Hackaday.io上可穿戴设备的项目-压阻传感器矩阵

脑图

项目简介：高速，高灵敏度的压阻传感器矩阵，可提供与假体贴合有关的定量信息。

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描述

这个项目的动机来自我班上一个学生Chris，他的膝盖以下截肢并且戴了假肢。克里斯的假肢通常会很痛苦，需要去看专科医生来调整身体。通常，这些调整不能解决问题，需要更多的访问。结果，克里斯在面包板上开发了一种单通道压力传感器应用程序，该应用程序提供有关压力量的定量信息。当克里斯向我展示此设备时，我告诉他，虽然它很棒，但我认为我们可以做得更好。这个项目有几个要求。传感器需要尽可能少地干扰残肢与假肢之间的配合。传感器应具有尽可能多的通道。传感器应易于连接到数据采集系统。传感器应该便宜。该传感器应能够与普通的8位微控制器接口。

细节

当我开始这个项目时，我从LattePanda的Marco Reps视频Hi-Res压力传感器矩阵中获得了很多启发。由于我们的应用程序需要更小的矩阵，因此我们决定使用柔性PCB来布置传感器线和接口连接器。压阻材料市场上有几种选择。我们选择了Velostat和另一种类型作为起点。传感器矩阵的组件如下图所示-请注意，图中显示了两个压阻样本，一次只夹在一对挠性PCB之间。

单个PCB可以用作传感器矩阵的顶部或底部。只需要一张压阻材料。

由于成本是一个问题，因此我寻求一种方法来使单个柔性PCB用作矩阵的顶部和底部。解决方案是只用一半的手指将连接器的手指对称地放在PCB两侧的对角线上

（左）我使用Coreldraw确定传感器矩阵的尺寸。（中心）这使我能够测试连接器指的对称性。（右）EAGLE CAD中的连接器指状件的详细视图。

为了测量电阻，需要以接口板形式的一些模拟巫术。如下图所示。

传感器矩阵借助接口板测量行/列交点处的电阻。该接口可帮助微控制器对矩阵进行行扫描。

一旦接口板开始运行，我就将其连接到我在课堂上使用的PIC 18F26K22开发板。使用随附的SD卡，我们可以记录几天的压力传感数据。下图显示了完整的原型。

我为第一个原型使用了一个开发板。开发板包含许多本项目未使用的外围设备。打扰了老鼠的电线巢，它们将在下一个版本中被淘汰。

我的主要目标之一是表征传感器元件的频率响应，以便我们知道带宽并因此知道我们可以可靠观察到的现象。为了实现这一目标，我建立了一个小型测试平台，该平台来自2020系列T型槽铝挤压和激光切割丙烯酸。螺线管由外部电路驱动。使用传感器矩阵下方的刻度和螺线管头的尺寸，我们可以确定施加到矩阵的压力。这使我们可以将电阻读数转换为PSI。

我建立了一个小型测试台，该测试台使用螺线管向传感器矩阵施加压力。利用螺线管头的小尺寸和已知横截面，我们可以得出等效压力。