Drukgevoeligheid

Drukgevoeligheid is het vermogen van een systeem om de kracht die per oppervlakte-eenheid op een oppervlak wordt uitgeoefend waar te nemen en die kracht in de sterkte van een elektrisch signaal uit te drukken. Met druksensoren kan een robot bijvoorbeeld zien wanneer hij ergens tegenaan botst of wanneer iets tegen hem duwt. Druksensoren kunnen worden gebruikt om kracht te meten, en in sommige gevallen om de contour van een uitgeoefende kracht te bepalen.

Een capacitieve druksensor maakt gebruik van twee metalen platen die van elkaar gescheiden zijn door een laag niet-geleidend schuim. Dit vormt een capacitieve transducer. De transducer wordt in serie of parallel geschakeld met een spoel. De resulterende inductie-capaciteit (LC) combinatie bepaalt de frequentie van een oscillator. Als een voorwerp tegen de transducer slaat of drukt, neemt de afstand tussen de platen af, waardoor de capaciteit toeneemt. Hierdoor daalt de oscillatorfrequentie. Wanneer de druk wordt weggenomen, veert het schuim terug, nemen de platen hun oorspronkelijke onderlinge afstand weer aan en keert de oscillator terug naar zijn oorspronkelijke frequentie. Een capacitieve druksensor kan worden misleid door metalen voorwerpen. Als een goede elektrische geleider zeer dicht bij de platen komt, kan de capaciteit veranderen, zelfs als er geen fysiek contact wordt gemaakt. Als dit gebeurt, zal de sensor deze nabijheid als druk interpreteren.

Een druksensor van elastomeer lost het nabijheidsprobleem op dat inherent is aan het capacitieve apparaat. Het elastomeer is een schuimkussen met een weerstand die varieert afhankelijk van de mate waarin het wordt samengedrukt. Een matrix van elektroden is verbonden met de bovenkant van de matrix; een identieke matrix is verbonden met de onderkant. Elke elektrode in de bovenste matrix krijgt een negatieve spanning, en zijn tegenhanger in de onderste matrix krijgt een positieve spanning. Wanneer op een bepaald punt van de matrix druk wordt uitgeoefend, wordt het materiaal op en nabij dat punt samengedrukt, waardoor de weerstand tussen bepaalde elektrodeparen wordt verminderd. Dit veroorzaakt een stroomverhoging in een bepaald gebied in het stootkussen. De plaats van de druk kan worden bepaald aan de hand van welke elektrodeparen de toename van de stroom ondervinden. De omvang van de druk kan worden bepaald door de mate waarin de stroom toeneemt. Als de elektrodenmatrix fijn genoeg is, kan de contour van het drukproducerende object worden bepaald door een microprocessor die het stroomprofiel van de elektroden evalueert.

De output van een druksensor is analoog, maar kan worden omgezet in digitale gegevens met behulp van een analoog-naar-digitaal omzetter (ADC). Dit signaal kan worden gebruikt door een robotbesturing. Druk op een transducer aan de voorkant van een robot kan ervoor zorgen dat de machine achteruit gaat; druk aan de rechterkant kan ervoor zorgen dat de machine naar links gaat. De aanwezigheid van druk kan worden gebruikt om een alarm in werking te stellen, of om een apparaat aan of uit te zetten. Gekalibreerde druksensoren kunnen worden gebruikt om toegepaste kracht, massa, gewicht of versnelling te meten.

Zie ook: tegendruksensor, proximity sensing, robotica