Fabric Bend Sensor: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:09

ใช้ด้ายนำไฟฟ้า Velostat และ neoprene เย็บเซ็นเซอร์โค้งผ้าของคุณเอง เซ็นเซอร์การโค้งงอนี้ทำปฏิกิริยา (ลดแรงต้าน) ต่อแรงกด ไม่ใช่เป็นการโค้งงอโดยเฉพาะ แต่เนื่องจากมันถูกประกบระหว่างชั้นของนีโอพรีน (ผ้าที่ค่อนข้างแข็งแรง) แรงกดจึงถูกออกแรงขณะดัด จึงสามารถวัดการโค้งงอ (มุม) ผ่านแรงกดได้ มีเหตุผล? ดูด้านล่าง: โดยพื้นฐานแล้ว คุณสามารถใช้เซ็นเซอร์ความดันใดๆ เพื่อวัดการโค้งงอได้ แต่อันนี้ฉันพบว่าให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด (ความไว) ในการวัดส่วนโค้งของข้อต่อของมนุษย์เมื่อแนบกับร่างกาย มีความละเอียดอ่อนพอที่จะลงทะเบียนได้แม้โค้งเล็กน้อยและมีช่วงที่กว้างพอที่จะยังคงได้รับข้อมูลเมื่อแขนขางอเต็มที่ ช่วงความต้านทานของเซ็นเซอร์การโค้งงอนี้ขึ้นอยู่กับความดันเริ่มต้นเป็นอย่างมาก ตามหลักการแล้ว คุณมีความต้านทานเกิน 2M โอห์มระหว่างหน้าสัมผัสทั้งสองเมื่อเซ็นเซอร์วางราบและไม่ได้ต่อ แต่สิ่งนี้อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวิธีการเย็บเซ็นเซอร์และการทับซ้อนกันของพื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่อยู่ติดกัน นี่คือเหตุผลที่ฉันเลือกเย็บหน้าสัมผัสเป็นตะเข็บทแยงมุมของด้ายนำไฟฟ้า เพื่อลดการทับซ้อนของพื้นผิวนำไฟฟ้า แต่โดยทั่วไปแล้วการโค้งงอหรือการสัมผัสของนิ้วเพียงเล็กน้อยจะทำให้ความต้านทานลดลงเหลือไม่กี่กิโลโอห์ม และเมื่อกดเต็มที่แล้ว จะลดลงเหลือประมาณ 200 โอห์ม เซ็นเซอร์ยังคงตรวจพบความแตกต่าง จนถึงระดับที่แรงพอๆ กับที่คุณกดด้วยนิ้วของคุณ พิสัยไม่เป็นเชิงเส้นและเล็กลงเมื่อความต้านทานลดลง เซ็นเซอร์นี้ง่ายมาก ทำง่าย และราคาถูกเมื่อเทียบกับการซื้อ ฉันยังพบว่าเชื่อถือได้เพียงพอสำหรับความต้องการของฉัน ฉันยังขายเซ็นเซอร์การโค้งงอผ้าที่ทำด้วยมือเหล่านี้ผ่าน Etsy แม้ว่าจะถูกกว่ามากในการทำของคุณเอง แต่การซื้อจะช่วยสนับสนุนต้นทุนในการสร้างต้นแบบและการพัฒนาของฉัน >>https://www.etsy.com/shop.php?user_id=5178109 เซ็นเซอร์การโค้งงอนีโอพรีนนี้มีจุดเด่นอยู่ที่ CNMAT ด้วย เว็บไซต์ทรัพยากร ท่ามกลางความเป็นไปได้ที่ยอดเยี่ยมอื่นๆ ในการสร้างเซ็นเซอร์การโค้งงอของคุณเอง >>https://cnmat.berkeley.edu/category/subjects/bend_sensor หากต้องการดูการทำงานของเซ็นเซอร์นี้ โปรดดูวิดีโอต่อไปนี้ นักเต้นมีเซ็นเซอร์การโค้งงอของผ้า (เหมือนกับการแสดงที่สอนได้นี้) ติดอยู่กับเธอ: ใต้วงแขน ข้อศอก ข้อมือ ไหล่ สะโพก และเท้า มีโมดูล Bluetooth ที่ด้านหลังของนักเต้นที่ส่งข้อมูลเซ็นเซอร์ทั้งหมดไปยังคอมพิวเตอร์ที่เรียกใช้เครื่องมือ (หุ่นยนต์ดนตรีของ LEMUR) เพื่อเล่น สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดไปที่:https://kobakant.at/index.php?menu=2&project=4 มีวิดีโออื่นที่ส่วนท้ายของคำแนะนำนี้ซึ่งจะแสดงให้คุณเห็นในการดำเนินการที่สวมใส่ได้!

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุและเครื่องมือ

วัสดุ: วัสดุที่ใช้สำหรับเซ็นเซอร์นั้นโดยทั่วไปราคาถูกและหาซื้อได้ทั่วไป มีสถานที่อื่นๆ ที่ขายผ้านำไฟฟ้าและ Velostat แต่ LessEMF เป็นตัวเลือกที่สะดวกสำหรับทั้งคู่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการจัดส่งภายในอเมริกาเหนือ Velostat เป็นชื่อแบรนด์ของถุงพลาสติกที่บรรจุส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อน เรียกอีกอย่างว่าป้องกันไฟฟ้าสถิตย์, ex-static, พลาสติกจากคาร์บอน (ดังนั้น คุณยังสามารถตัดถุงพลาสติกสีดำเหล่านี้ออกได้ถ้ามีอยู่ในมือ แต่ระวัง! ไม่ใช่ทุกถุงที่จะใช้งานได้!) ในการทำให้เซ็นเซอร์มีลักษณะเป็นผ้าอย่างสมบูรณ์ เราสามารถใช้สิ่งทอที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าของ EeonTex (www.eeonyx.com) แทน ของ Velostat พลาสติก โดยปกติ Eeonyx จะผลิตและจำหน่ายเฉพาะผ้าเคลือบในปริมาณขั้นต่ำ 100 หลา แต่มีตัวอย่างขนาด 7x10 นิ้ว (17.8x25.4 ซม.) ให้บริการฟรี และตัวอย่างขนาดใหญ่กว่า 1 ถึง 5 หลาโดยมีค่าธรรมเนียมขั้นต่ำต่อหลา Neoprene i ที่แน่นอน ใช้สำหรับเซ็นเซอร์การโค้งงอคือ:คุณภาพ: HSความหนา: 1, 5มม. ทั้งสองด้าน: ไนลอน- / โพลีเอสเตอร์เจอร์ซีย์ (มาตรฐาน)ด้านหนึ่ง: สีเทา อีกด้านหนึ่ง: สีเขียวนีออนแต่คุณสามารถลองทดสอบคุณภาพและความหนาที่แตกต่างกันได้อย่างเต็มที่ด้วยวัสดุที่แตกต่างกัน. ฉันนึกภาพออกว่ายางโฟมและวัสดุที่คล้ายกันจะได้ผล ข้อดีอย่างหนึ่งของนีโอพรีนก็คือมีผ้าเจอร์ซีย์ที่หลอมรวมเข้ากับด้านใดด้านหนึ่งซึ่งให้ความรู้สึกที่ดีเมื่อสัมผัสกับผิวหนัง แต่ยังทำให้การเย็บง่ายขึ้นด้วย เนื่องจากตะเข็บจะฉีกผ่านนีโอพรีนธรรมดา - ด้ายนำไฟฟ้าจาก www.sparkfun.com ดู https://cnmat.berkeley.edu/resource/conductive_thread- Neoprene จาก www.sedochemicals.com- ผ้านำไฟฟ้ายืดจาก www.lessemf.com ดู https://cnmat ด้วย berkeley.edu/resource/stretch_conductive_fabric- การเชื่อมต่อแบบหลอมได้จากร้านขายผ้าในท้องถิ่น- ด้ายเย็บผ้าปกติจากร้านขายผ้าในท้องถิ่น- Velostat โดย 3M จาก www.lessemf.com ดู https://cnmat.berkeley.edu/resource/velostat_resistive_plastic- เครื่อง poppers/ สแน็ปจากร้านขายผ้าในพื้นที่เครื่องมือ:- ปากกาและกระดาษ- ไม้บรรทัด - กรรไกรผ้าและกระดาษ- เตารีด- เข็มเย็บผ้า- เครื่องทำป๊อปเปอร์/สแนป (แบบใช้มือถือหรือค้อนและรุ่นธรรมดา)- อาจเป็นคีมสำหรับเลิกทำ poppers สำหรับเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ของคุณ:ฉันไม่ได้ จะไปลงรายละเอียด ที่นี่เพราะคำแนะนำนี้เกี่ยวกับตัวเซ็นเซอร์มากกว่าและไม่เกี่ยวกับการเชื่อมต่อนี้ แต่ถ้าคุณมีคำถาม เพียงส่งข้อความมา - แพลตฟอร์มการคำนวณทางกายภาพ Arduino จาก www.sparkfun.com - ซอฟต์แวร์ Arduino ฟรีจาก www.arduino.cc- สภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมการประมวลผลฟรีจาก www.processing.org - คลิปจระเข้จาก www.radioshack com - ดึงหรือดึงลงที่พื้น Arduino ของคุณด้วยตัวต้านทาน 10-20 K Ohm- ลวดและบัดกรีและสิ่งของ

ขั้นตอนที่ 2: สร้างลายฉลุ

เนื่องจากเรากำลังสร้างเซ็นเซอร์วัดการโค้งงอ จึงต้องทำให้ยาวขึ้นเพื่อให้สามารถติดเข้ากับตำแหน่งที่ควรวัดการโค้งงอได้ง่าย

คุณไม่จำเป็นต้องทำตามรูปร่างและขนาดของเซ็นเซอร์นี้อย่างแน่นอน ฉันทำให้มันง่ายในการสื่อสารความคิด สร้างลายฉลุที่มีการทำเครื่องหมายสำหรับเย็บแผลที่ควรวิ่งในแนวทแยงมุม เป็นการดีที่จะเว้นช่องว่างอย่างน้อย 5 มม. ระหว่างตะเข็บและขอบของนีโอพรีน เว้นช่องว่างระหว่างตะเข็บ 1 ซม. มันไม่เกี่ยวกับการสร้างพื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้ามากเกินไป เพื่อให้เซ็นเซอร์มีความไว ปกติแล้วเย็บ 4-7 เข็มในแนวทแยง (ขึ้นอยู่กับความยาวของเซ็นเซอร์) นอกจากนี้ยังไม่จำเป็นต้องยาว สูงสุด 1, 5 ซม. สำหรับรุ่นนี้ คุณจะต้องเว้นพื้นที่ว่างไว้ประมาณ 1-2 ซม. ที่ปลายแต่ละด้านของเซ็นเซอร์ เพื่อที่คุณจะสามารถติดตั้งจุกยางได้ ซึ่งจะเป็นประโยชน์สำหรับการเชื่อมต่อเข้ากับวงจรผ้าในภายหลัง

ขั้นตอนที่ 3: การเตรียมวัสดุ

เมื่อคุณสร้างลายฉลุแล้ว ให้ลากลายลงบนนีโอพรีนเพื่อให้คุณได้ชิ้นส่วนที่เหมือนกันสองชิ้น (ไม่ใช่แบบมิเรอร์) ใช้การเชื่อมต่อ หลอมผ้านำไฟฟ้ายืดชิ้นเล็กๆ (ดูรูป) เข้ากับส่วนท้ายของนีโอพรีนแต่ละชิ้น ชิ้นหนึ่งควรอยู่ด้านสีเขียว (ด้านใน) และอีกด้านหนึ่งเป็นสีเทา (ด้านนอก) เพื่อให้ในภายหลัง เมื่อเย็บเซ็นเซอร์เข้าด้วยกัน ผ้านำไฟฟ้าจะหันด้านเดียวเท่านั้น (เพื่อเหตุผลด้านสุนทรียภาพมากกว่า ดังนั้นมันจะยังคงทำงานไม่ว่าคุณจะหลอมรวมผ้านำไฟฟ้าด้านใด)

ขั้นตอนที่ 4: เย็บผ้า

เมื่อเซ็นเซอร์ทั้งสองด้านของคุณพร้อมแล้ว ให้ร้อยด้ายนำไฟฟ้าในปริมาณที่เหมาะสม คุณสามารถใช้เป็นสองเท่าหรือเดี่ยว ฉันชอบที่จะเป็นโสด

เย็บเข้านีโอพรีนจากด้านหลัง/ด้านนอก (ในกรณีนี้คือด้านสีเทา) เริ่มต้นที่ส่วนท้ายสุดห่างจากแพทช์ผ้านำไฟฟ้า เย็บกลับไปกลับมาตามที่แสดงในภาพ เมื่อไปถึงจุดสิ้นสุด ให้เย็บด้ายเข้ากับผ้านำไฟฟ้า เย็บอย่างน้อย 6 เข็มเพื่อเชื่อมต่อทั้งสอง เย็บแบบนี้กับนีโอพรีนทั้งสองชิ้น ยกเว้นในกรณีที่ผ้านำไฟฟ้าอยู่อีกด้านหนึ่งของตะเข็บนำไฟฟ้า คุณยังคงต้องการติดด้ายนำไฟฟ้ากับแพทช์ผ้านำไฟฟ้าด้วยการเย็บร้อยอย่างน้อย 6 เข็ม เหตุผลที่การเย็บทั้งสองด้านต้องเหมือนกันเพราะว่าเมื่อวางทับกัน (หันเข้าหากัน) ตะเข็บจะไขว้กันและทับซ้อนกันในจุดเดียว นี้มีข้อดีสองประการ ประการแรกไม่น่าเป็นไปได้ที่ตะเข็บจะไม่เข้าแถวและไม่ทำการเชื่อมต่อที่ทับซ้อนกัน และประการที่สองพื้นผิวของการเชื่อมต่อไม่ใหญ่เกินไป ฉันพบว่าถ้าพื้นผิวนำไฟฟ้ามีขนาดใหญ่เกินไป ความไวของเซ็นเซอร์จะไม่ดีสำหรับสิ่งที่ฉันต้องการอีกต่อไป

ขั้นตอนที่ 5: การปิดเซ็นเซอร์

ก่อนปิดเซ็นเซอร์ คุณจะต้องตัดชิ้นส่วนของ Velostat ที่เล็กกว่าชิ้นส่วนของยางนีโอพรีนออกเล็กน้อย Velostat ชิ้นนี้จะอยู่ระหว่างตะเข็บนำไฟฟ้าสองเส้นของคุณ และนี่คือสิ่งที่สร้างการเปลี่ยนแปลงความต้านทานที่ไวต่อแรงกด Velostat ช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้มากขึ้น ยิ่งคุณกดชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าทั้งสองชั้นเข้าด้วยกันได้ยากขึ้น โดยมี Velostat อยู่ระหว่างนั้น ฉันไม่แน่ใจจริงๆ ว่าทำไมถึงเป็นเช่นนี้ แต่ฉันคิดว่าเป็นเพราะ Velostat มีอนุภาคคาร์บอนที่นำไฟฟ้า และยิ่งมีแรงกดดันมากเท่าไรก็ยิ่งเข้าใกล้กันมากขึ้นเท่านั้น และพวกมันก็จะยิ่งนำไฟฟ้าได้ดีขึ้นหรือสิ่งที่คล้ายกัน (???).ดังนั้น ให้วางชิ้นส่วนของ Velostat ไว้ตรงกลางแล้วเย็บเซ็นเซอร์เข้าด้วยกันดังแสดงในภาพ อย่าเย็บแน่นเกินไป ไม่เช่นนั้น คุณจะมีแรงกดเริ่มต้นซึ่งจะทำให้เซ็นเซอร์ของคุณไวน้อยลง

ขั้นตอนที่ 6: ป๊อปเปอร์

อ่านคำแนะนำที่มากับเครื่องตีฟองนมของคุณ ฉันได้ติดจุกยางสองอันที่แตกต่างกัน (ตัวผู้และตัวเมีย) ที่ด้านใดด้านหนึ่งของเซ็นเซอร์ แต่นี่ขึ้นอยู่กับคุณ ฉันได้ติดส่วนหน้าของจุกยางแต่ละอัน (ส่วนจุก) เข้ากับด้านข้างด้วยแผ่นผ้านำไฟฟ้า เพื่อให้จุกยางทั้งสองติดที่ด้านเดียวกัน

หากคุณบังเอิญทำผิดพลาดกับจุกยาง เครื่องมือที่ดีที่สุดในการเลิกทำคือคีมและบีบส่วนที่อ่อนกว่าเข้าด้วยกัน ซึ่งปกติแล้วจะเป็นส่วนหลัง (มักเป็นแค่วงแหวน) แล้วคลุกเคล้าจนหลวม นี้มักจะทำลายผ้าแม้ว่า

ขั้นตอนที่ 7: การทดสอบมัลติมิเตอร์

ตอนนี้เซ็นเซอร์ของคุณเสร็จแล้ว! ขอเกี่ยวปลายด้วยมัลติมิเตอร์และตั้งค่าให้วัดความต้านทาน เซ็นเซอร์แต่ละตัวจะมีช่วงความต้านทานต่างกัน แต่ตราบใดที่เซ็นเซอร์ไม่เล็กเกินไปและใช้งานได้ตามวัตถุประสงค์ของคุณ ทั้งหมดก็ดี เซ็นเซอร์ที่ฉันทำมีช่วงต่อไปนี้: นอนราบ: 240 K Ohm กดด้วยนิ้ว: 1 K Ohm นอนตะแคง: 400 K Ohm งอ: 1, 5 K Ohm

ขั้นตอนที่ 8: การสร้างภาพซอฟต์แวร์

หากต้องการเห็นภาพการเปลี่ยนแปลงความต้านทานในเซ็นเซอร์การโค้งงอที่คุณเพิ่งสร้างขึ้น คุณสามารถเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ของคุณผ่านไมโครคอนโทรลเลอร์ (Arduino) และใช้โค้ดเล็กน้อย (กำลังประมวลผล) เพื่อแสดงภาพ สำหรับรหัสไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino และรหัสการสร้างภาพการประมวลผล โปรดดูที่นี่ >> https://www.kobakant.at/DIY/?cat=347 ดูแถบสีส้มในภาพ อยู่ทางขวาของหน้าจอคอมพิวเตอร์เมื่องอข้อมือ และอยู่ซ้ายสุดเมื่อข้อมือตรง!!ขอให้สนุกและขอบคุณที่อ่านครับ แจ้งให้เราทราบสิ่งที่คุณคิด.