컨텐츠 메뉴
● 힘 센서 이해
>> 힘 센서의 작동 방식
>> 필요한 재료
>> 단계별 연결
>> 로봇 그리퍼
>> 인간 컴퓨터 상호 작용
>> 의료 기기
>> 산업 품질 관리
>> 기계 학습
>> 사물 인터넷 (IoT)
>> 가상 및 증강 현실
● 비디오 자습서 : Arduino와 함께 힘 센서 사용
● 결론
>> 1. 힘 센서와 압력 센서의 차이점은 무엇입니까?
>> 2. 센서에 적합한 힘 범위를 어떻게 선택합니까?
>> 3. 센서를 수중이나 가혹한 환경에서 강제로 사용할 수 있습니까?
>> 5. 단일 프로젝트에서 여러 힘 센서를 사용할 수 있습니까?
힘 센서는 적용된 힘 또는 압력을 감지하고 측정하도록 설계되었습니다. 힘 감지 저항 (FSR) 또는 하중 셀로도 알려진 그들은 다른 응용 분야에 맞게 다양한 모양, 크기 및 감도로 제공됩니다.
힘 센서는 유형에 따라 다른 원칙으로 작동합니다. 가장 일반적인 유형은 다음과 같습니다.
1. 스트레인 게이지 센서
2. 압전성 센서
3. 용량 성 센서
4. 압전 센서
유형에 관계없이 기본 원리는 동일하게 유지됩니다. 힘이 적용될 때 센서의 전기 특성이 변경되어 측정 가능한 출력 신호가 생성됩니다.
프로젝트에 적합한 힘 센서를 선택하는 것이 중요합니다. 다음 요소를 고려하십시오.
- 힘 범위
- 감도
- 정확성
- 환경 조건
- 크기 및 폼 팩터
- 인터페이스 요구 사항
예를 들어, 로봇 그리퍼를 작업하는 경우 힘 범위가 낮은 작고 민감한 센서가 필요할 수 있습니다. 반면에 산업 응용 분야에는 고 힘을 측정 할 수있는 견고한 센서가 필요할 수 있습니다.
힘 센서 실험을위한 가장 인기있는 플랫폼 중 하나는 Arduino입니다. Arduino 보드와 함께 강제 센서를 연결하고 사용하는 과정을 살펴 보겠습니다.
-Arduino Board (예 : Arduino Uno)
- 힘 센서 (예 : Flexiforce A201)
-10kΩ 저항
- 브레드 보드
- 점퍼 와이어
1. 힘 센서의 리드 하나를 Arduino의 5V 핀에 연결하십시오.
2. 힘 센서의 다른 리드를 아날로그 입력 핀 (예 : A0)과 10kΩ 저항의 한쪽 끝에 연결하십시오.
3. 10kΩ 저항의 다른 쪽 끝을 Arduino의지면 (GND) 핀에 연결하십시오.
이 설정은 전압 분배기 회로를 생성하여 Arduino가 힘 센서의 변화하는 저항을 측정 할 수 있도록합니다.
정확한 힘 측정에는 교정이 필수적입니다. 간단한 교정 과정은 다음과 같습니다.
1. 알려진 가중치를 힘 센서에 적용하십시오.
2. 각 무게에 대한 센서 판독 값을 기록하십시오.
3.이 값을 플로팅하고 센서 출력과 응용력 사이의 관계를 결정하십시오.
4. 코드 에서이 관계를 사용하여 센서 판독 값을 실제 힘 값으로 변환하십시오.
힘 센서는 광범위한 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. 몇 가지 고급 사용 사례를 살펴 보겠습니다.
로봇 공학에서 힘 센서는 그립력을 정확하게 제어 할 수있어 로봇이 손상되지 않고 섬세한 물체를 처리 할 수 있습니다.
힘에 민감한 터치 스크린 및 입력 장치는 다양한 수준의 압력을 감지하여 디지털 아트 및 음악 제작과 같은 응용 프로그램의 사용자 경험을 향상시킬 수 있습니다.
힘 센서는 환자 체중을 측정하고 생명 징후를 모니터링하며 보철 사지를 제어하기 위해 의료 기기에서 중요합니다.
제조에서 힘 센서는 어셈블리 프로세스를 모니터링하고 결함을 감지하여 일관된 제품 품질을 보장합니다.
힘 센서의 잠재력을 극대화하려면 다른 기술과 통합하는 것을 고려하십시오.
힘 센서 데이터를 기계 학습 알고리즘과 결합함으로써 시간이 지남에 따라 힘 기반 의사 결정을 적응시키고 향상시키는 시스템을 만들 수 있습니다.
힘 센서를 IoT 플랫폼에 연결하면 원격 모니터링 및 데이터 분석이 가능하여 예측 유지 보수 및 프로세스 최적화가 가능합니다.
VR 및 AR 응용의 강제 피드백은 침수 및 상호 작용을 크게 향상시킬 수 있습니다.
힘 센서의 최적 성능과 수명을 보장하기 위해 :
1. 과부하 조건에서 센서를 보호하십시오
2. 정확한 판독 값에 대한 온도 보상을 고려하십시오
3. 시끄러운 전기 환경에서 적절한 차폐를 사용하십시오
4. 정기적으로 센서를 보정하십시오
5. 센서의 스트레스를 피하기 위해 적절한 장착 방법을 선택하십시오.
Arduino와 함께 힘 센서 설정 및 사용에 대한 시각적 안내서는이 유용한 비디오 자습서를 확인하십시오.
힘 센서는 광범위한 응용 분야에서 기계력의 정확한 측정 및 제어를 가능하게하는 강력한 도구입니다. 원칙, 적절한 설정 및 교정 기술을 이해함으로써 로봇 공학, IoT 장치 또는 혁신적인 휴먼 컴퓨터 인터페이스에서 작업 할 때 강제 센서를 프로젝트에 효과적으로 통합 할 수 있습니다.
기술이 계속 발전함에 따라, 우리는 더욱 정교하고 소형화 된 힘 센서를 볼 것으로 예상하여 웨어러블 기술, 생물 의학 공학 및 스마트 재료와 같은 분야의 새로운 가능성을 열어 줄 수 있습니다. 성공의 핵심은 애플리케이션에 적합한 센서를 선택하고 올바르게 구현하며 기능을 활용하여 혁신적인 솔루션을 만드는 데 있습니다.
힘 센서는 특정 영역에 적용되는 총 힘을 측정하는 반면 압력 센서는 단위 면적당 힘을 측정합니다. 힘은 일반적으로 Newtons (N) 또는 파운드 (LBS)로 측정되는 반면 압력은 파스칼 (PA) 또는 제곱 인치 (PSI)에서 파운드로 측정됩니다. 관련이 있지만 힘 센서는 개별 힘을 측정하는 데 더 적합한 반면, 압력 센서는 영역에서 분산 된 힘을 측정하는 데 이상적입니다.
적절한 힘 범위를 선택하는 것은 응용 프로그램에 따라 다릅니다. 측정 할 최소 및 최대 힘을 고려하십시오. 너무 크기가 크지 않고 예상 힘 범위를 편안하게 커버하는 범위의 센서를 선택하십시오. 일반적으로 최적의 정확도를 위해 범위의 중간에서 작동하는 센서를 사용하는 것이 좋습니다. 확실하지 않은 경우 과부하로 인한 잠재적 손상을 피하기 위해 범위가 약간 높은 센서를 선택하는 것이 더 안전합니다.
일부 힘 센서는 수중 응용 분야를 포함한 가혹한 환경에서 사용하도록 설계되었습니다. 물 및 방진에 대한 적절한 IP (Ingress Protection) 등급의 센서를 찾으십시오. 수중 사용의 경우 센서가 특히 잠수정으로 평가되도록하십시오. 가혹한 화학 환경에서는 부식성 재료가있는 센서를 고려하십시오. 환경 적 호환성에 대한 제조업체의 사양 및 권장 사항을 항상 확인하십시오.
교정 빈도는 센서 유형, 응용 프로그램 및 환경 조건을 포함한 여러 요인에 따라 다릅니다. 일반적으로 :
- 중요한 응용 프로그램의 경우 : 각 사용하기 전에 또는 적어도 매주 교정합니다.
- 일반적인 용도 : 매월 또는 분기 별 교정.
- 덜 까다로운 응용 프로그램 : 매년 교정.
그러나 측정이 드리프트를 발견하거나 센서를 극한 조건에 적용한 후 즉시 재 교정하는 것이 좋습니다. 교정 절차 및 간격에 대한 제조업체의 지침을 항상 따르십시오.
예, 단일 프로젝트에서 여러 힘 센서를 사용할 수 있습니다. 이는 로봇 암 또는 압력 매핑 시스템과 같은 여러 지점에서 힘 측정이 필요한 응용 분야에서 일반적입니다. 여러 센서를 사용할 때 다음을 고려하십시오.
- 마이크로 컨트롤러의 사용 가능한 아날로그 입력 수
- 모든 센서에 대한 전력 요구 사항
- 센서 간의 잠재적 인 크로스- 토크 또는 간섭
- 시스템의 데이터 처리 기능
프로젝트의 복잡성에 따라 여러 센서를 처리하기 위해 멀티플렉서 또는 추가 마이크로 컨트롤러를 사용해야 할 수도 있습니다.
