Sensori a film sottile

Misura di forza in spazi dove nessun altro sensore entra

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I sensori a film sottile misurano la forza applicata tra due superfici con uno spessore complessivo inferiore al decimo di millimetro. Sono circuiti stampati flessibili in cui la resistenza elettrica varia in modo proporzionale al carico: applicando una forza crescente la resistenza diminuisce, e la conduttanza restituisce una risposta sostanzialmente lineare. Questa architettura li rende adatti a tutte le applicazioni in cui la strumentazione tradizionale non trova spazio, altera la meccanica del sistema o introduce una massa non tollerabile. Trovano impiego sia in fase di prototipazione e ricerca, sia come componente integrato in prodotti destinati alla produzione di serie.

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Come funziona un sensore FSR


Un sensore FSR, acronimo di force sensing resistor, è un resistore la cui conducibilità dipende dalla pressione meccanica esercitata sulla superficie attiva. A riposo la resistenza è molto elevata; il contatto tra gli strati conduttivi aumenta progressivamente con il carico, riducendo la resistenza. La lettura richiede un circuito di condizionamento semplice e un assorbimento contenuto. La risposta va sempre calibrata sul campo di forza e sulla geometria di applicazione previsti.

Sensore a film sottile integrato in dispositivo compatto

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Tipologia

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A101

Sensore forza miniaturizzato con area sensibile da 3,8 mm
Sensore forza miniaturizzato con area sensibile da 3,8 mm

ESS102

Sensore forza da 6,1 mm per umidità e calore
Sensore forza da 6,1 mm per umidità e calore

A201

Sensore forza accorciabile con tre campi da 4,4 a 445 N
Sensore forza accorciabile con tre campi da 4,4 a 445 N

HT201

Sensore forza per alte temperature fino a 204 gradi
Sensore forza per alte temperature fino a 204 gradi

A301

Sensore forza da 25,4 mm per integrazione in serie
Sensore forza da 25,4 mm per integrazione in serie

ESS301

Sensore forza da 25,4 mm resistente a umidità e calore
Sensore forza da 25,4 mm resistente a umidità e calore

A401

Sensore forza con area sensibile da 25,4 mm di diametro
Sensore forza con area sensibile da 25,4 mm di diametro

A502

Sensore forza quadrato con area sensibile 50,8 x 50,8 mm
Sensore forza quadrato con area sensibile 50,8 x 50,8 mm

Kit OEM

Kit di sviluppo OEM
Kit di sviluppo OEM

Quickstart Board

Per integrazioni OEM
Per integrazioni OEM

Sistema WELF™ 2

Sistema wireless per misura forza fino a 65 metri
Sistema wireless per misura forza fino a 65 metri

Sistema ELF™

Sistema di misura forza su PC fino a 16 punti simultanei
Sistema di misura forza su PC fino a 16 punti simultanei

Dove si utilizzano


La geometria piatta apre applicazioni precluse alle celle di carico. In ambito biomedicale i sensori vengono integrati in dispositivi indossabili e strumenti chirurgici, dove ingombro e peso sono vincoli progettuali stringenti. Nell'automotive e nell'elettronica di consumo servono per rilevare contatto, presenza o superamento di soglia. In ambito industriale trovano impiego nel monitoraggio di forze di serraggio e nelle verifiche di distribuzione del carico, anche in versioni per alte temperature.

Criteri di selezione


La scelta parte dal campo di forza atteso e dalla geometria dell'area sensibile, che deve corrispondere alla zona effettiva di applicazione del carico. Vanno poi valutate la temperatura di esercizio, la ripetibilità richiesta e la modalità di terminazione elettrica compatibile con l'elettronica di lettura. Per applicazioni in serie conta anche la disponibilità di versioni personalizzate, con forma e sensibilità definite sul progetto anziché adattate a un formato standard.

Sensore a film sottile flessibile per misura di forza
Sensori a film sottile in diverse geometrie e dimensioni

Dalla scelta all'integrazione

Individuare la tecnologia corretta è solo il primo passo: l'integrazione richiede calibrazione, condizionamento del segnale e verifica sul campo. Rappresentiamo in Italia i produttori di questa tecnologia e affianchiamo i team di progettazione dalla definizione delle specifiche fino alla validazione del prototipo. Valutiamo insieme il campo di misura e i vincoli meccanici della vostra applicazione per definire la configurazione più adatta.

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Misura puntuale o distribuita

Il film sottile risponde a due esigenze diverse. Quando serve conoscere l'intensità della forza in un punto definito si utilizza un sensore singolo, con area sensibile dimensionata sul contatto. Quando invece interessa come il carico si ripartisce su tutta la superficie servono matrici di elementi sensibili: è il campo della misura di pressione distribuita, con applicazioni specifiche in ricerca e sviluppo e in biomeccanica. Tecnologie complementari nel principio costruttivo, distinte nell'obiettivo di misura. Per la deformazione strutturale il riferimento sono invece gli estensimetri per integrazione, mentre le altre tecnologie per la misura del carico restano nella categoria di appartenenza.

FAQ

Un sensore a film sottile è un dispositivo per la misura della forza costituito da un circuito stampato flessibile di spessore inferiore al decimo di millimetro, in cui la resistenza elettrica varia in funzione del carico applicato. Viene inserito direttamente nel punto di contatto tra due superfici senza modificarne in modo apprezzabile la meccanica.

Un sensore FSR è un resistore sensibile alla pressione, sottile e flessibile, adatto all'integrazione in spazi ridotti e con basso assorbimento. Una cella di carico offre accuratezza superiore e stabilità nel tempo, ma ha ingombro e massa che ne impediscono l'inserimento in dispositivi compatti. La scelta dipende dal vincolo dominante: precisione assoluta o compatibilità geometrica.

Sì, i sensori a film sottile richiedono calibrazione da parte dell'utilizzatore. La risposta va determinata sperimentalmente applicando carichi noti nelle condizioni reali di impiego, perché il comportamento dipende dalla geometria del contatto, dal materiale delle superfici e dalla temperatura di esercizio.

Sì, esistono versioni di sensori a film sottile progettate per operare oltre i limiti dei modelli standard, con materiali e adesivi selezionati per la stabilità termica. Sono impiegate in processi di saldatura, stampaggio e trattamento termico, dove la misura deve avvenire in prossimità di fonti di calore.

Sì, la tecnologia a film sottile consente la produzione di sensori con forma, dimensione e campo di forza definiti sul progetto. La personalizzazione riguarda l'area sensibile, il tracciato dei collegamenti e la terminazione elettrica, ed è la soluzione tipica quando il sensore deve essere integrato in un prodotto destinato alla serie.

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