Che cos'è un resistore sensibile alla forza?
Una resistenza con rilevamento di forza è un componente elettrico che cambia la sua resistenza con variazioni di pressione sul materiale resistivo. Viene utilizzato per rilevare il tocco, il peso e qualsiasi entità caratterizzata da un cambiamento nella forza meccanica. Questo resistore ha molte applicazioni di rilevamento, monitoraggio e automazione, come la robotica.
I primi resistori variabili per il controllo della velocità utilizzavano dischi di carbonio che potevano essere compressi o allentati l'uno dall'altro con l'azione della molla. Quando l'operatore preme un pedale per accelerare un motore, i dischi di carbonio vengono premuti insieme, risultando in una resistenza quasi zero. Questa resistenza è in serie con il motore, con conseguente maggiore velocità. Quando l'operatore rilascia il comando a pedale, la pressione tra i dischi viene ridotta in modo significativo, determinando un'elevata resistenza che impedisce a qualsiasi corrente elettrica significativa che entra nel motore, che arresta il motore.
La moderna resistenza con rilevamento della forza funziona secondo un principio simile a quello delle prime unità di controllo della velocità resistive. La differenza è che il materiale del resistore sensibile alla forza è molto sottile e non è progettato per dissipare più di qualche milliwatt di energia elettrica. Qualsiasi controllo di velocità gestito dall'uomo che utilizza una resistenza con rilevamento della forza controllerà i circuiti analogici o digitali che controllano i dispositivi di potenza superiore.
Il resistore sensibile alla forza fa uso di un polimero tra due piastre con materiali conduttivi sospesi in una sorta di formazione regolare. Quando viene applicata la pressione, il materiale conduttivo si avvicina, con conseguente minore resistenza. Se la pressione viene rimossa, la capacità del materiale polimerico di riprendersi dalla deformazione temporanea riporterà la resistenza di rilevamento della forza al suo stato iniziale. Ciò si traduce in una posizione di riposo ad alta resistenza.
In generale, tutti i componenti resistivi possono essere fabbricati come resistori sensibili alla forza. Alcuni progetti fanno uso di polimeri con piccole particelle conduttive, mentre alcuni progetti di resistori sensibili alla forza fanno uso di pellicole sensibili stampate. Altri resistori con rilevamento della forza sono disponibili in array che possono essere utilizzati per rilevare informazioni di tracciamento bidimensionali, ad esempio nei cuscinetti di tracciamento per dispositivi di elaborazione.
I sensori di forza sono disponibili in vari tipi e design. I sensori piezoresistivi sono in grado di ridurre la loro resistenza elettrica con l'aumentare della forza di compressione esercitata sul sensore. La resistenza aumenta con una diminuzione della forza esercitata sul sensore.
Le applicazioni per la resistenza con rilevamento della forza comprendono il rilevamento dei contatti per applicazioni di sicurezza, bilance digitali, rilevamento della pressione dell'acqua e dell'aria per le pompe e rilevamento della prossimità per peso o contatto. Nell'automazione, le apparecchiature robotiche sono in grado di emulare parzialmente il tocco umano o il rilevamento simile al tocco. Questa funzione consente di applicare il rilevamento tattile e il controllo della forza variabile per gestire automaticamente oggetti considerati troppo fragili per essere gestiti da macchine e robot da soli.