Design, fabrication, and implementation of a low-cost piezoresistive force encoding sensor
Yükleniyor...
Tarih
2022
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
İstanbul Bilgi Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
ABSTRACT: This thesis demonstrates design, implementation, and experimental results of a low-cost disposable ?exible sensor system capable of both impact localization and measurement. Proposed ?exible sensor structure utilizes a special series of Bristol paper as the main fabrication material, which is coated with electric paint graphite paste and silver paste. Implemented sensor system uses a planar absolute encoder-like sensing topology to locate the impact and has a low-cost and quick manufacturing process. The size of the structure is 210 mm × 18.56 mm with the thickness of approximately 340 µm. It has an electronic read-out consisting of three identical Wheatstone bridge circuits and instrumentation ampli?ers for each bit. It can detect the external forces in the range of 0.6N to 12N with a spatial resolution of 2.4 cm and 0.55 cm in horizontal and vertical axes, respectively. The proposed sensor structure is tested in a series of experiments using a robotic setup consisted of a pantograph mechanism and a direct drive linear motor. The experiments illustrate the results with measurement sensitivity as small as 1N and proper fatigue resilience against repetitive loads.
ÖZET: Bu tez, hem kuvvet lokalizasyonu hem de ölçüm yapabilen düşük maliyetli tek kullanımlık esnek bir sensör sisteminin tasarımını, uygulamasını ve deneysel sonuçlarını göstermektedir. Önerilen esnek sensör yapısı, ana üretim malzemesi olarak elektrikli boya gra?t macunu ve gümüş macunu ile kaplanmış özel bir dizi Bristol kağıdı kullanır. Uygulanan sensör sistemi, etkiyi bulmak için lineer mutlak kodlayıcı benzeri bir algılama topolojisi kullanır ve düşük maliyetli ve hızlı bir üretim sürecine sahiptir. Yapının boyutu 210 mm × 18.56 mm ve kalınlığı yaklaşık 340 µm’dir. Üç özdeş Wheatstone köprü devresinden ve her bir bit için enstrümantasyon ampli?katöründen oluşan bir elektronik okumaya sahiptir. Yatay ve dikey eksenlerde sırasıyla 2.4 cm ve 0.55 cm uzamsal çözünürlük ile 0.6N ila 12N aralığındaki dış kuvvetleri algılayabilir. Önerilen sensör yapısı, bir pantograf mekanizması ve bir doğrudan tahrikli lineer motor dan oluşan bir robotik kurulum kullanılarak bir dizi deneyde test edilmiştir. Deneyler, 1N kadar küçük ölçüm hassasiyeti ve tekrarlayan yüklere karşı uygun yorulma direnci ile sonuçları göstermektedir.
ÖZET: Bu tez, hem kuvvet lokalizasyonu hem de ölçüm yapabilen düşük maliyetli tek kullanımlık esnek bir sensör sisteminin tasarımını, uygulamasını ve deneysel sonuçlarını göstermektedir. Önerilen esnek sensör yapısı, ana üretim malzemesi olarak elektrikli boya gra?t macunu ve gümüş macunu ile kaplanmış özel bir dizi Bristol kağıdı kullanır. Uygulanan sensör sistemi, etkiyi bulmak için lineer mutlak kodlayıcı benzeri bir algılama topolojisi kullanır ve düşük maliyetli ve hızlı bir üretim sürecine sahiptir. Yapının boyutu 210 mm × 18.56 mm ve kalınlığı yaklaşık 340 µm’dir. Üç özdeş Wheatstone köprü devresinden ve her bir bit için enstrümantasyon ampli?katöründen oluşan bir elektronik okumaya sahiptir. Yatay ve dikey eksenlerde sırasıyla 2.4 cm ve 0.55 cm uzamsal çözünürlük ile 0.6N ila 12N aralığındaki dış kuvvetleri algılayabilir. Önerilen sensör yapısı, bir pantograf mekanizması ve bir doğrudan tahrikli lineer motor dan oluşan bir robotik kurulum kullanılarak bir dizi deneyde test edilmiştir. Deneyler, 1N kadar küçük ölçüm hassasiyeti ve tekrarlayan yüklere karşı uygun yorulma direnci ile sonuçları göstermektedir.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Paper substrate, Piezoresistive sensor, Force sensor, Disposable device, Soft robots, Kağıt alt tabaka, Piyezorezistif sensör, Kuvvet Sensörü, Kullan at cihaz, Yumuşak robot
