Závislost vlastností taktilního snímače na vlastnostech vodivého inkoustu a rozměru elektrod

Bc. Marek Škeřík

Master's thesis

Dependence of Properties of Tactile Transducer on Properties of Conductive Ink and Electrodes Dimensions

Abstract:

Použití inkoustu s vodivými částicemi je jednou z variant, jak realizovat převodník síla – elektrický odpor u taktilních senzorů. Diplomová práce se věnuje vlastnostem taktilního senzoru a vlivu tloušťky vrstev vodivého inkoustu a velikosti plochy elektrod na jeho vlastnostech. Teoretická část práce definuje taktilní senzor a jeho základní parametry, dále je popsáno rozdělení taktilních senzorů podle fyzikálního principu a příklady jejich konstrukcí. Praktická část je zaměřena na výrobu tří vrstev inkoustu o rozdílné celkové tloušťce a jejich měření. Jednotlivé tloušťky vrstev byly měřeny na snímací matici, skládající se ze čtyř typů elektrod s rozdílnou velikostí snímací plochy. Byla měřena závislost změny elektrického odporu vrstvy inkoustu na působící síle. Z naměřených hodnot na jednotlivých tloušťkách inkoustu bylo zjištěno, že čím větší je tloušťka vrstvy, tím má větší vodivost a schopnost vrstvy změnit svůj elektrický odpor je menší. Hodnoty naměřené na rozdílných elektrodách ukázaly, že čím má elektroda větší snímací plochu, tím dokáže zaznamenat změnu odporu při nižším tlaku. Nakonec byla vybrána optimální kombinace, jejíž měření vykazovalo největší citlivost a rozlišovací schopnost. Jednalo se o kombinaci elektrody s největší snímací plochou a nejtenčí vrstvu inkoustu.

Abstract:

The usage of ink with conductive particles is one possibility of creating a converter power –electrical resistance of tactile sensors. This thesis deals with properties of a tactile sensor focusing on the influence of the conductive ink layer thickness and electrode dimensions on tactile sensor properties. In the theoretical part, the tactile sensor and its basic parameters are defined. Several types according to their physical principle are described, as well as their construction. The practical part of the thesis is focused on the production of three layers of ink of different thickness and their measurements. The individual thicknesses of layers were measured using a sensing array consisted of four types of electrodes with different sizes of sensing area. Particularly, the dependence of the change in the electrical resistance of the ink layer on the load force was measured. The measured values of each ink thickness revealed that the greater the layer thickness is, the greater conductivity it has and therefore the ability of the layer to change its electrical resistance is smaller. The values measured on different electrodes indicated that the bigger electrode sensing area is, the more it could detect a change in resistance at a lower pressure. In the end the measurement that showed the highest sensitivity and resolution was selected as the optimal combination. It was a combination of the electrode with the largest sensing area and the thinnest layer of ink.

Keywords

taktilní senzor, taktilní snímač, piezorezistivní materiály a polymery

Keywords

tactile sensor, tactile transducer, piezoresistive materials and polymers

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 4. 2020

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Jaromír Volf, DrSc.
• Reader: Viktor Novák, Ing.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Engineering

Master programme / field:
Agricultural Engineering / Information and Control Technology in Agri-food Complex