Capteurs de force FlexiForce™

Détection et mesure de contact tactile

Les capteurs piezorésistifs souples FlexiForce™ de Tekscan, quantifient la force ou la pression d'appui sur leur surface sensible (ronde ou carrée en standard) par une chute de leur résistance électrique  (technologie FSR). La conductance de ces éléments étant directement proportionnelle à l'effort de compression qui leur est appliquée, un simple montage amplificateur inverseur suffit à tirer profit de la technologie intégrable Tekscan. Les capteurs FlexiForce sont à la fois très minces et incompressibles (0,2 mm seulement) ce qui permet de les insérer là où les capteurs de force d'autres technologies ne passent pas. De plus, ils ne consommant presque pas d'énergie électrique lorsqu'ils ne mesurent pas de contact. En cela, en plus de caractéristiques de mesure qui les distinguent très nettement de toutes les autres propositions de type FSR du marché, ils sont un choix idéal pour les applications intégrées dans des objets de mesure connectés de type santé, sport ou loisir.

Capteurs de force FlexiForce™
Capteur de force piézorésistif FSR standard miniature Ø 3 mm idéal intégration IoT - Technologie Tekscan - FlexiForce™ A101

FlexiForce A101

Capteur FlexiForce™ FSR miniature Le capteur FlexiForce™ A101 est le plus petit modèle des capteurs de force piézorésistifs de la gamme standard Tekscan. Sa conception est optimisée pour la fabrication en grande série. Idéal pour l'intégration dans des objets connectés IoT, ce capteur standard est maintenu en stock pour la réalisation d'une preuve de concept sans délai. Le capteur Tekscan FlexiForce™ A101 peut être utilisé pour mesurer des forces jusqu’à 10 lbs (44 N). Le capteur FSR Tekscan miniature FlexiForce™ A101 est compatible avec les électroniques pour prototypage et intégration FlexiForce Prototyping Kit et Quickstart Board.  Il peut aussi être utilisé avec le système de mesure de force sur PC Windows FlexiForce ELF™ ou à l'aide d'un simple un simple multimètre.
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Capteur de force piézorésistif FSR OEM +80°C - 90 %Hr Tekscan - FlexiForce™ ESS102

FlexiForce ESS102

Capteur FlexiForce™ FSR OEM +80°C - 90 %Hr (pack) Le capteur FSR FlexiForce™ ESS102 de Tekscan est idéal pour les applications en présence d'humidité et de chaleur. Il intègre l'encre piezorésistive ESS de Tekscan (Enhanced Stability Series) offrant des performances supérieures et une stabilité améliorée dans des conditions de fonctionnement étendues. Le capteur Tekscan ESS102 répond aux attentes des intégrateurs OEM ayant de fortes exigences de performance dans des conditions environnementales difficiles : industrie 4.0, automobile, dispositifs médicaux, ... Son étendue de mesure nominale de 4 N qui peut atteindre 4 kN en abaissant sa tension d’alimentation et en ajustant le gain du conditionneur de signal. Les électroniques FlexiForce Prototyping Kit et Quickstart Board sont compatibles.
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Capteur de force piézorésistif FSR standard 50 / 100 / 150 / 200 mm -Tekscan - FlexiForce™ A201

FlexiForce A201

Capteur de force piézorésistif FlexiForce™ standard Le capteur type FlexiForce™ A201 est le capteur FSR phare de Tekscan qui répond aux besoins de la plupart des utilisateurs. Il est proposé en standard dans différentes longueurs et étendues de mesure. Comme les autres capteurs de force piézorésistif de la gamme, le FlexiForce™ A201 est un capteur ultra-mince et flexible. Il est idéal pour les d'applications nécessitant des mesures de force et pression non intrusives ou dans des environnements où l'espace est limité. Le FlexiForce™ A201 est compatible avec les électroniques FlexiForce Prototyping Kit et Quickstart Board et avec le système FlexiForce ELF™ sur PC. Pour les applications où une précision de mesure optimale est attendue, nous recommandons l'utilisation des concentrateurs de force.
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Capteur de force piézorésistif FSR OEM Tekscan - FlexiForce™ A301

FlexiForce A301

Capteur FlexiForce™ idéal OEM Le capteur Tekscan piézorésistif modèle FlexiForce™ A301 est prévu pour une intégration économique de la technologie FSR Tekscan dans des produits professionnels et grand public fabriqués en grande série. Ses 3 variantes de sensibilité sont maintenues en stock pour permettre le test et la sélection rapide de la meilleure version du modèle A301 pour chaque projet OEM. Le capteur FSR FlexiForce™ A301 est compatible avec les électroniques FlexiForce Prototyping Kit et Quickstart Board. Le kit de caractérisation est une solution permettant d'appréhender dans des conditions optimales les caractéristiques de la technologie FSR Tekscan. Pour les applications où une précision de mesure optimale est attendue, nous recommandons l'utilisation des concentrateurs de force.
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Capteur de force piézorésistif FSR OEM +80°C - 90 %Hr Tekscan - FlexiForce™ ESS301

FlexiForce ESS301

Capteur FlexiForce™ FSR OEM +80°C - 90 %Hr Le modèle ESS301 est un FSR à la stabilité améliorée en température et humidité qui intègre l'encre piezorésistive Tekscan ESS (Enhanced Stability Series) offrant des performances supérieures et des conditions de fonctionnement étendues. Tekscan a développé ce modèle pour satisfaire aux exigences des intégrations où des caractéristiques de fonctionnement en température et en humidité sont requises comme les applications en automobile, sport et santé connectée. L'étendue de mesure nominale du FlexiForce™ ESS301 peut être repoussée de 4 N à 4 kN en abaissant la tension d’alimentation du capteur et en ajustant le gain de l’amplificateur de conditionnement. Les électroniques FlexiForce Prototyping Kit et Quickstart Board sont compatibles.
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Capteur de force piézorésistif FSR rond Ø 25 mm Tekscan - FlexiForce™ A401

FlexiForce A401

Capteur de force FlexiForce™ piézorésistif Ø25 mm Le FSR FlexiForce™ A401 est le capteur de force piézorésistif Tekscan standard rond qui offre la plus grande surface de mesure (diamètre 25 mm). Il est capable de mesurer des forces importantes en adaptant le gain de son circuit de conditionnement pour repousser son étendue mesure nominale de 110 N jusqu'à environ 30 kN. Le modèle A401 est compatible avec les électroniques FlexiForce Prototyping Kit et Quickstart Board. L'utilisation du kit de caractérisation FlexiForce™ est une option intéressante en vue d'une intégration de la technologie FSR Tekscan dans des conditions optimales. Un ou plusieurs capteurs A401 peuvent être utilisés avec le système de mesure FlexiForce ELF™, idéal pour les acquisitions de données de forces sur PC.
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Capteur de force piézorésistif FSR carré 50 mm Tekscan - FlexiForce™ A502

FlexiForce A502

Capteur FSR FlexiForce™ carré 5 x 5 cm Le capteur de force piézorésistif A502 est le seul modèle de FSR Tekscan standard de forme carré. Il offre une grande surface de mesure de 50 x 50 mm. Avec un conditionnement électronique adapté, le capteur Tekscan FlexiForce™ A502 fournit des mesures de force de 22 N pleine échelle jusqu'à plus de 40 kN. Pour cela, la tension d’alimentation du capteur de force doit être limitée à environ 250 mV et le gain de l'amplificateur associé doit être adapté. Comme tous les capteurs FSR de Tekscan, le FlexiForce™A502 est compatible avec les électroniques FlexiForce Prototyping Kit et Quickstart Board. Le système FlexiForce ELF™ sur PC est plus adapté pour les utilisations de la technologie FSR Tekscan dans des environnements de R&D, essais, qualité, ...
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Capteur de force piézorésistif FSR standard jusqu'à + 200°C - Modèle Tekscan FlexiForce™ HT201 pour haute température

FlexiForce HT201

Capteur de force FlexiForce™ FSR 200°C Le capteur de force piézorésistif FlexiForce™ HT201 est idéal pour les mesures de force et pression d'interface dans les applications industrielles où la température peut atteindre jusqu'à 200°C. Ultramince et flexible, le FSR FlexiForce™ HT201 peut être utilisé dans un grand nombre d’applications où un capteur non intrusif de faible épaisseur est requis comme le moulage par injection ou le thermo-scellage. Il convient aussi aux secteurs où la température peut être élevée comme dans l’automobile, l’aérospatiale, la pharmacie, l’impression, l’agroalimentaire, etc. Le FSR pour haute température modèle FlexiForce™ HT201 est compatible avec les électroniques FlexiForce Prototyping Kit et Quickstart Board et avec le système FlexiForce ELF™ sur PC.
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FlexiForce™ B201 - Capteur de force piézorésistif FSR standard pour système Tekscan ELF™

FlexiForce B201

Capteur FlexiForce™ pour système ELF™ Le modèle FSR standard B201 est prévu exclusivement pour la connexion aux électroniques USB du système FlexiForce ELF™ fonctionnant sur PC Windows. Il est similaire à la référence FlexiForce™ A201 à l'exception de sa connectique qui est spécifique. Le système Tekscan ELF™ est la solution idéale pour les mesures de force dans les environnements où l'espace disponible pour les capteurs est limité. Le capteur FSR B201 est proposé dans 3 variantes permettant d'obtenir une étendue de mesure de 450 g et pouvant atteindre 450 kg ce qui répond aux besoins de la plupart des utilisateurs. Pour les applications nécessitant une précision de mesure optimale, nous recommandons l'utilisation des concentrateurs de force.
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Intégration FlexiForce

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FAQ FlexiForce™

Conditionnement et utilisation

L'étalonnage est une étape très importante. Il existe une variabilité entre les capteurs, que l'étalonnage corrige. Lorsqu'il est réalisé dans un environnement similaire à celui de test, l'étalonnage permet d'améliorer la répétabilité et de neutraliser la dérive.

Reportez vous à notre Guide de démarrage rapide de l'étalonnage pour plus de détails.

Nous recommandons de conditionner les capteurs FlexiForce avant chaque utilisation et de les étalonner avant la première utilisation. Vous pouvez télécharger le Guide d'étalonnage rapide des capteurs FlexiForce pour plus de précisions sur ces opérations.

Vous devez toujours conditionner le capteur avant les mesures car la sortie du capteur change au cours des premiers chargements. En plaçant une charge sur le capteur avant l'étalonnage, vous vous assurez qu'il produit des résultats répétables pour votre étalonnage et vos essais. Sa courbe de dérive sera également répétable. Vous pouvez conditionner le capteur en le sollicitant à 110 % de sa charge maximale pendant quelques cycles.

En général, la réponse est "non". Les propriétés mécaniques des différents capteurs de force sont très similaires. Les matériaux polymères dont sont composés ces capteurs commencent à se déformer plastiquement autour de 10 000 psi.

L'erreur peut être supérieure à l'erreur standard de ±5% si le capteur n'est pas conditionné avant les essais. Vous devez toujours conditionner le capteur avant de l'utiliser.

Vous devriez reconditionner le capteur si vous ne l'avez pas utilisé depuis 24 heures.  Plus vous le conditionnez, plus il est performant.

Si les essais impliquent des forces dynamiques (impacts inférieurs à 0,1 - 0,3 seconde) et non des mises en charge du capteur plus longues, ce bref intervalle de temps doit être pris en compte dans le processus d'étalonnage. En effet, la sortie du capteur présente un temps de montée.

Le temps de montée correspond au temps nécessaire au capteur pour se stabiliser à sa valeur finale, soit entre 0,1 et 0,3 seconde. Ce temps est différent du temps de réponse du capteur qui est de ~5 µs. Si votre application implique un temps d'impact plus bref que 0,1 - 0,3 s, la méthode recommandée est d'étalonner le capteur en dynamique par rapport à une cellule de charge dont le temps de montée est plus rapide. Cela vous permet de faire correspondre les réponses du capteur FlexiForce et de la cellule de charge à des forces et des intervalles de temps d'impact donnés, ce qui constitue un étalonnage plus pertinent qu'un étalonnage statique.

Par exemple, si la force d'impact a lieu en 50 ms, le capteur doit être étalonné par rapport à une cellule de charge avec des forces dynamiques qui ne durent que 50 ms (en frappant le sandwich capteur/cellule de charge avec un marteau dans le même intervalle de temps et dans la même gamme de force que ceux prévus dans l'expérience). Les sorties de la cellule de charge et du capteur FlexiForce doivent ensuite être analysées. Seuls les points de données qui ont lieu dans l'intervalle de temps et la gamme de force spécifiés doivent être utilisés pour construire une courbe d'étalonnage pour le capteur FlexiForce. Si l'événement dynamique peut se situer dans une plage d'intervalles de temps, disons entre 20 et 50 ms, il serait préférable d'avoir plusieurs courbes d'étalonnage différentes (par exemple, une pour 20 ms, une autre pour 35 ms et une dernière pour 50 ms) car une force d'impact de 50 ms par rapport à la même force ne durant que 20 ms produira deux sorties différentes. Il sera nécessaire d'effectuer quelques tests pour déterminer le nombre de courbes d'étalonnage dynamique nécessaires pour votre application et vos exigences de précision.

Si une cellule de charge n'est pas disponible, la meilleure option consiste à utiliser le capteur pour des évaluations comparatives.

Environnement mécanique

Le capteur est conçu pour être flexible, cependant la zone de mesure ne devrait pas être pliée car cela provoque un effet de cisaillement. Les pistes conductrices ne devraient pas être pliées à plus de 90°, car les conducteurs en argent pourraient se rompre.

Une surface plane et lisse est idéale.

Un puck, rondelle d'interface ou concentrateur de charge, est un objet placé entre la surface de mesure et la charge. Cet élément permet de s'assurer que le capteur recueille 100% de la charge appliquée si la surface de contact qui transmet la force est plus grande que le diamètre sensible du capteur et de réduire les pressions élevées pour les applications de charge ponctuelle. La pression appliquée doit être comprise entre 1 et 70 MPa.

Si la force appliquée est faible, par exemple 30 grammes, un concentrateur de charge doit être utilisé pour réduire la surface afin d'atteindre au moins 7 kPa. 

Pour les charges appliquées qui sont élevées mais dont la surface est très petite, un palet doit être utilisé pour réduire la psi à moins de 10 000.

Pour obtenir des résultats optimaux, la surface chargée ou la rondelle doivent représenter entre 70 % et 100 % de la surface de mesure, mais peuvent être réduits pour obtenir les résultats décrits ci-dessus.  Des rondelles en plastique sont recommandées, car elles sont souples mais ne se déforment pas.

Tekscan propose des pucks pelables et autocollants en Delrin.

Exemple d'un puck collé à un capteur FlexiForce A201

Oui, il est possible de découper le capteur FlexiForce si la zone de mesure est trop grande ou si sa forme ne convient pas à votre application. La modification du capteur peut être un bon moyen de développer une preuve de concept avant d'investir dans la conception d'un capteur personnalisé. Cependant, n'oubliez pas que la réduction de la zone sensible peut entraîner une dégradation de la durabilité, un risque de court-circuit et une diminution de la sensibilité du capteur.

Trimmed FlexiForce sensor

Si vous tentez de découper le capteur, nous vous recommandons d'utiliser une paire de ciseaux bien aiguisés afin de réduire la tension et/ou la déformation du capteur qui pourrait se produire lors de la découpe. Une fois que vous avez découpé le capteur à la forme et/ou à la taille souhaitée, vous devrez appliquer un morceau de ruban adhésif sur les deux côtés du capteur - cela aidera à créer un joint autour du capteur en empêchant la saleté et les débris d'entrer.

Si vous devez percer un trou dans la zone de mesure, nous vous recommandons de créer un trou légèrement plus grand que nécessaire, d'appliquer du ruban adhésif sur les deux côtés de la zone de mesure, puis de créer un autre trou plus petit au centre. Cela créera un anneau de ruban adhésif autour du trou que vous venez de percer et contribuera à maintenir l'étanchéité du capteur.

Remarque : Tekscan ne peut pas garantir les capteurs qui ont été physiquement modifiés.

Si vous commandez un capteur A201 raccourcis par Tekscan à deux, quatre ou six pouces, celui-ci sera équipé de trois (3) broches mâles carrées espacés de 2,54 mm (0,1 pouce). Si vous coupez vous-même un capteur, vous devrez le reconnecter en utilisant l'une des deux méthodes suivantes. Vous pouvez soit vous procurer des connecteurs à broches à sertir et un outil de sertissage, soit utiliser une colle époxyde conductrice pour faire adhérer de petits fils à chaque conducteur. Nous vous proposons aussi des connecteurs à sertir sans outil en versions connecteurs males et connecteurs femelles.

Si vous devez faire adhérer le capteur à une surface, un ruban adhésif double face fin est recommandé. Si possible, il est préférable d'appliquer le ruban sur la languette du capteur plutôt que sous la zone de détection. Un autre adhésif (colle) peut être utilisé à condition qu'il sèche uniformément.

Les températures supérieures à 60°C (200°C si vous utilisez le modèle HT201 High-Temp), l'immersion dans l'eau (car l'adhésif qui maintient les couches supérieure et inférieure ensemble risque de se séparer), les contacts avec des objets pointus, les forces de cisaillement, le pliage du capteur et les charges supérieures ou égales à 70 MPa peuvent endommager le capteur.

Reportez vous aux spécifications des capteurs FlexiForce pour plus de détails sur les performances de chaque modèle.

La durabilité du capteur FlexiForce dépend des conditions auxquelles il est exposé :

  • L'importance de la charge
  • Le matériau de l'interface
  • La direction de la charge (cisaillement minimal)

Lors de l'essai d'un capteur placé entre deux pièces de métal et testé dans des conditions "normales" avec une charge d'impact de 200 N, Tekscan a pu observer qu'il fournissait toujours une sortie proportionnelle à la charge appliquée après avoir été soumis à 1 000 000 de cycles.

Les propriétés mécaniques des différents capteurs de force FlexiForce sont très similaires. Les matériaux polymères à partir desquels ces capteurs sont fabriqués commencent à se déformer de manière plastique autour de 70 kPa.