Test and fabrication of piezoresistive sensors for contact pressure measurement

Abstract

El uso de sensores de presión de contacto se ha popularizado en diferentes disciplinas de la ingeniería en los últimos años. Se utilizan en la caracterización de llantas para vehículos, rodamientos, túneles de viento, diseño de prótesis, análisis ergonómicos, entre otras áreas. Estos sensores, son diseñados con materiales que poseen ciertas propiedades tales como piezoelectricidad, piezorresistencia y capacitancia variable; sin embargo, la característica más usada es la piezorresistencia. En este artículo se describe la fabricación de tres sensores de presión diferentes usando materiales piezorresistivos. Adicionalmente, se realizó un estudio técnico comparativo incluyendo un sensor comercial usado como punto de referencia con el fin de seleccionar el material idóneo para medir presión por contacto. La repetibilidad y la histéresis de cada sensor fueron evaluadas en una prueba de respuesta a la carga realizada varias veces. También se llevó a cabo una prueba de desviación en el tiempo para evaluar estabilidad de la medición de un peso muerto. Los materiales como la tela o tinta piezoresistiva muestran ser adecuados para aplicaciones en las que haya deformación y se necesite de sensores flexibles, el Velostat es el menos preciso pero adecuado para aplicaciones básicas y en las cuales no se necesite de mucha resolución. Finalmente se presentan recomendaciones respecto al tipo de material que se debe utilizar en sensores de presión para diversas aplicaciones en ingeniería en general y en el campo biomédico en particular.

Keywords

• efecto piezorresistivo
• presión de contacto
• repetibilidad
• histéresis de sensor
• prueba de desviación en el tiempo