Jak działa pianka rozpraszająca ładunki statyczne?

Planuję zbudować czujnik zwalniający uchwyt za pomocą pianki. Jestem bardzo zainteresowany sposobem, w jaki to działa. Czy rezystancja w obwodzie rośnie lub maleje, gdy zostanie przyłożona siła? I w jaki sposób będzie to proporcjonalne do siły? Będę musiał zastosować potencjalną różnicę, prawda?

Ciekawy pomysł!

Właśnie próbowałem. Podłączyłem mój zaufany Keysight 34410A do przewodów pomiarowych i przebiłem piankę rozpraszającą (różową piankę z dostawy elektroniki). Odczyt omu był przeciążony, więc brak mierzalnego oporu. Tego należy się spodziewać, jak podejrzewał Bimpelrekkie.

Materiał rozpraszający ma zbyt wysoką odporność, aby można go było wykorzystać. Wydaje mi się, że w przypadku niektórych urządzeń wysokiego napięcia uzyskasz wartość, ale czujnik zwalniania uchwytu brzmi, jakby ktoś go dotykał, więc wysokie napięcie prawdopodobnie nie jest dobrym rozwiązaniem.

Ale miałem też przewodzącą piankę (czarne rzeczy, dość sztywne) leżące wokół. Jest to arkusz o wymiarach 30 x 10 x 0,8 cm. Kiedy przebiłem go na końcu, więc całe 30 cm między sondami mierzyłem początkowo około 20 kOhm, ale to spadało, im dłużej miałem sondy.

Tak naprawdę to nie ustabilizowało się w ciągu kilku minut, więc zostawię to i zobaczę, dokąd zmierza.

Aby sprawdzić, czy jest wrażliwy na nacisk, nacisnąłem izolowany tył śrubokręta na piankę. Wartość wzrosła o około 80 omów, ze 17610 omów do 17690 omów, po zwolnieniu ciśnienia wartość spadła o 30 omów natychmiast po zwolnieniu, a następnie spadła w ciągu kilku sekund.

Wkrętak był raczej mały, około 1 x 1 cm, więc większy dałby większy wzrost.

W tej chwili wydaje się, że nie jest to system stabilny jak skała, ale mogę sobie wyobrazić, że możesz coś z niego wyciągnąć dzięki sprytnemu algorytmowi. Zwłaszcza, że ​​jesteś zainteresowany wydaniem, wartość bezwzględna może nie mieć znaczenia, ale zmiana w krótkim okresie czasu.

Po ponad godzinie ustabilizował się na poziomie około 16889 Ohm. Kiedy ściskałem go przed rozpoczęciem eksperymentu, być może potrzebował czasu, aby całkowicie przywrócić pierwotną strukturę.

Wydaje się to całkiem prawdopodobne, po ściśnięciu go ponownie (chwyceniu go w środku) opór wrócił do 20 kOhm i znów zaczyna spadać.

Oto dziennik ściskania:

Jak widać, naprawdę długi czas regeneracji pozwala dotrzeć do pierwotnego położenia. Nie mogę powiedzieć, ile cykli wyciskania przetrwa. Masz przed sobą kilka testów.

Oto moja teoria. Piankę impregnowaną węglem można uznać za grupę połączonych ze sobą małych rezystorów, złożoną losowo połączoną sieć rezystorów. Komórki piany tworzą charakterystyczny rozmiar odcinków sieci.

W pierwszym przybliżeniu impedancja tej sieci nie powinna zależeć od deformacji sieci, ponieważ pojedyncze małe rezystory (ściany pęcherzyków piany) nie zmieniają się.

Jednak przy zastosowaniu większej siły ściskającej niektóre oporniki mogą powodować zwarcia, ale niektóre podsekcje mogą się rozpadać. Nie można więc przewidzieć efektu netto. Jeśli więcej odcinków złamie się względem liczby zwiniętych komórek, impedancja wzrośnie. Jeśli więcej komórek piankowatych zapadnie się, ogólna impedancja spadnie. Jeśli niektóre połamane sekcje odzyskają swój pierwotny kształt i przywrócą kontakty elektryczne, impedancja zostanie ponownie związana do pewnego stopnia. Cały proces prawdopodobnie pogorszy się, jeśli zastosuje się więcej cykli ciśnienia.

Ponadto pianki mogą mieć inną strukturę komórkową. Istnieją pianki o „wysokiej gęstości” z zamkniętym zestawem komórek oraz pianki o luźnej strukturze komórek. Zachowanie całkowitej impedancji prawdopodobnie nieco się różni.

Podsumowując, przewodząca pianka nie jest najlepszym czujnikiem przyłożonego ciśnienia.