цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Силиконовый датчик позволяет устройству растягиваться при измерении деформации и давления


Силиконовый датчик позволяет устройству растягиваться при измерении деформации и давления

Автор: Mike(admin) от 21-10-2020, 03:15

Недавние инновации в области носимой электроники увеличили объем исследований в области гибких и растягиваемых электронных систем. Хотя десятилетия работы в области традиционных компонентов на основе КМОП привели к значительной миниатюризации, эти устройства все еще хрупкие и негибкие. Хотя они могут быть размещены на гибких подложках для печатных плат для достижения определенной степени гибкости, это решение не позволит в ближайшее время создать устройства, полностью соответствующие телу.


Силиконовый датчик позволяет устройству растягиваться при измерении деформации и давления

Таким образом, исследователи и инженеры-конструкторы по всему миру ищут различные способы создания полностью гибких электронных компонентов на уровне устройства, в частности носимых датчиков, которые имеют несколько полезных применений в различных потребительских, промышленных, оборонных и медицинских технологиях.


Однако растяжимым физическим датчикам присуща проблема - эластичность. Когда растягиваемые датчики слишком эластичны и растягиваются слишком далеко, нежелательные взаимодействия могут привести к измерениям по одной оси, вызывающим ошибки по другой. Это может сдерживать прогресс в решающей разработке передовых электрических систем, таких как носимые устройства и мягкая робототехника.


Например, вполне нормального и регулярного движения, такого как сгибание локтя или колена, может быть достаточно, чтобы вывести датчик за пределы его структурной целостности. Это приводит к значительной ошибке при измерении перемещения давления и лишает датчик возможности одновременно измерять давление и деформацию.


Силиконовый датчик позволяет устройству растягиваться при измерении деформации и давления

Датчики давления (преобразователи) работают за счет использования чувствительного элемента постоянной площади и реагируют на силу, приложенную к нему давлением жидкости. Приложенная сила отклоняет диафрагму преобразователя, которая затем измеряется и преобразуется в электрический выходной сигнал. Если одна из осей преобразователя смещена на достаточно большой коэффициент (например, из-за слишком большого растяжения), это приведет к неточным показаниям, поскольку давление (P) рассчитывается путем деления силы (F) на площадь (A) - P = F / A.


Исследователи из Йокогамского национального университета (YNU) в Японии утверждают, что нашли способ борьбы с этой проблемой, предложив «монолитный массив датчиков давления и деформации», способный одновременно и независимо определять силу и деформацию изгиба движения. В опубликованной статье исследователи описывают использование двух разных материалов - мягкого и твердого - для защиты способности датчика растягиваться и точно измерять движения. Твердый силикон (PDMS) был размещен вдоль электродов над массивом, а в центре каждого места размещения был помещен мягкий пористый силикон, который воспринимает давление.


Центр давления из мягкого пористого силикона в центре PDMS защищен твердой оболочкой PDMS. Это позволяет измерять силу давления, не выходя за пределы надежной погрешности. Это также позволяет датчикам измерять давление и деформацию как независимые факторы движения. Кроме того, сопротивление электродов столбца и строки в матрице сопоставленного массива ниже, чем у электродов датчиков давления. Электроды в растягиваемом массиве могут измерять деформацию с более низкой скоростью, чем требуется для определения давления, что позволяет независимо измерять давление и деформацию.


Исследователи планируют прикрепить свой датчик к физической клавиатуре и прикрепить ее к человеческому телу. Эта клавиатура, говорят, сможет изгибаться вместе с корпусом и при этом определять давление кончиков пальцев. Они также надеются использовать датчик для лучшего понимания прикосновения и движения человеческой руки.




© digitrode.ru


Теги: носимая электроника




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий