阿尔卑斯山的力传感器采用硅半导体元件的压阻法,
由MEMS工艺制成的压阻元件检测负载。
新产品HSFPAR007A是业界最小的*,可与手写笔等输入设备一起使用。
它可用于广泛的应用,例如调整机器人手臂夹持部分的压力平衡。
*根据截止到2020年6月的制造商
力传感器检测原理
压阻法是利用压阻效应的检测方法,在对半导体晶体(Si)施加机械应变(应变)时,由于内部能量结构的变化,电子的移动量发生变化,电阻降低。 这是一个不断变化的现象。
如右图所示,电阻根据施加到压阻元件上的应变的方向而变化。
压电元件变形方向和阻力
如下所示施加负荷时,膜片会弯曲,压敏电阻也会变形,同时输出电压也会改变。
另外,为了使尺寸最小化,我们使用了没有集成电路的模拟输出。
传感器的截面图
力传感器的特点
业界最小的尺寸
Alps Alpine的力传感器是业内最小的,可安装在直径较小的手写笔的笔尖中。
(根据截止到2020年6月的制造商)
高线性度
压阻力传感器可以实现比其他方法更高的线性度,但是Alps Alpine力传感器也比其他压阻传感器具有更好的线性度。
我们的HSFPAR004A/HSFPAR007A达到2%FS或更低。这也表明它具有出色的滞后性。
* FS =全跨度(输出波动量从0到8N)
高感度
阿尔卑斯山的力传感器可以检测到1g(≒0.01N)的微小应力。
实验例
如图所示,在将1日元硬币(1 g)叠加在力传感器上的实验中,可以可靠地检测到它。 *
如上所述,阿尔卑斯阿尔卑斯山的力传感器具有很高的线性度,因此可以在整个负载范围内实现。
*为了检测微小的应力,需要运算放大器等信号放大处理和求平均值等信号稳定处理。
借助这些性能,可以检测出触控笔的压力,并在笔刷的光滑度和可再现性方面获得舒适的书写体验。
此外,由于可以在零行程水平(0.01N)处从很小的应力中检测到它,因此可以将其用于处理精密机械的工业设备。
高可靠性
在工作负载范围内(最高8N),保证了一百万次的使用寿命。
此外,新产品HSFPAR004A/HSFPAR007A的最大额定负载比传统产品高30%至40%,并且可以承受高达55N的负载。
HSFPAR303A,一个可承受200N的模块(FPC安装类型)也可提供。

应用实例

在机器人手臂中调整压力平衡

安装在Biped机器人的鞋底上,
检测负载并调整平衡

如手写笔
各种输入设备的笔压检测