WisBlock Sensor RAK12016 Гибкий резистивный датчик

Плоский резистивный одноосевой датчик изгиба RAK12016 WisBlock Flex Sensor Spectrasymbol FS-L-0095-103-ST входит в серию продуктов модульного конструирования цифровой программируемой платформы WisBlock, ориентированной на создание быстрособираемых систем сверхкомпактного электронного оборудования с низким энергопотреблением, обладающих возможностью последующей модернизации с применением метода произвольного реконфигурирования аппаратной или программной части. Платформа WisBlock уверенно демонстрирует себя надёжной и одновременно низкозатратной опорой для лёгкого, быстрого, и качественного решения множества задач в области развития и интеграции современных IoT-технологий. Поддерживаемая разработчиками и мировым сообществом, платформа имеет внушительный спектр функциональности, и прекрасно подходит для воспроизводства различных устройств от единичного количества до серийных масштабов. Полностью открытая для изучения, платформа WisBlock предоставляет возможности проектирования и встраивания индивидуальных модулей. Среди прочих выгодных достоинств, платформа WisBlock располагает управляемой системой питания, определяющей наиболее эффективное расходование энергоресурсов автономных приложений.

Технические характеристики

• Модель: RAK12016_VA Flex Sensor Spectrasymbol FS-L-0095-103-ST (SKU: 110054)
• Напряжение питания: 3.3 В DC
• Датчик: FS-L-0095-103-ST SPECTRASYMBOL
• Технология: одноосевой, резистивный
• Угол изгиба, макс.: 180° в одном направлении
• Cопротивление в прямой плоскости: 10 кОм ±30%
• Cопротивление в макс. изгибе: более 20 кОм
• Износостойкость: более 1.000.000 циклов
• Разъём присоединения: JST PH2.54
• Чип АЦП: 12-бит ADC121C021CIMM/NOPB Texas Instruments
• Точность измерения, мин.: 1°
• Интерфейс: I2C, GPIO
• Порт подключения: WisIO 40-pin
• Температура эксплуатации: -35°С ~ +80°С
• Размеры
  • модуля WisIO: 15 х 25 мм
  • гибкого сенсора: 112.24 х 6.35 мм

Комплектация

• Плата с АЦП RAK12016 WisBlock Flex Sensor - 1шт
• Гибкий плоский датчик изгиба Spectrasymbol FS-L-0095-103-ST - 1шт

WisBlock Flex Sensor RAK12017 представляет собой модуль с гибким датчиком на основе переменного печатного резистора Spectrasymbol FS-L-0095-103-ST. За счёт изменения сопротивления в процессе деформации собственной плоской рабочей зоны, имеющей длину около 10 см, датчик позволяет производить измерения механических изгибов множества твердотельных объектов. Выполненный в виде тонкой полосы с односторонним расположением чувствительных к изгибам токопроводящих углеродных элементов, датчик способен изменять сопротивление лишь в одной осевой плоскости с углом 1-180°, и только в одном направлении. Гибкий датчик деформации дополнен буферным фильтром для снижения ошибок значений импеданса на выходе контура делителя напряжения. Информация об выходном аналоговом сигнале от гибкого резистивного датчика преобразуется АЦП ADC121C021 в цифровой формат и храниться в его памяти, откуда считывается процессорным модулем WIsCore через интерфейсную шину I2C. В паре с 12-битным аналого-цифровым преобразователем АЦП, модуль RAK12016 Flex Sensor обеспечивает высокую точность измерений угла изгиба контактной поверхности вплоть до 1 градуса.

RAK12016 Flex Sensor прекрасно подходит для проектов создания человеко-машинного интерфейса, с прикладыванием датчика к пальцам рук. Гибкий резистивный датчик идеален для приложений безопасности на производственных линиях, в системах обнаружения изгибов оборудования под нагрузкой. Он также находит успешное применение в робототехнике, автомобилестроении, медицине, и других областях.

Основы и механики гибкого датчика

Пример функционирования одноосевого резистивного гибкого плоского датчика изгиба. Внутренний импеданс датчика с номиналом 7-13кОм постепенно нарастает (до двухкратного значения) с увеличением угла изгиба 0° до 180°, или спадает, когда угол изгиба уменьшается в обратную сторону от 180° до 0°.

Функциональное определение выводов 40-контактного разъёма модуля RAK12016

• NC - нет подключения
• 3V3_S - 3.3-вольтовое напряжение питания, управляемое ядром WisBlock Core
• GND - общий, заземление
• I2C1_SCL - вывод тактового сигнала цифровой шины I2C
• I2C1_SDA - вывод передачи данных цифровой шины I2C
• ALERT(IO5) - вывод GPIO, индикатор достижения значений высокого и низкого программируемых порогов измеряемого напряжения

По умолчанию, адрес обращения к датчику RAK12016 Flex Sensor в синхронной цифровой шине I2C — 0х54h.

Образец монтажа

Модуль RAK12016 спроектирован для установки в слот любой базовой платы платформы WisBlock, кроме миниатюрной RAK19003 Mini без порта WisIO. Прямое подключение гибкого резистивного датчика изгиба RAK12016 к 40-контактному разъёму WisIO базовой платы WisBase не во всех случаях может оказаться эффективным с точки зрения конструирования конечного варианта WisBlock-приложения. Модуль легко присоединяется к базовой плате с помощью 120-миллиметрового плоского гибкого печатного шлейфа (RAK19008), когда требуется нетиповое соединение основных компонентов.

На лицевой стороне RAK12016 и прочих съёмных модулей WisBlock присутствует шелкографическая метка, указывающая на область приложения механического усилия для безопасного извлечения модуля из разъёма. Эта метка находится рядом с коннектором.

На изображении показан способ крепления RAK12016 к верхней стороне RAK5005-O.

Электрическая принципиальная схема резистивного датчика изгиба RAK12016

Физические размеры, мм

Программное обеспечение

1. Примеры программирования гибкого резистивного датчика RAK12016 WisBlock Flex Sensor
2. Библиотека RAK-MQx-Library для АЦП преобразования ADC121C021 TI, совместимая с Arduino IDE

Техническая документация

1. Спецификация гибкого сенсора FS-L-0095-103-ST Flex Sensor SPECTRASYMBOL (англ., PDF, datasheet)
2. Спецификация АЦП ADC121C021 TI (англ., PDF, Datasheet)
3. Характеристики коннекторов FBB (.PNG)
4. Краткое руководство пользователя RAK12016 WisBlock Flex Sensor Module

Полезные ссылки

1. Репозиторий исходного кода WisBlock на сайте GitHub
2. Краткое руководство пользователя системы WisBlock
3. Руководство по дизайну индивидуальных сенсорных WisIO модулей