Sensor de Fuerza o Presión MF01

 

Este sensor de fuerza o presión autoadherible es ideal para detectar una fuerza aplicada en la membrana. Básicamente, al detectar una flexión en la membrana el sensor cambia su resistencia interna. Este sensor esta fabricado de 2 capas separadas por un espaciador, cuanto más se presiona, por ejemplo, más puntos de elemento activo tocan el semiconductor. Por lo tanto, esto hace que la resistencia disminuya. Cuando no es presionado, su resistencia es de aproximadamente 20 MΩ. Su rango de presión varía de 30 gramos a 1 Kg. Por lo que basta con ponerlo en un divisor de tensión, para poder medir la salida en voltaje con algún ADC.

Este sensor de fuerza lo puedes encontrar en nuestra pagina oficial https://hetpro-store.com/sensor-de-presion-fuerza-mf01/. Los demás materiales se listan a continuación.

  

Ventajas del sensor

Estos sensor de fuerza son de bajo costo, funciona con cualquier tarjeta de desarrollo o microcontrolador con etapa de ADC. Tiene una extensión que termina en dos puntas que se pueden soldar cómodamente. Es muy sencillo de utilizar y puede tener multitud de aplicaciones en muchos proyectos electrónicos. Sirve para la mayoría de las aplicaciones sensibles al tacto. Puede utilizar cualquier fuente de alimentación ya que utiliza menos de 1 mA de corriente. En resumen, con este dispositivo podemos medir una fuerza proporcional a la presión generada sobre el sensor.

Desventajas del sensor

Estos sensores son raramente precisos. Así que, básicamente, cuando se utiliza este sensor sólo se debe esperar para obtener “rangos” de respuesta. Tal sensor de fuerza pueden detectar el peso, pero son una mala elección para detectar exactamente cuántas libras de peso hay en ellos.

Especificaciones del sensor

• Fuerza de actuación: 30g min.
• Rango de sensibilidad: 30 a 10,000g.
• Repetitividad: 5%.
• Resistencia sin carga: 20 MOhms.
• Histéresis: 10%.
• Tiempo de respuesta: <1ms.
• Rango de temperatura: -30ºC a 70ºC.
• Ancho: 0.05 mm.
• Rendimiento: 100 KΩ (presión ligera) a 200Ω (máx. presión)
• Gama Fuerza: 0 a 20 libras (0 a 100 Newtons)

Sensor de Fuerza o Presión con Arduino UNO

En primer lugar, el objetivo de esta práctica es verificar la funcionalidad del sensor de presión. La fuerza se convierte en un cambio de resistencia, como resultado variamos la intensidad de un LED. Esta intensidad, finalmente es dependiente de la presión en el sensor.

Materiales

• 1 LED
• 1 Protoboard
• Cable UTP o Dupont
• Tarjeta Arduino UNO
• Resistencia de 10 KΩ
• Sensor MF01 (Fuerza o Presión)
• Resistencia de 220Ω o 330Ω (De preferencia para no dañar el Led)

La conexión del sensor de presión, el LED y sus respectivas resistencias con el Arduino, se observan en el siguiente diagrama. Además siempre podemos considerar cambiar la entrada por otro canal de ADC y la salida por otro canal de PWM.

Como muestra en el diagrama, el cable rojo representa VCC que va conectado en el pin de 5V del Arduino, el cable negro a GND, los cables amarillos son de señal, al pin A0 (Sensor) y el pin 6 (LED). Por lo tanto, el sensor de fuerza o presión conectado a Arduino UNO quedará como se muestra en la figura representativa.

Programa en C++  para Sensor de Presión o Fuerza, en Arduino UNO

Una vez conectado el sensor de presión o fuerza a Arduino UNO, como consecuencia, el siguiente paso será realizar un programa que modifique la intensidad del LED con la presión o fuerza aplicada en el sensor. Finalmente que muestre el dato obtenido por el puerto serial, de esta forma podremos verificar que los componentes funcionan correctamente.

Primeramente, en caso de no tenerlo, instalaremos los drivers necesarios, instalaremos el IDE de desarrollo de Arduino y conectaremos Arduino al PC por el puerto USB. Por otra parte, a continuación escribiremos o copiamos el siguiente programa en nuestro IDE:

Lo compilaremos para verificar que la sintaxis del código C++ es correcta, para ello pulsaremos el botón “Verificar”. Si el código es correcto devolverá “Compilación Terminada”, si hay algún error en el código lo indicará.

Una vez verificado el código pulsaremos en el botón “Cargar” para enviar el programa a Arduino UNO. Si Arduino está correctamente conectado al PC por el puerto USB, el programa será subido y el IDE de Arduino mostrará “Carga Terminada”

 

Pruebas con sensor

En primer lugar, si tenemos correctamente conectado el sensor de presión a la tarjeta Arduino y si el programa enviado es correcto, los datos actuales aparecen en la ventana de puerto serial. Esto se puede observar por consiguiente en la siguiente figura.

¿Cómo se mide la fuerza / presión con este Sensor?

Como hemos dicho, la resistencia del sensor cambia con respecto a presión. Cuando no hay presión, el sensor se parece por lo general a una resistencia infinita (circuito abierto), ya que la presión aumenta, la resistencia disminuye. Este gráfico indica aproximadamente la resistencia del sensor en diferentes mediciones de la fuerza. (Ten en cuenta que la fuerza no se mide en gramos y lo que realmente quiere decir es Newtons * 100) de hecho.

 

Por otro lado, cabe mencionar que la figura previa es logarítmica en ambos ejes. No obstante el comportamiento se puede considerar una recta, sin embargo no se comporta como tal. Por ese motivo, a continuación se presenta una tabla con valores tomados. Como resultado podemos observar que la variación no es lineal.

 

Fuerza (lb)	Fuerza (N)	Resistencia Sensor	Corriente a través del sensor	Voltaje a través del sensor
Ninguno	Ninguno	Infinito	0 mA	0V
£ 0.04	0,2 N	30 KΩ	0,13 mA	1,3 V
£ 0.22	1 N	6 KΩ	0,31 mA	3,1 V
2,2 libras	10 N	1 KΩ	0,45 mA	4,5 V
22 libras	100 N	250 Ω	0,49 mA	4,9 V