegye figyelembe a Flex érzékelőket vagy a DIY nyújtható feszültségérzékelőket.
- A költségvetési projektekhez vagy az egyszerű feszültség -észleléshez a Flex érzékelők és az FSR -k kiváló kiindulási pontok.
- Mindig vegye figyelembe az integrációs követelményeket, a kalibrációs igényeket és a projekt fizikai korlátait.
A megfelelő kis feszültségérzékelővel a DIY robot alkotásai jobban reagálnak, interaktívak és képesek, mint valaha. Szánjon időt arra, hogy értékelje igényeit, kísérletezzen a különböző érzékelőkkel, és élvezze az okosabb, érzékenyebb robotok felépítésének folyamatát.
A kis feszültségérzékelő egy kompakt eszköz, amely méri a rá felhordott húzóerőt (feszültséget). A legtöbben olyan törzsmérőket használnak, amelyek kimutatják a deformációt, és elektromos jelekké alakítják, vagy ellenállási elemekké alakítják, amelyek meghosszabbítják vagy meghajolják az ellenállást.
Igen. A legtöbb kis feszültségérzékelő integrálható az Arduino -val. A törzsmérő terhelési cellákhoz olyan erősítőt igényelnek, mint a HX711, míg a Flex érzékelők és az FSR -ek közvetlenül a feszültség -elválasztó áramkörön keresztül csatlakoztathatók.
A rugalmas érzékelőket széles körben használják a kesztyű-alapú robotkezes kezekhez rugalmasságuk és az integráció könnyűsége miatt. A nagyobb pontosság érdekében miniatűr terhelési cellát lehet használni az ujjhegyekben vagy az ízületekben.
A kalibrálás magában foglalja az ismert súlyok vagy erők alkalmazását az érzékelőre, és beállítja a kódot vagy az áramkört, hogy a kimenet megegyezzen a várt értékekkel. A terhelési cellák esetében ezt általában szoftverben végzik, minta kódot és kalibrációs rutinokat.
- pontatlan leolvasások a rossz kalibrálás vagy a vezetékek miatt.
- Zaj -interferencia a közeli elektronikából.
- Az érzékelő túlterhelése a túlzott erőből, ami tartós károsodást eredményez.
- Az érzékelő kimenetét befolyásoló tápellátás ingadozása.
[1] https://robu.in/product-category/sensor-modules/load-pressure-force-flex-sensor/
[2] https://www.fibosssor.com/what-s-the-best-stension-load-cell-for-arduino-projects.html
[3] https://mark-10.com/products/indicators-sensors/force-sensors/r04/
[4] https://www.frontiersin.org/journals/robotics-and-ai/articles/10.3389/frobt.2021.773056/full
[5] https://www.youtube.com/watch?v=qsllRarekb4
[6] https://www.fibosssor.com/how-can-use-a-sensor-stension-with-arduino-for-force-measural.html
[7] https://www.smdsensors.com/resources/frequenty-sked-questions-2/
[8] https://www.fibosssor.com/what-sensors-work-best-with-arduino-for-stension-detection.html
[9] https://www.tekscan.com/blog/flexiforce/how-create-pressure-sensor-pad
[10] https://www.althensensors.com/sensors/force-sensors/miniature-force-sensors/
[11] https://www.instructables.com/diy-robotic-hand-controlled-by-a-glove-and-arduino/
[12] https://www.youtube.com/watch?v=B7ZT94WV-ek
[13] https://www.strainsert.com/faq-on-force-sensor-performance/
[14] https://www.strainsese.co.uk/sensors/force-sensors/miniature-stension-and-compression/
[15] https://www.youtube.com/watch?v=ps9qxjtne2q
[16] https://forum.arduino.cc/t/sensor-for-acururymeasuring-small-thensile-forces/481425
[17] https://www.robotshop.com/collections/force-sensors
[18] https://www.robotshop.com/collections/sensors
[19] https://www.aliexpress.com/item/1005006978869408.html
[20] https://robotdoneright.com/articles/robotic-force-sensor-types.html
[21] https://www.sparkfun.com/sensors/flex.html
[22] https://www.youtube.com/watch?v=6yh02U96dfy
[23] https://robokits.co.in/sensors/force-flex-and-pressure
[24] https://www.fibosssor.com/what-sensors-work-best-with-arduino-for-stension-detection.html
[25] https://www.aliexpress.com/item/1005006031722388.html
[26] https://www.hans-schmidt.com/en/produkt-details/tension-sensor-mazf-mbzf/
[27] https://robocraze.com/collections/force-flex-load-sensors
[28] https://my.avnet.com/abacus/solutions/technologies/sensors/pressure-sensors/types/
[29] https://www.modulemore.com/product/2168/a1-3-3-5v-high-precision--thin-thin-film-pressure-force-sensor-module
[30] https://www.alibaba.com/showroom/mini-stension-sensor.html
[31] https://www.parallax.com/product/small-robot-electronics-pack/
[32] https://www.youtube.com/watch?v=ymmgefdwxxg
[33] https://www.youtube.com/watch?v=3K7Avmk2hwy
[34] https://www.flintec.com/weight-sensors/force-sensors/miniature/y2
[35] https://www.youtube.com/@xjcsensor109
[36] https://www.youtube.com/watch?v=gizihsj63o4
[37] https://www.pcbway.com/project/shareproject/make_balancing_robot_with_ir_sensor__diy_.html
[38] https://www.youtube.com/watch?v=pydhbltzt_c
[39] https://www.youtube.com/watch?v=gcbbiei4xte
[40] https://www.youtube.com/watch?v=J-lx9l9-di4
[41] https://www.youtube.com/watch?v=g2ohhapgg1o
[42] https://www.youtube.com/watch?v=onaru8wtovq
[43] https://www.youtube.com/watch?v=4d9d0umedw8
[44] https://community.robotshop.com/tutorials/show/how-to-make-a-robot-lesson-7-using-sensors
[45] https://forum.arduino.cc/t/the-smallest-self-balancing-robot/341315
[46] https://www.instructables.com/multipurpose-robot-sumo-line-follower-etc/
[47] https://www.acieta.com/blog/robot-toubleshooting/
[48] http://essay.utwente.nl/100825/1/bergsma_ba_eemcs.pdf
[49] https://www.fibosssor.com/what-is-stension-sensor.html
[50] https://diy-robotics.com/blog/difficulties-diy-robotics-projects/
[51] https://www.fms-technology.com/en/faq
[52] https://www.cmccontrols.com/pdfs/webtension_faq.pdf
[53] https://energizelab.com/supportview/troubleshooting003
[54] https://community.robotshop.com/forum/t/share-the-load-the-ultimate-guide-to-guides-on-making-poad-cells-for-next-robotics-project/5144
[55] https://www.nature.com/articles/S41378-024-00723-3
[56] https://forum.arduino.cc/t/arduino-robot-various-problems/188059
