در این پروژه یک مدار سرگرم کننده با استفاده از سنسور Force و Arduino Uno توسعه خواهیم داد . این مدار صدایی را تولید می کند که به طور خطی با نیروی اعمال شده بر حسگر مرتبط است. برای این کار ما می خواهیم حسگر FORCE را با آردوینو Uno رابط کنیم . در UNO، ما از ویژگی ADC 8 بیتی (تبدیل آنالوگ به دیجیتال) برای انجام کار استفاده خواهیم کرد .
سنسور FORCE مبدلی است که با اعمال فشار بر روی سطح، مقاومت خود را تغییر می دهد. سنسور FORCE در اندازه ها و اشکال مختلف موجود است. ما قصد داریم از یکی از نسخه های ارزان تر استفاده کنیم زیرا در اینجا به دقت زیادی نیاز نداریم. FSR400 یکی از ارزان ترین سنسورهای نیرو در بازار است. تصویر FSR400 در شکل زیر نشان داده شده است.
اکنون مهم است که توجه داشته باشید که FSR 400 در طول طول حساس است، همانطور که در شکل نشان داده شده است، نیرو یا وزن باید روی پیچ و خم وسط چشم سنسور متمرکز شود. اگر نیرو در زمانهای اشتباه اعمال شود، دستگاه ممکن است برای همیشه آسیب ببیند.
نکته مهم دیگری که باید بدانید این است که سنسور می تواند جریان های با برد بالا را هدایت کند. بنابراین هنگام نصب، جریان های محرک را در نظر داشته باشید. همچنین سنسور دارای محدودیت نیرو است که 10 نیوتن است. بنابراین ما می توانیم تنها 1 کیلوگرم وزن اعمال کنیم. اگر وزن های بالاتر از 1 کیلوگرم اعمال شود، سنسور ممکن است انحرافاتی را نشان دهد. اگر بیش از 3 کیلوگرم افزایش یافته باشد. سنسور ممکن است برای همیشه آسیب ببیند.
همانطور که قبلا گفته شد این سنسور برای حس کردن تغییرات فشار استفاده می شود. بنابراین هنگامی که وزن در بالای سنسور FORCE اعمال می شود، مقاومت به شدت تغییر می کند. مقاومت FS400 بر وزن در نمودار زیر نشان داده شده است.
همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است، مقاومت بین دو کنتاکت سنسور با وزن کاهش می یابد یا رسانایی بین دو کنتاکت سنسور افزایش می یابد. مقاومت یک هادی خالص به صورت زیر بدست می آید:
جایی که،
p- مقاومت هادی
l= طول هادی
الف= مساحت هادی.
حال هادی با مقاومت R را در نظر بگیرید، اگر مقداری فشار بر روی هادی وارد شود، در اثر فشار، سطح هادی کاهش مییابد و طول هادی افزایش مییابد. بنابراین با فرمول، مقاومت هادی باید افزایش یابد، زیرا مقاومت R با مساحت و همچنین با طول l نسبت معکوس دارد.
بنابراین برای یک هادی تحت فشار یا وزن، مقاومت هادی افزایش می یابد. اما این تغییر در مقایسه با مقاومت کلی کوچک است. برای یک تغییر قابل توجه، بسیاری از هادی ها روی هم چیده شده اند. این چیزی است که در داخل سنسورهای نیرو که در شکل بالا نشان داده شده است اتفاق می افتد. با نگاه دقیق می توان خطوط زیادی را در داخل سنسور مشاهده کرد. هر یک از این خطوط نشان دهنده یک هادی است. حساسیت سنسور بر حسب اعداد هادی است.
اما در این حالت مقاومت با فشار کاهش می یابد زیرا ماده مورد استفاده در اینجا رسانای خالص نیست. FSR در اینجا دستگاه های فیلم ضخیم پلیمری قوی (PTF) هستند. بنابراین اینها وسایل مواد هادی خالص نیستند. اینها از ماده ای تشکیل شده اند که با افزایش نیروی اعمال شده به سطح سنسور، مقاومت آن کاهش می یابد. این ماده ویژگی هایی را که در نمودار FSR نشان داده شده است نشان می دهد.