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NotaPublicado: Dom Mar 26, 2017 1:22 pm 
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Registrado: Dom Feb 11, 2007 10:16 pm
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En robótica se utilizan todo tipo de sensores de presión y de flexión, y entre los que han aparecido hace poco tiempo son los llamados "de flexorresistencia", formados por una cinta flexible de cierta longitud que tiene serigrafiada una resistencia de características especiales, cuyo valor cambia de forma más o menos proporcional al flexionar la cinta. Estos sensores se utilizan por ejemplo en los "guantes sensibles", que te los pones y mediante el movimiento de abrir o cerrar la mano puedes controlar el mismo movimiento en una mano robótica. Supongo que tales sensores también se podrían utilizar para medir pesos, aunque ignoro la estabilidad de las lecturas que puede dar frente a cambios de temperatura o a flexiones constantes...

Pues bien, estos sensores se pueden encontrar en ebay de todos lo tipos y medidas, desde pocos centímetros de longitud hasta más o menos treinta centímetros. Pero tienen un problema: son caros, con precios que oscilan entre los 10 y los 40 €, y como por ejemplo se tenga que "sensorizar" un guante, la broma nos puede salir por más de 100 €...

...Además está el placer del DIY (el "Do It Yourself" o "hágalo usted mismo"), sin el cual a buen seguro, muchos no estaríamos aquí. Por este motivo he estado pensando en la manera "casera" de fabricar un flexosensor. En principio pensé en un pequeño potenciómetro deslizante activado por un hilo que se pondría tirante al doblarse el soporte flexible... pero es un sistema algo chapuza, abultará mucho y tanto la variación de resistencia como el margen dinámico pueden ser insuficientes...

...Entonces se me ocurrió un principio distinto. ¿y si tomamos una fibra óptica "mala" y le aplicamos un emisor de luz en un extremo y un captador en el otro? ¿la señal no debería caer en grado apreciable al doblarla?

Como fibra óptica "mala" he utilizado trozos de unos 8 cm de longitud de hilo de nylon del que se utiliza para colgar cuadros. Este hilo tiene 2 mm de diámetro y naturalmente es muy flexible. Como emisor y receptor he utilizado los componentes de uno de estos típicos sensores de final de carrera en forma de U, el diodo emisor de infrarrojos y el fotodiodo o fototransistor receptor, y los he pegado con epoxi transparente para unir las caras ópticas y cianocrilato para reforzar en ambos extremos del hilo, al que naturalmente, como al emisor y al receptor, he metido en funda termorretráctil para evitar la influencia de la luz ambiente... Y la cosa ha funcionado. Alimentando el diodo emisor con 20 mA, y el "receptor" conectado a un téster en modo óhmetro, al doblar el hilo de nylon la resistencia medida pasaba de 1 a 5 Mohms para un ángulo de doblez de 180º, con una proporcionalidad que parecía buena y un buen retorno al valor inicial...

La segunda prueba la he hecho prescindiendo de la resina epoxi para pegar el hilo a los elementos terminales, pegando en cambio dos pequeñas tuercas de 2 mm. al emisor y al receptor y haciendo "rosca" de esta medida en los extremos del hilo de nylon con una pequeña "hembra de rosca" que me he fabricado... Y el resultado de esta conexión ha sido mucho mejor, la variación ha bajado el pedestal y ha subido el margen dinámico, ahora entre 100 y 900 Kohms...

Y la tercera prueba la he realizado utilizando un diodo de infrarrojos de mando a distancia, sin duda más potente, en vez del emisor original, mejorando muchísimo la sensibilidad a la flexión, que ahora va desde 10 K hasta los 200 K. manteniendo buena proporcionalidad y un excelente retorno al punto de origen.

Sin duda serán necesarias más pruebas, ya que algunos trozos de hilo con algo de curvatura previa parecen presentar un extraño efecto asimétrico en su "resistencia óptica", que no es mínima estando recto, si no con cierta doblez en el mismo sentido de la original, e incluso algo mayor a ésta. Otro efecto óptico se reveló al contraer el tubo termorretráctil con un mechero, ya que el nylon se calentó y tanto el valor "pedestal" como la dinámica, cambiaron de golpe, supongo que por modificar las tensiones internas del material que a su vez alteran los índices de refracción puntuales...

En fin, la idea como sensor de flexión parece aprovechable, y además abre la curiosidad a algunos fenómenos de transmisión de luz en medios, digamos, "semiconductores"...

Más tarde colgaré algunas fotos del sistema...

Saludos a todos

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NotaPublicado: Dom Mar 26, 2017 3:59 pm 
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Registrado: Dom Feb 11, 2007 10:16 pm
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Partiendo del led y del fototransistor de un final de carrera por infrarrojos y de pequeñas tuercas empotrables de rosca 2 mm...

Imagen


...y de hilo de nylon de 2 mm. para colgar cuadros, y de un improvisado "roscador" fabricado en 5 minutos...

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...hago unos 2 mm de rosca en cada extremo del hilo...

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...ver del detalle algo ampliado de la rosca en el hilo de nylon...

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...y del mismo con la tuerca insertada. Una de estas tuercas irá pegada con cianocrilato al emisor de infrarrojos y otra al receptor...

Imagen


Las tres piezas del sensor "flexóptico" (como se me ha ocurrido bautizarlo). Siendo independientes me permitirá ir haciendo pruebas cambiando los componentes activos y la longitud del hilo

Imagen


El sensor montado. Con este tercer modelo he obtenido una excelente respuesta a la flexión, de 10 a 200 Kohms, desde el estado de reposo hasta los 180º, es decir, doblado en forma de U...

Imagen


Saludos a todos

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NotaPublicado: Dom Mar 26, 2017 4:16 pm 
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Excelente idea, y que simple. Seguro lo utilizaré en algún momento. Muy buen invento

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NotaPublicado: Dom Mar 26, 2017 5:09 pm 
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Exelente Anilandro! ImagenImagenImagen
Abre muchas posibilidades de uso... Imagen


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NotaPublicado: Dom Mar 26, 2017 6:26 pm 
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Gran idea , buen trabajo!

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Saludos.


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NotaPublicado: Dom Mar 26, 2017 7:12 pm 
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Gracias. Ahora, una vez controle el tema conseguir que la mínima "resistencia óptica" del hilo coincida con éste en posición recta, intentaré disminuir al mínimo el tamaño de los elementos activos de ambos extremos, y colocaré el emisor en el extremo saliente, alimentándolo a través de dos pequeños cables escondidos dentro de la funda termorretráctil, para que todos los contactos estén en el mismo lado y el dispositivo sea más fácil de instalar sobre cualquier soporte... También me gustaría probar con hilo de nylon más delgado...

Hoy he disminuido la mínimo el tamaño de un diodo emisor IR, limándolo justo hasta los electrodos y puliendo luego la parte frontal para que no tenga pérdidas por opacidad, pero incluso así lo considero demasiado grande. Mañana, en el trabajo, recogeré algunos teléfonos móviles viejos que están para reciclaje y podré extraer los diodos IR SMD, tanto emisores como receptores, supongo que estos ya van a tener el tamaño que necesito.

En ebay sin duda puedo encontrar de todo, pero las cosas de China tardan casi un mes en llegar... y en mi isla, en que sólo hay una pequeña tienda de electrónica, está descartado encontrar nada que no sea de uso corriente...

Un saludo a todos

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NotaPublicado: Dom Mar 26, 2017 10:05 pm 
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Registrado: Mar May 26, 2009 9:39 pm
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Pues parece muy interesante; y aunque no sea lineal, solo con que sea repetitivo es suficiente.

Saludos.

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Todos los españoles tienen el deber de trabajar y el derecho al trabajo.
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y ...han pasado del gris al amarillo, con la mala suerte que trae este color.


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NotaPublicado: Dom Mar 26, 2017 10:49 pm 
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Registrado: Dom Feb 11, 2007 10:16 pm
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Ubicación: Islas Baleares, España
Aún no he podido comprobar el grado de linealidad que pueda tener, así que no tengo ni idea de cual será, pero las desviaciones siempre se pueden compensar. La repetibilidad es el quit de la cuestión. Por otra parte, este tipo de sensores no se suelen utilizar para medidas absolutas de precisión, como con las galgas extensiométricas, si no con sistemas más o menos autorregulados dotados de feedback...

...estaba pensando en una pinza robótica movida por servos, en que el consumo medio del servo sea una medida de la presión que ejerce sobre el objeto, que a su vez indica a la "mano de referencia" mediante una contrafuerza o una vibración, dicha presión... no sé, es una idea...

Saludos

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NotaPublicado: Lun Mar 27, 2017 12:14 am 
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Registrado: Lun Sep 23, 2013 11:06 pm
Mensajes: 1309
País: Argentina
Ciudad: Bernal/Buenos Aires
Tienes emisor y receptor de 3mm incluso de 2mm (pero unos 3 de ancho en las patillas), para las conexiones x dentro del tubo termocontraible, puedes usar cable litz de una bobina de AM en desuso, o de algun auricular.

Imagen


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NotaPublicado: Lun Mar 27, 2017 12:49 am 
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Registrado: Mar Dic 14, 2010 9:50 pm
Mensajes: 1196
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Ciudad: Madrid
Hola,

Estoy dándole vueltas y creo que puede tener sentido el hecho de que la máxima señal no se reciba cuando la fibra está completamente recta. Los fotones que llegan al receptor no son sólo los que han sobrevivido a la absorción y dispersión en el medio, sino los que tampoco han abandonado éste por las paredes.

Según la longitud y diámetro de la fibra podemos imaginar que muchos fotones se propagan en zig zag rebotando en las paredes internas de un tubo. Pero este rebote depende del ángulo con que inciden en la pared (que n es un espejo metálico, sino que es la interfase entre dos medios transparentes.

Aquellos fotones que lleguen con un ángulo inadecuado atravesarán la pared hacia el exterior y nunca podrán alcanzar el receptor. Se han 'salido por la tangente' y ello explica el funcionamiento del medidor.

Según los ángulos de emisión del diodo y de la alineación del haz con la entrada en el conducto, así como de los parámetros dimensionales (relación entre longitud y diámetro de la fibra con la longitud de onda) no parece descabellado que pueda ocurrir que la máxima intensidad no se consiga cuando la fibra se encuentre en la posición más recta.

Además, dices que algunos trozos de fibra presentan ciertas tensiones internas que los mantienen curvos en su estado de reposo. Estas tensiones afectan al índice de refracción que, por lo tanto, no es homogéneo en todo el trayecto. Entonces es posible que el 'tubo' o guía ondas con menores pérdidas ópticas se consiga cuando la fibra se encuentra en estado más relajado mecánicamente. Al estirar el hilo, las tensiones internas deforman el camino óptico y aumentan las pérdidas.

Si necesitas que la máxima intensidad recibida coincida con el estiramiento perfecto de la fibra, como primera opción yo probaría a elegir fibras sin tensiones (no sé si pueden eliminarse calentando y enfriando muy suave y lentamente mientras se mantiene estirada, por ejemplo en un horno) y, como segunda opción, variando muy ligeramente el ángulo de entrada en la fibra del haz luminoso, o incluso la salida de éste hacia el sensor. Cambiar la longitud de onda luminosa, los tamaños de la guía, el índice de refracción de ésta, etc. también pueden ayudar.

Muy lejos me quedan los estudios de propagación de señales a través de una fibra y cómo afectan todos los parámetros dimensionales y geométricos a las pérdidas de propagación, así que no soy capaz de aventurar cuál es la configuración idónea, y menos a estas horas de la madrugada. Pero intuyo que, manteniendo fijos el resto de parámetros, cuanto más fino sea el hilo su comportamiento se asemejará más a una guía ideal transmitiéndose la luz en un menor número de modos, por lo que empeorará su eficacia como medidor de la curvatura del recorrido.

Un saludo

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Sapere aude


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