まほろば

感圧センサースイッチ

投稿者:マーチン  2021年5月31日 
カテゴリ:上肢障碍者向け::スイッチとおもちゃ

 感圧センサーを使って、ほとんど指を動かすことができなくても操作できるスイッチを作りました。センサーに軽く触れているだけでは作動せず、力を入れるとスイッチがONになり、力を抜くとOFFになります。ONになる力は、20gから80gまで調整可能です。センサーから指を離さなくてもOFFになるのが、タッチセンサーとは違うところです。指先か、指の間に挟んで操作できます。
 USB-ACアダプタ(500mA以上) やPCのUSBポート から給電します。USBケーブル(A-MicroB) が必要です。

 両面テープ付きのスポンジ(隙間テープ)で挟むと、滑らなくていい。

●動画



●購入品


●感圧センサー

スイッチサイエンス 感圧センサー(円形・小)
ALPHA Membrance Force Sensor MF01-N-221-A04

  • 無負荷時抵抗:20kΩ
  • 感圧レンジ:約10~1000 g(0.1~9.8 N)
  • 感圧エリア:直径10.2 mm
  • 製品寿命:100万回

●電子回路

◆回路図

 標準的な「非反転式ヒステリシスコンパレータ」(https://www.njr.co.jp/electronic_device/faq/10087.html) に、フォトリレーを介した出力を追加しただけのシンプルな回路です。

◆特性

 以下の表のような抵抗を選択すると、このような特性になります。
部品名R0R1R2R3R4R5VR
抵抗値 [kΩ]1001010012.2110

◆配線図

 45×45㎜のブレッドボード配線のユニバーサル基盤を使って配置しました。

●製作方法

(1)スズメッキ線 で配線する。基板の左右方向に電源ラインが走っています。

(2)背の低い部品からはんだ付けをする。

(3)これで基板は完了。(LEDの足元に、アイロンビーズを挿入したけど、ほとんど意味なし)

(4)3Dプリンタで作成した部品で、感圧センサーの根本を挟み、熱収縮チューブを被せる。

(5)ケースに数か所穴をあける。

(6)感圧センサーの電線を緑色のターミナルに、オーディオプラグの電線を青色のターミナルに差し込んでネジで固定する。両電線を結束バンドで結ぶ。

(7)基板の下にスペーサーを挟んで、M3ネジ2本でケースに固定する。

(8)ケースにカーボン調シートを貼れば完成。

●調整方法

(1)ケースの1辺だけ、開けられる場所がある。

(2)可変抵抗を右にいっぱい回す。指でも回せますが、マイナスドライバーを使った方がやりやすい。

(3)感圧センサーを一度押すと、LEDが点きっぱなしになる。その後、LEDが消えるまで左に回す。

(4)その位置から、さらに少しだけ左に回すと、最小荷重(約20g)で動作します。
 左に回すほど大きな荷重で動作するようになります。最大荷重は約80g

●テスト中

 ブレッドボードを使って、回路が正しいかを、抵抗値の選択はよいかを確認しているところ。最初にトライしたときは、大きな勘違いを見つけました。 (^^;)

●電源

(1)充電用ACアダプタ
  下図左は、古いデジカメ用の充電器。(電圧5V、電流550mA)
  100均で220円で販売されている「USB充電ACアダプター」も使用可。
(2)PCのUSBポート
  USB1.1、2.0規格では電流500mA
(3)乾電池式モバイルバッテリー
  下図右は、Seria で購入。片山利器製
  電圧5V、電流 約300mA(電源3.0V時)。
  エネループ使用時 電流 約200mA。

 ご注意:モバイルバッテリーの多くは、小電流では充電完了と判断してしまうため(?)に、供給をストップします。このため、今回の目的では使用できません。最初は使えていても、数分経つと切れる場合があります。