¿Cómo montar un sensor de fuerza SingleTact Thin?
1. Introducción
Existen varias formas de integrar los sensores de fuerza SingleTact en su aplicación, pero decidir cuál es el mejor método no siempre es sencillo. Los sensores de fuerza SingleTact están listos para usar y son rentables, por lo que resultan adecuados para una amplia gama de aplicaciones de fácil integración. Sin embargo, la colocación del sensor, el montaje de la electrónica y/o las conexiones al controlador pueden plantear problemas. En esta nota de aplicación se describen varios métodos diferentes para lograr una colocación óptima del sensor.
La anatomía SingleTact consta de tres partes principales: el sensor de fuerza SingleTact, la electrónica SingleTact y la interfaz de comunicación para la lectura de los datos de presión. Hay consideraciones de montaje para cada parte que serán cubiertas en esta nota. A continuación se muestra un sensor de fuerza SingleTact de 15mm y una placa electrónica estándar.
2. Consideraciones mecánicas del sensor de fuerza
La construcción del sensor de fuerza ultrafino SingleTact consiste en un electrodo superior, un dieléctrico del sensor y un electrodo inferior, unidos entre sí con adhesivo. Por lo tanto, es mejor evitar aplicar fuerzas de cizallamiento al sensor y, en su lugar, aplicar fuerzas directas perpendiculares y uniformes a lo largo del cabezal del sensor.
Radio de curvatura del sensor
Otra acción que debe evitarse es doblar el sensor siempre que sea posible, ya que la flexión hace que un electrodo esté en compresión mientras que el otro está en tensión, lo que provoca una tensión de cizallamiento entre los dos electrodos. Si es necesario doblar el sensor para adaptarlo a su aplicación, asegúrese de que la parte circular (la región de detección activa) permanezca lo más plana posible, mientras aplica el doblez a lo largo del extremo final del sensor. Mantenga un radio de curvatura superior a 300 mm para el sensor y superior a 3 mm para la cola.
3. Montaje del sensor de fuerza SingleTact
El sensor de fuerza SingleTact es el primer componente y el más crítico para posicionar y montar, debido a sus requisitos de orientación. Antes de empezar, es el momento de considerar si el sensor seleccionado se adapta correctamente a su aplicación o si es necesario realizar algunas modificaciones. Visite la página Selector de sensores de SingleTact y haga clic en el botón "¿Qué tamaño debo adquirir?" para obtener más información. Si la distribución de la carga es incómoda o irregular, es posible que deba considerar el diseño de un distribuidor de carga personalizado para su aplicación antes de pasar al montaje.
Otro factor a tener en cuenta es la humedad. Los sensores de fuerza SingleTact son adecuados para la mayoría de los entornos, excepto para la humedad, que puede provocar la delaminación del sensor. Si su aplicación va a estar expuesta a la humedad o al sudor, utilice o cree algún tipo de funda de poliuretano para envolver el sensor de antemano. Esto puede ser tan sencillo como utilizar una bolsa para sándwiches o una funda para cromos. También puede utilizar una termoselladora para crear una solución personalizada.
Cinta adhesiva de doble cara
Existen varios métodos para montar el sensor de fuerza SingleTact: cinta adhesiva de doble cara, cinta adhesiva de una cara y pegamento. También son posibles las carcasas personalizadas y otros métodos de fijación, pero no se tratarán aquí. La cinta adhesiva de doble cara es una buena solución para montar fácilmente un sensor en un proyecto. Es mejor utilizar una cinta fina pero resistente, ya que una cinta más esponjosa interferirá en el rendimiento del sensor.
Empieza por conectar el sensor de fuerza SingleTact a la electrónica SingleTact.
Corta un trozo pequeño de cinta adhesiva de doble cara (lo justo para cubrir la cabeza del sensor) y colócalo en la cabeza del sensor, en la parte inferior.
Retire el protector de la cinta adhesiva de doble cara y monte el sensor. Ten en cuenta dónde se montará después la electrónica.
Cinta adhesiva de una cara
La cinta de una cara sigue un procedimiento de montaje similar al anterior, pero hay que tener en cuenta algunas consideraciones sobre el tipo de cinta utilizado. En la mayoría de las aplicaciones no se recomiendan las cintas rígidas, como las de embalaje, ya que pueden afectar negativamente a las lecturas del sensor al añadir rigidez innecesaria al montaje; opte en su lugar por cintas más conformables, como las de PTFE o PVC. Estas cintas flexibles también se adaptan mejor a geometrías anormales que las cintas rígidas. En las dos imágenes siguientes, la de la izquierda muestra una cinta transparente rígida y la de la derecha, una cinta de PTFE.
Colas
Los pegamentos de fraguado rápido, como el pegamento caliente o el epoxi, deben considerarse sólo cuando el uso de cinta adhesiva no sea adecuado. Las aplicaciones en las que es necesario colocar el sensor de fuerza SingleTact en una ranura estrecha dificultan o imposibilitan el uso de cinta adhesiva, ya que ésta se engancharía o impediría la inserción del sensor. Para colocar un sensor en una posición de este tipo, el pegamento permite al usuario colocar el sensor como desee, y luego se fija una vez en su lugar.
Para obtener los mejores resultados con el pegamento, aplique la cantidad justa de pegamento en el centro del cabezal del sensor para crear una capa uniforme sobre la superficie. Una vez endurecido, el pegamento actuará como un distribuidor de fuerza, como se muestra en la imagen de la izquierda. Evite utilizar una cantidad excesiva, ya que el pegamento podría enroscarse alrededor del sensor y crear una depresión, como se muestra exageradamente en la imagen derecha de abajo. En lugar de ejercer presión sobre el propio sensor, la aplicación acaba ejerciendo presión sobre el pegamento endurecido alrededor del sensor, lo que no es ideal.
Uno de los principales inconvenientes del pegamento es que es probable que el sensor no se pueda reparar una vez montado. Si hay que desmontarlo después, el usuario corre el riesgo de dañar el sensor o el dispositivo al que está pegado.
Por último, no utilices ningún pegamento que desprenda gases, como el superpegamento, ya que dañará la superficie/el interior del sensor de fuerza SingleTact o lo hará quebradizo.
4. Montaje de la electrónica SingleTact
La electrónica SingleTact está disponible en dos versiones: electrónica estándar y electrónica USB. Si vas a utilizar la electrónica estándar para tu aplicación, ten en cuenta que la electrónica estándar cuenta con pines de cabecera con orificios pasantes de 0,1", lo que significa que tendrás que tener en cuenta los pines que sobresalen en la parte inferior de la placa. En cambio, la placa electrónica USB es básicamente plana. Aparte de esta diferencia, el montaje de estos componentes electrónicos es similar y relativamente sencillo, y hay dos métodos sugeridos para hacerlo: cinta adhesiva de doble cara y montaje con tornillos.
Cinta adhesiva de doble cara
Mientras que para el montaje del sensor de fuerza SingleTact se recomienda una cinta adhesiva fina de doble cara, para el montaje de la electrónica SingleTact es óptima una cinta adhesiva de doble cara más gruesa. El propósito es doble: una cinta más gruesa permitirá que la placa electrónica rígida se adapte mejor a las superficies irregulares, y permitirá que los pines de la placa electrónica estándar despejen las superficies más fácilmente. Coloque los componentes electrónicos de forma que el sensor no sufra apenas tensión.
Montaje con tornillos
Tanto la placa electrónica estándar como la placa electrónica USB presentan orificios para tornillos, que pueden utilizarse para montar las placas en dispositivos que admitan tornillos (madera, plástico, chapa metálica, etc.). Al igual que con la solución de la cinta adhesiva de doble cara, ten en cuenta el espacio libre de las clavijas de los orificios pasantes en la placa electrónica estándar. En la imagen siguiente, se utiliza un tornillo de plástico con rosca n.º 2 para montar una placa electrónica estándar en un dispositivo impreso en 3D. Tenga en cuenta que la placa sobresale para permitir que los pasadores de orificio pasante despejen la superficie y permitan un montaje plano.
Consejo: Si su aplicación tiene piezas móviles, como el ejemplo de las tijeras de las imágenes anteriores, intente montar la electrónica en la misma pieza móvil que el sensor para minimizar el movimiento a lo largo de la longitud del sensor.
5. El extensor de cola
El extensor de cola ofrece mucha más flexibilidad de montaje al usuario, y no sólo por los 15 cm de longitud adicional. El extensor de cola es capaz de doblarse y adaptarse a una aplicación mucho mejor de lo que lo haría un sensor de fuerza SingleTact por sí solo, ya que el extensor de cola es un 67% más delgado que el sensor de fuerza SingleTact, y es, por lo tanto, menos propenso a romperse. Esto también permite al usuario colocar el sensor y la electrónica casi exclusivamente el uno del otro, y transferir la tensión mecánica lejos de cualquiera de los extremos.
En el siguiente ejemplo de aplicación, un sensor de fuerza SingleTact está montado en el cabezal del émbolo de un dispensador, mientras que el sistema electrónico está montado en el extremo del tapón. Lo ideal sería montar el sensor y el sistema electrónico juntos en una pieza móvil, pero cuando la superficie de montaje es tan pequeña como ésta, a veces no es posible hacerlo. En esta configuración, cuando se presiona el émbolo, esta acción crea una fuerza de flexión en toda la longitud del sensor de fuerza SingleTact y ejerce tensión sobre el conector FFC de la placa electrónica. Este movimiento también ejerce una tensión considerable sobre el extremo de contacto del sensor y el rigidizador.
Con un extensor de cola, se alivia gran parte de la tensión mecánica mencionada anteriormente. El sensor de fuerza SingleTact experimenta mucha menos flexión y flexión, y esas fuerzas se transfieren a través del extensor de cola que se conecta a la electrónica montada debajo.
6. Interfaces de comunicación de sensores de fuerza
Hay tres formatos de salida de datos: I2C, tensión y USB. Los dos primeros formatos están disponibles en la placa electrónica estándar en forma de pines de cabecera de 0,1". Una de las principales consideraciones para el tendido de cables es que el bloque de cabecera de patillas hembra es perpendicular a la superficie de la placa, por lo que los cables sobresaldrán considerablemente de la superficie de tu dispositivo. En cambio, con el tercer formato (disponible en la placa electrónica USB), los datos USB salen paralelos al plano de la placa, lo que permite una instalación de perfil mucho más bajo. Vea la foto comparativa de abajo con la electrónica estándar al fondo y la electrónica USB en primer plano. Si su aplicación requiere una instalación de bajo perfil, considere la posibilidad de utilizar la interfaz USB en su lugar.
El montaje de cualquiera de las dos interfaces de cable es sencillo siempre que se siga el sentido común. He aquí una breve lista de recomendaciones:
Si se prevén movimientos, sujete los cables con cinta adhesiva o bridas para evitar que se suelten accidentalmente y aliviar la tensión.
Utiliza los clips de gestión de cables para guiar los cables más largos hasta el controlador.
Si utiliza componentes electrónicos estándar, asegúrese de que las clavijas no se salgan accidentalmente.
Coloque los componentes electrónicos en un lugar que permita que las conexiones no se enganchen accidentalmente.