歪・圧力センサー

圧力センサー
フィルム状の圧力センサが市販されています(ニッタ:FlexFOrce:直販あり、interlink:感圧抵抗センサー:イクシリサーチ販売)。20k〜Mオームの抵抗変化として取り出せるため、簡単に測定できます。

歪ゲージ
物体に圧力を加えると、微小な変形が発生します。ここでは、歪ゲージを用いてその微小変形を検出します。歪ゲージは、変形により抵抗値が変化することを利用します。薄いフィルムの上に、抵抗線をエッチング加工したものです。このフィルムを、測定対象に貼り付けて利用します
2枚のセンサー
ブリッジ回路は、上下二つの抵抗の値は等しいとき、出力は0となります。図のように上下に2枚組んだ場合、中央の回路では引っ張りや温度変化による抵抗変化は、ブリッジでキャンセルされて、出力には現れません。曲げの力を加えると、一方は伸び、他方は縮むため、2倍の変化となって出力に現れます。すべての抵抗を R 、抵抗変化をΔvとすると、出力は
 2Δv/ R
となります。
ブリッジ回路
抵抗値の変化は300Ωに対して、0.1Ω程度(1/1000)しかありませんです。そこで、ブリッジ回路を組んで変化分のみを取り出します。一般に、ブリッジの出力電圧は、
 Vout = (Rb1Rb3- Rb2Rb4)Vs/((Rb1+Rb2)(Rb3+Rb4))
となります。

応用
定規など薄い板にセンサを貼り、出力を計測します。端にアルミ硬貨(丁度1g)を載せて、測定結果を調整します。g以下の計測が可能です。