Wie funktioniert statisch dissipativer Schaum?

Ich plane, aus dem Schaumstoff einen Grifffreigabesensor zu bauen. Ich bin ziemlich interessiert an der Art und Weise, wie es funktioniert. Erhöht oder verringert sich der Widerstand im Stromkreis, wenn Kraft auf ihn ausgeübt wird? Und in welcher Weise wird dies proportional zur Kraft sein? Ich muss einen möglichen Unterschied anwenden, nicht wahr?

Interessante Idee!

Nun, ich habe es einfach versucht. Ich habe meinen vertrauenswürdigen Keysight 34410A an die Testleitungen angeschlossen und das, was ich für dissipativen Schaum halte (rosafarbener Schaum einer Elektroniksendung) durchbohrt . Der Ohmmesswert war überlastet, daher kein messbarer Widerstand. Was zu erwarten ist, wie Bimpelrekkie vermutet.

Dissipatives Material ist einfach zu hoch, um eine brauchbare Messung mit durchzuführen. Ich vermute, mit einigen Hochspannungsgeräten würde man einen Wert erhalten, aber ein Sensor zum Lösen des Griffs hört sich so an, als würde ihn jemand berühren. Hochspannung ist also wahrscheinlich nicht der richtige Weg.

Aber ich hatte auch leitfähigen Schaum (schwarzes Zeug, ziemlich steif) herumliegen. Es ist ein Blatt von 30 x 10 x 0,8 cm. Als ich es am Ende durchbohrte, also die ganzen 30 cm zwischen den Sonden, habe ich zuerst ungefähr 20 kOhm gemessen, aber das fiel ab, je länger ich die Sonden hatte.

Es hat sich über einen Zeitraum von mehreren Minuten nicht wirklich gelegt, also lasse ich es drin und sehe, wohin es geht.

Um zu sehen, ob es druckempfindlich ist, drückte ich mit der isolierten Rückseite eines Schraubenziehers auf den Schaum. Der Wert stieg um ungefähr 80 Ohm von 17610 Ohm auf 17690 Ohm, nachdem der Druck abgelassen worden war, sank der Wert sofort nach der Freigabe um 30 Ohm und fiel dann in wenigen Sekunden zurück.

Der Schraubendreher war ziemlich klein, ungefähr 1 x 1 cm, so dass ein größerer einen höheren Anstieg ergeben würde.

Im Moment scheint es kein felsenstabiles System zu sein, aber ich kann mir vorstellen, dass Sie mit einem cleveren Algorithmus etwas daraus machen können. Vor allem, weil Sie an einer Veröffentlichung interessiert sind, ist der absolute Wert möglicherweise nicht von Bedeutung, sondern eine Änderung innerhalb eines kurzen Zeitraums.

Nach mehr als einer Stunde hat es sich um 16889 Ohm eingestellt. Da ich es vor Beginn des Experiments zusammengedrückt habe, war es möglicherweise die Zeit, die erforderlich war, um die ursprüngliche Struktur vollständig wiederherzustellen.

Das erscheint durchaus plausibel, denn nach erneutem Zusammendrücken (in der Mitte festhalten) stieg der Widerstand wieder auf 20 kOhm und beginnt wieder abzusinken.

Hier ist ein Datenprotokoll eines Squeeze:

Wie Sie sehen, hat es wirklich eine lange Erholungszeit, um dorthin zu gelangen, wo es ursprünglich war. Ich kann nicht sagen, wie viele Quetschzyklen es überleben wird. Sie haben also einige Tests vor sich.

Hier ist meine Theorie. Der mit Kohlenstoff imprägnierte Schaum kann als ein Bündel miteinander verbundener kleiner Widerstände betrachtet werden, ein komplexes, zufällig verbundenes Widerstandsnetzwerk. Schaumzellen bilden eine charakteristische Größe von Netzwerkabschnitten.

In erster Näherung sollte die Impedanz dieses Netzwerks nicht von der Deformation des Netzwerks abhängen, da sich einzelne kleine Widerstände (Wände aus Schaumblasen) nicht ändern.

Wenn jedoch eine stärkere Druckkraft angewendet wird, können einige Widerstände Kurzschlüsse verursachen, während einige Unterabschnitte aufbrechen können. Der Nettoeffekt ist also unmöglich vorherzusagen. Wenn mehr Abschnitte im Verhältnis zur Anzahl der zusammengefallenen Zellen unterbrochen werden, erhöht sich die Impedanz. Wenn mehr Schaumzellen zusammenfallen, sinkt die Gesamtimpedanz. Wenn einige gebrochene Abschnitte ihre ursprüngliche Form wiedererlangen und die elektrischen Kontakte wiederherstellen, wird die Impedanz bis zu einem gewissen Grad wieder gebunden. Der gesamte Prozess wird sich wahrscheinlich verschlechtern, wenn mehr Druckzyklen angewendet werden.

Darüber hinaus können Schäume unterschiedliche Zellstrukturen aufweisen. Es gibt "hochdichte" Schäume mit geschlossenem Zellensatz und es gibt Schäume mit loser Zellstruktur. Das Verhalten der Gesamtimpedanz wird wahrscheinlich ein wenig abweichen.

In der Summe ist der leitfähige Schaum nicht der beste Sensor für den angelegten Druck.