KE0117 Keyes 薄膜压力传感器(焊盘孔) 使用教程#

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1. 传感器介绍#

薄膜压力传感器(Force Sensitive Resistor, FSR)是一种能够随施加压力变化而改变其阻值的器件。无压力时传感器阻值较大(接近无穷大),随着外力/压力的增大,传感器阻值减小。该类传感器通常具有厚度薄、灵活度高、响应速度快等优点,可应用于电子秤、智能检测、防撞安全设计等。

Keyes 薄膜压力传感器(焊盘孔)红色环保版将感压膜封装在一个红色 PCB 上并留出焊盘孔,方便集成到 DIY 项目或其他相关测力应用中。


2. 特点与优势#

  1. 超薄柔性:适应多种外形结构,可弯折一定角度;

  2. 阻值随压力线性或近似线性地变化:易于对接模拟电路或 MCU;

  3. 快速响应:对外力变化反应灵敏,可用于实时监测;

  4. 低功耗:本身为阻值元件,无需供电,只在测量时有微量电流;

  5. 安装简便:Keyes PCB 上提供焊盘孔,可快速连接杜邦线或焊接引线。


3. 规格参数#

以下为常见薄膜压力传感器的通用参考,实际以 Keyes 官方参数为准:

  • 外形尺寸:传感器感应区薄,可根据 PCB 外形略有差异

  • 量程:一般可检测从几十克到数千克的压力(需查看具体量程说明)

  • 输出阻值范围:无压力时阻值可达数百 kΩ~MΩ 级别;当压力增大到上限时,阻值可降至几百欧姆~几千欧姆

  • 工作温度:-30℃~+70℃(不同厂家型号略有出入)

  • 封装形式:Keyes 红色环保 PCB,上方焊盘孔


4. 工作原理#

  1. 基本原理:薄膜材料在受力后其导电颗粒压缩,内部呈现较小电阻;在无力状态下导电颗粒分散,阻值较大;

  2. 检测方式:常常采用电阻分压电路,将感应到的阻值转换为模拟电压,再由主控 ADC 读取;

  3. 输出随压力递增:通常表现为输入压力越大,输出模拟量越高(需根据电阻分配电路方向而定)。


5. 接线与接口说明#

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由于薄膜压力传感器本身仅为两端阻值变动的器件,Keyes PCB 焊盘孔上可能标注为常规引脚,如:

  • 两端焊盘:无特定极性,都可作为电阻两端。

  • 需要外部电路:常见做法是与一个固定电阻(Rf)串联组成分压器,再将中点电压送入Arduino的模拟输入。

示意电路如下:

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Rf 一般可选 10kΩ 或根据需求自行调整,以在预期压力范围内得到合适的电压输出。


6. 示例代码#

以下示例使用 Arduino UNO,通过分压电路将传感器输出接至 A0 引脚,并在串口打印当前检测到的电压值,进而反映压力大小。

/*
  示例功能:读取薄膜压力传感器电压,并将数值打印到串口监视器。
  接线:薄膜压力传感器 + 10kΩ 电阻分压 => A0
*/

const int sensorPin = A0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(sensorPin, INPUT);
}

void loop() {
  int sensorValue = analogRead(sensorPin);     // 0 ~ 1023
  float voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0);  // 5V系统下转换电压

  Serial.print("Sensor Value = ");
  Serial.print(sensorValue);
  Serial.print(" / Voltage = ");
  Serial.print(voltage);
  Serial.println(" V");

  delay(500);
}

若使用 3.3V 供电或其他量程,请相应修改电压换算或校准。


7. 实验现象#

  1. 无压力:传感器阻值很大,分压电压接近 0V 或 5V(取决于电路配置),串口数值较小或接近满量程;

  2. 轻压力:传感器阻值开始减小,电压发生可观察的变化;

  3. 较大压力:传感器阻值显著降低,输出电压接近分压区间的极限值;

  4. 线性度:实际量程内可能近似线性,也可能有非线性段;可用实验标定法做较准确的映射。

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8. 注意事项#

  1. 量程与标定:若需得到准确力值,需要进行标定(将已知重量/力对照传感器输出),建立映射关系;

  2. 避免过载:使用时应避免超过传感器的最大受力上限,以免损坏感压膜;

  3. 温度影响:环境温度过高或过低可能影响电子特性,可在精密场景下做温度补偿;

  4. 电路噪声:高增益或高灵敏度测量时,须注意布线简洁并适当滤波;

  5. 灵敏度不均:薄膜压力传感器对不同接触面积或施力点位置反应略有差异,可通过结构设计改进施力方式。


9. 参考链接#