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接触式串联传感器
来源:薄膜压力传感器 | 发布时间:2019-8-2 12:04:03 | 浏览次数:
现在,形状和合身的问题已经远远超越了传统服装,延伸到了更专业的产品,如胸罩、手套、塑身衣、压缩长筒袜、尿布和眼镜,到了蓬勃发展的可穿戴技术市场,市场上有健身带、智能手表和收集生物医学数据的耳机。IC信息或与移动设备交互。 由于存在如此多的利害关系,可穿戴设备制造商正越来越多地投资于复杂的压力图研究,以优化产品设计,创造出舒适和合身的产品,从而获得最大的市场份额。 测量压力 对于长期接触身体或接触特别敏感区域的可穿戴设备,在特定点施加的压力是首要考虑因素。然而,测量压力的大小可能很困难,因为一般来说,大多数人很难确定静压。也就是说,人体对变化的压力比恒载更敏感。相反,通过在测试和开发中集成电容传感器技术,可穿戴制造商可以捕捉和量化用户在佩戴设计时感受到的压力,以优化配合和功能。 电容式触觉传感器技术 电容式触觉传感器涉及由可压缩介质结构隔开的两个电极。当施加压力时,间隙减小,电容升高。与电阻技术不同,两个电极永远不会接触。因此,电容式传感器即使承受多个重复负载,也不太容易磨损或失效。 电容式传感器技术比电阻式传感器有几个额外的优点,包括在重复性和耐久性方面具有更大的稳定性,以及能够精确测量极低压力水平的能力。这可能是一个重要的考虑因素,当衣服适合可以涉及微妙的,低水平的压力。使用电容式传感器,可以使用复杂的阵列测量压力,该阵列测量数千个力点以创建高分辨率地图,还可以使用微型力传感器测量离散点的压力。 开发可穿戴设备的主要挑战之一是人体当然不是扁平的。它有轮廓和曲线,任何用于此目的的传感器必须符合曲面,同时提供精确的压力测量。幸运的是,来自领先传感器制造商的触觉阵列选项可以与各种柔软、灵活和舒适的材料集成在一起。出于研究目的,传感器可以嵌入人体模型中,或者缝在衣服和人体模型或人体测试仪之间的带子中。 例如,考虑胸罩,一个合适的部位是至关重要的。一个装有触觉压力传感器的人体模型可能是旨在改善胸罩设计的公司的解决方案。 触觉压力传感技术的另一个合理用途是用于塑形服装,这种服装的设计是为了保持身体的各个部分,从而改变和表面上改善穿着者的外观。量化压力将是制造形状磨损的一个关键因素,形状磨损在合适的位置刚好足够紧密,以在不过度收缩的情况下产生所需的效果。 触觉压力传感器技术还可以帮助开发具有医疗应用的服装,如用于治疗和预防深静脉血栓形成的压缩长筒袜,这种并发症通常涉及到小腿和小腿形成潜在严重的血栓。低频。耳机和其他头盔是其他潜在的应用,可以受益于压力映射。 对于头盔来说,舒适性通常和功能性一样重要。因为很难区分一个品牌的消声耳机与另一个品牌的消声耳机在消声方面的差异,舒适度和合身度在决定将要购买什么产品方面起着重要作用。 职业体育 在职业体育中,可穿戴技术在运动员的监控和实时性能反馈方面也有应用。在能量饮料公司红牛,运动研究的局限性正通过红牛的高性能团队被推进。该小组与红牛赞助运动员社区和一个科学家社区合作,开展旨在探索精英表现特征和特征的研究,以扩大对人类潜能真正能力的集体理解。 “一种方法是利用尖端技术从世界上最伟大的运动员那里收集信息,不仅能洞察他们的表现,而且能使任何知识的核心适应更广泛的社会,使每个人的生活都变得更好,”Tec的布兰登·拉森说。红牛专家表现出色。拉森是一名机械工程师,曾在美国宇航局和波音公司从事过研发工作。拉森领导了冲浪科学项目,该项目旨在推进技术收集数据的同时,冲浪提供见解和探索性能改进。最初的研究重点是确定冲浪者的脚的压力是如何转移到冲浪板来控制它。为了实现这一目标,需要利用冲浪靴内底的传感器进行高分辨率压力测绘。 红牛冲浪传感器正在工作。 红牛冲浪传感器正在工作。 然而,捕捉足底压力信息是一项具有挑战性的任务,即使是对于休闲鞋来说,这是因为除了施加广泛的力外,鞋垫上的持续冲击和压力。除了这些苛刻的要求外,冲浪应用还意味着要设计能够承受潮湿、腐蚀性、高湿度环境和一系列温度的压力测绘传感器和电子设备。 由于水对信号的干扰,车载无线数据采集也不成问题。在仔细审查了市场上的可用选项后,拉森接触了压力分布系统(PPS),一个提供电容触觉传感解决方案的世界领先者。 PPS传感器不同于传统的电容式设计,后者需要手指或触针与单个电极交互。相反,传感器设计有两个内置电极,两个电极由专有的可压缩介质矩阵隔开,其作用类似于弹簧。 为了构建其接触式串联传感器,PPS将电极排列为正交叉的叠重条带。在极重的每个点处形成不同的电容器。通过选择性地扫描单个行和列,测量该位置处的电容,从而测量局部压力。 TactArray传感器具有多达8192个集成传感元件,同时测量0.01 psi至700 psi的压力。 对于不需要阵列的应用,PPS刚刚开发了新的单元件、可穿戴的单触式力传感器,能够可靠地量化1克以下的力。20毫米可穿戴式单触式力传感器由可伸缩导电布材料制成,具有舒适性,可用于人体,因为它柔软、可伸缩且符合多曲面,且不会影响数据质量。 可穿戴式单触式传感器是一个完整的交钥匙解决方案,带有模拟输出接口板。OpenSource Arduino和DAQ软件也可用于希望开发或将传感器集成到其产品或项目中的设计师。 为了满足冲浪的要求,同时保持高质量的压力数据,PPS与红牛工程师合作,并经历了多次设计迭代。 与大多数电容式触摸传感器不同,PPS传感器不受湿度影响。然而,它们并不是防水的,所以公司提供了护套来保护触觉阵列。 双方的工程师也合作为数据采集计算机创造了一个小型的3D打印防水外壳。为了便于安置住房,红牛高性能组直接与主要冲浪靴制造商rip curl合作,在脚踝弯曲点下方创建一个定制口袋,以免干扰冲浪者的技术。 在整个过程中,拉森对压力剖面系统采用的测试程序及其制造能力印象深刻。 拉森说:“压力剖面图有一个我经历过的更为严格的测试程序,也就是说,很多测试程序来自于像美国宇航局和波音这样的地方。”“在传感器中测量冲浪者脚上的压力,能看到这样的精密度和工艺水平,真是令人印象深刻。” PPS传感器已经由红牛队赞助的冲浪者在墨西哥的冲浪科技营和世界冠军米克·范宁在低排架上的一次会议上投入使用。该系统成功地捕捉和存储了数小时的冲浪数据,为世界级的精英冲浪者如何使用脚来控制冲浪板提供了独特的视角。 拉森设想下一步该项目的发展是与PPS合作,将触觉阵列传感器嵌入冲浪板的甲板,不仅收集脚部的压力分布,还收集位置。迄今为止,只有通过不太精确地观看视频来评估冲浪者脚的位置。 冲浪板脚压传感器。 冲浪板脚压传感器。 红牛高性能团队在触觉阵列技术方面考虑的其他应用包括将其整合到翼服中,以更好地了解空气动力学皮肤的气流和气压分布;山地自行车赛车手套或手柄,以确定抓地力和制动时间。在滑板的甲板上,确定滑板运动员在表演特定技巧和动作时的压力分布。 “能够看到媒体拉森说:“能够在其中一些应用程序中看到压力信号是一种改变游戏规则的教育工具。”“有了传感器阵列的能力,你的思维会飘忽不定,你开始意识到,当压力来临时,几乎没有什么东西是它无法测量的。” 足压数据采集软件。 足压数据采集软件。 要了解有关红牛项目的更多信息,请访问:
 
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