기계적 특성
FSR 센서의 기계적 특성은 센서 선택과 적용 설계에 중요한 요소입니다.
물리적 사양
크기 및 형태
| 모델 | 형태 | 감지 영역 | 전체 크기 | 두께 | 무게 |
|---|---|---|---|---|---|
| QA6P | 사각형 | 6×6mm | 10×10mm | 0.45mm | 0.1g |
| RA9P | 원형 | Ø9mm | Ø14mm | 0.45mm | 0.2g |
| RA12P | 원형 | Ø12mm | Ø18mm | 0.45mm | 0.3g |
| RA18 | 원형 | Ø18mm | Ø25mm | 0.45mm | 0.5g |
| RA30P | 원형 | Ø30mm | Ø38mm | 0.45mm | 0.8g |
| QA3040P | 사각형 | 30×40mm | 35×45mm | 0.45mm | 1.2g |
| MDXS-16 | 방석형 | 400×400mm | 410×410mm | 1.5mm | 150g |
구조적 구성
┌─────────────────────┐ ← 보호 필름 (선택)
├─────────────────────┤ ← 상부 기판 (0.125mm)
├─────────────────────┤ ← 전도성 층 (0.05mm)
├─────────────────────┤ ← 스페이서 (0.15mm)
├─────────────────────┤ ← 감압 잉크 (0.05mm)
├─────────────────────┤ ← 하부 기판 (0.125mm)
└─────────────────────┘
총 두께: ~0.45mm
압력 측정 범위
힘 감지 범위
| 범위 구분 | 압력 범위 | 적합한 응용 | 센서 추천 |
|---|---|---|---|
| 초경량 | 0.01-0.1N | 터치 감지 | QA6P |
| 경량 | 0.1-1N | 버튼, 스위치 | RA9P |
| 중량 | 1-10N | 그립 센서 | RA18 |
| 고중량 | 10-100N | 체중 측정 | RA30P |
| 초고중량 | >100N | 산업용 | MDXS-16 |
압력 단위 변환
// 단위 변환 함수
class PressureConverter {
// Newton to kg-force
static NtoKgf(newton) {
return newton / 9.81;
}
// Newton to Pound-force
static NtoLbf(newton) {
return newton * 0.2248;
}
// Pressure (N/cm²) to PSI
static NcmToPsi(ncm) {
return ncm * 1.450;
}
// 센서 면적 기준 압력 계산
static forceToPressure(force, sensorDiameter) {
const area = Math.PI * Math.pow(sensorDiameter/2, 2);
return force / area; // N/mm²
}
}
기계적 내구성
작동 수명
| 테스트 조건 | 사이클 수 | 성능 변화 |
|---|---|---|
| 정격 부하 (50%) | >1,000,000 | <5% |
| 최대 부하 (100%) | >500,000 | <10% |
| 과부하 (150%) | >100,000 | <20% |
| 극한 조건 | >10,000 | 성능 저하 |
내구성 테스트 결과
성능 (%)
100 ┤━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
│ ╲
95 ┤ ╲━━━━━
│ ╲
90 ┤ ╲━━
│ ╲
85 ┤ ╲
└──────────────────────────────→
0 100k 250k 500k 750k 1M 사이클
굴곡 특성
최소 굴곡 반경
| 센서 타입 | 최소 굴곡 반경 | 권장 굴곡 반경 | 주의사항 |
|---|---|---|---|
| 표준형 | 5mm | 10mm | 반복 굴곡 피함 |
| 유연형 | 3mm | 7mm | 특수 코팅 |
| 강성형 | 10mm | 20mm | 평면 설치 권장 |
굴곡 시 특성 변화
// 굴곡 보상 알고리즘
float bendingCompensation(float resistance, float bendRadius) {
const float FLAT_RADIUS = 1000.0; // 평면 = 매우 큰 반경
const float BEND_FACTOR = 0.1; // 굴곡 영향 계수
float bendEffect = 1.0 + BEND_FACTOR * (1.0 - bendRadius/FLAT_RADIUS);
return resistance / bendEffect;
}
환경 내성
작동 환경 조건
| 환경 요소 | 작동 범위 | 보관 범위 | 영향 |
|---|---|---|---|
| 온도 | -30°C ~ +70°C | -40°C ~ +85°C | 저항 변화 |
| 습도 | 10% ~ 90% RH | 5% ~ 95% RH | 미미함 |
| 고도 | 0 ~ 3000m | 0 ~ 5000m | 없음 |
| 진동 | 10-500Hz, 2g | 10-500Hz, 5g | 노이즈 발생 |
보호 등급
| 등급 | 설명 | 적용 |
|---|---|---|
| IP40 | 기본형 | 실내용 |
| IP54 | 방진/방습 | 일반 산업용 |
| IP65 | 방수 코팅 | 실외용 |
| IP67 | 완전 방수 | 수중 사용 가능 |
설치 및 장착
장착 방법
1. 양면 테이프
장점: 간단, 빠른 설치
단점: 영구 고정 어려움
용도: 프로토타입, 임시 설치
2. 접착제
장점: 영구 고정, 얇은 두께
단점: 제거 어려움
용도: 최종 제품
3. 기계적 고정
장점: 교체 가능, 확실한 고정
단점: 추가 부품 필요
용도: 산업용 응용
설치 시 주의사항
중요
- 평평한 표면: 센서 아래 요철이 없어야 함
- 균일한 압력: 국부적 압력 집중 방지
- 여유 공간: 리드선 연결부 스트레스 방지
- 절연: 금속 표면과 직접 접촉 금지
힘 분포 및 감도
감지 영역 내 감도 분포
감도 맵 (원형 센서 예시)
높음 ← → 낮음
┌─────────┐
│ ░░░░░ │
│ ░█████░ │
│░███████░│
│░███████░│
│░███████░│
│ ░█████░ │
│ ░░░░░ │
└─────────┘
중심: 100% 감도
가장자리: 50% 감도
압력 분포 균일화
// 압력 분포 보정
class PressureDistribution {
private:
float sensitivityMap[10][10]; // 감도 맵
public:
void calibrateMap() {
// 중심부 높은 감도
for(int i = 0; i < 10; i++) {
for(int j = 0; j < 10; j++) {
float dist = sqrt(pow(i-5, 2) + pow(j-5, 2));
sensitivityMap[i][j] = 1.0 - (dist / 7.0) * 0.5;
}
}
}
float getCorrectedPressure(int x, int y, float raw) {
return raw / sensitivityMap[x][y];
}
};
재료 특성
기판 재료
- PET (Polyester): 표준, 유연성 우수
- PI (Polyimide): 고온 내성
- PEN: 고강도, 치수 안정성
전도성 재료
- 카본 잉크: 표준, 저렴
- 은 잉크: 고전도성, 고가
- 하이브리드: 균형된 성능
크리프 및 히스테리시스
크리프 특성
장시간 일정 압력 유지 시 저항 변화:
| 시간 | 저항 변화 | 대책 |
|---|---|---|
| 1초 | 0% | - |
| 10초 | 2% | - |
| 1분 | 5% | 동적 측정 |
| 10분 | 10% | 주기적 해제 |
| 1시간 | 15% | 재교정 |
히스테리시스
압력 증가/감소 시 경로 차이:
- 일반적 수준: 5-10%
- 개선 방법:
- 프리로딩
- 소프트웨어 보정
- 반복 측정
응용별 선택 가이드
센서 선택 매트릭스
| 응용 분야 | 권장 센서 | 주요 고려사항 |
|---|---|---|
| 터치 버튼 | QA6P, RA9P | 작은 크기, 높은 감도 |
| 그립 센서 | RA18 | 중간 크기, 내구성 |
| 체중계 | MDXS-16 | 넓은 면적, 높은 하중 |
| 로봇 손 | RA12P | 유연성, 빠른 응답 |
| 의료 기기 | RA30P | 정확도, 안정성 |