8 spannende Sensorsysteme der Fraunhofer-Institute

Anbieter zum Thema

ET System electronic GmbH

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

ISH Ingenieursozietät GmbH

6. Hochflexible mechanische Sensoren aus dielektrischen Elastomeren

Mit Verformungen Kräfte und Drücke messen: Die dielektrischen Elastomer-Sensoren, oder kurz DES, sind extrem dehnbar und lassen sich deshalb in Strukturen integrieren, die selbst starken Verformungen ausgesetzt sind. Die stark dehnbare Elastomerfolie ist auf beiden Seiten mit hochflexiblen Elektoden beschichtet. Der Sensoreffekt beruht darauf, dass die elektrische Kapazität erfasst wird. Bei einer Kompression oder Zugbelastung verringert sich die Dicke der Sensorfolie und es vergrößert sich gleichzeitig die Fläche, woraus eine Kapazitätserhöhung resultiert.

Als Grundmaterial der Elastomerfolie wird bevorzugt Silikonkautschuk verwendet. Es lassen sich auch andere Materialien wie Acrylat- oder Polyurethan-Elastomer verwenden. Die Härte des Elastomers bestimmt neben dem Design und den geometrischen Abemssungen die Empfindlichkeit des Sensors. Zur Dehnungsmessung kann ein einfacher Foliensensor verwendet werden. Mit steigender Dehnung der Folie ändert sich die Kapazität kontinuierlich. Der Anstieg der Kapazität verläuft annähernd linear mit der Dehnung.

Beim Drucksensor wird eine dielektrische Membran über den angelegten Druck aufgebläht und verändert so ihre Kapazität. Auch ein Array aus vielen Elementen ist möglich. Dazu werden die Elektroden auf der Elastomerfolie strukturiert. Sie werden ein- oder zweidimensional in Segmente unterteilt und separat elektrisch angesteuert. Die auf die Folie ausgeübte Kraft lässt sich lokalisieren oder es lässt sich eine Druckverteilung detektieren.

Mögliche Einsatzszenarien solch eines Sensorsystems beispielsweise als Auftrittsensor in Fußböden, Warenlagerbestände durch Gewichtsmessung erfassen oder Körperfunktionen wie Atmung, Puls oder Blutdruck messen.

(ID:33926210)