Как работает статическая пена?

Я планирую создать датчик освобождения ручки, используя пену. Мне очень интересно, как это работает. Сопротивление в цепи увеличивается или уменьшается при приложении к нему силы? И каким образом это будет пропорционально силе? Мне нужно будет применить разность потенциалов, не так ли?

Интересная идея!

Ну, я просто попробовал это. Я подключил свой верный Keysight 34410A к измерительным проводам и проколол то, что я считаю диссипативной пеной (розовая пена для электроники). Показание ома было перегрузкой, поэтому сопротивления не было. Чего и следовало ожидать, как подозревал Бимпелрекки.

Диссипативный материал имеет слишком высокое сопротивление, чтобы с ним можно было работать. Я предполагаю, что с каким-то высоковольтным оборудованием вы бы получили значение, но датчик освобождения ручки звучит так, будто кто-то к нему прикасается, поэтому высокое напряжение, вероятно, не подходит

Но у меня также была какая-то проводящая пена (черный материал, довольно жесткий). Это лист размером 30 х 10 х 0,8 см. Когда я проткнул его в конце, то есть через 30 см между зондами, я сначала измерил около 20 кОм, но это уменьшалось, чем дольше у меня были зонды.

В действительности это не успокоилось в течение нескольких минут, поэтому я оставлю это и посмотрю, куда это пойдет.

Чтобы увидеть, чувствительна ли она к давлению, я нажал изолированной задней частью отвертки на пену. Значение возросло примерно на 80 Ом, с 17610 Ом до 17690 Ом, после сброса давления значение снизилось на 30 Ом сразу после выпуска, а затем упало обратно через несколько секунд.

Отвертка была довольно маленькой, примерно 1 х 1 см, поэтому большая дала бы больший прирост.

В данный момент эта система, похоже, не является стабильной, но я могу представить, что вы можете извлечь из нее что-то с помощью какого-то умного алгоритма. Тем более что вы заинтересованы в выпуске, абсолютное значение может не иметь значения, а изменяться в течение короткого периода времени.

Спустя более часа он установился на отметке 16889 Ом. Поскольку я сжимал его перед началом эксперимента, возможно, это было время, необходимое для полного восстановления его первоначальной структуры.

Это кажется вполне правдоподобным, после того, как оно снова сжимается (сжимая его посередине), сопротивление снова достигает 20 кОм и снова начинает снижаться.

Вот журнал данных сжатия:

Как вы можете видеть, восстановление действительно занимает много времени, чтобы достичь того, что было изначально. Я не могу сказать, сколько циклов сжатия выживет. Итак, у вас впереди несколько тестов.

Вот моя теория. Пропитанный углеродом пеноматериал можно рассматривать как совокупность взаимосвязанных небольших резисторов, сложную случайную сеть резисторов. Ячейки пены образуют характерный размер сетевых секций.

В первом приближении сопротивление этой сети не должно зависеть от деформации сети, поскольку отдельные маленькие резисторы (стенки пузырьков пены) не изменяются.

Однако, когда применяется более сильная сила сжатия, некоторые резисторы могут создавать короткие замыкания, но некоторые подразделы могут сломаться. Таким образом, чистый эффект невозможно предсказать. Если большее количество секций разорвется относительно количества свернутых ячеек, импеданс увеличится. Если разрушится больше ячеек пены, общее сопротивление снизится. Если некоторые сломанные секции восстановят свою первоначальную форму и восстановят электрические контакты, импеданс будет в некоторой степени восстановлен. Весь процесс, вероятно, ухудшится, если будет применено больше циклов давления.

Более того, пены могут иметь различную структуру клеток. Существуют пены "высокой плотности" с закрытым набором ячеек, а также пены со свободной структурой ячеек. Поведение полного сопротивления, скорее всего, будет немного отличаться.

В целом, проводящая пена не лучший датчик приложенного давления.