Ein FSR-Sensor ändert seinen Widerstand unter Kraft. Erfahren Sie, wie Aufbau, Lastpfad, Drift und Kalibrierung die Messung bestimmen.

Ein FSR-Sensor (Force Sensing Resistor) ist ein dünnes, passives Bauelement mit zwei Anschlüssen. Sein elektrischer Widerstand sinkt normalerweise, wenn die Kraft auf der aktiven Fläche zunimmt. Damit eignet er sich für Berührungs-, Anwesenheits-, Relativkraft- und Schwellwerterkennung bei geringem Bauraum. Ein FSR ist jedoch nicht automatisch ein präziser Kraftaufnehmer: Druckstück, Auflage, Kontaktfläche, Schaltung, Temperatur, Belastungsdauer und Kalibrierung bestimmen das Ergebnis gemeinsam. Für OEMs gilt deshalb eine klare Grenze: Ein kundenspezifischer FSR-Sitzdrucksensor passt, wenn ein dünnes, mechanisch kontrolliertes kraftabhängiges Signal wichtiger ist als rückführbare Absolutgenauigkeit.
Was ist ein FSR-Sensor?
Ein FSR-Sensor ist ein kraftempfindlicher Widerstand. Mechanische Belastung verändert seinen Widerstand kontinuierlich. Anders als eine DMS-Waagezelle liefert er ohne Systemkalibrierung keinen belastbaren absoluten Kraftwert. Anders als ein Folienkontaktsensor kennt er nicht nur die Zustände offen und geschlossen, sondern stellt eine analoge elektrische Größe bereit.
Viele handelsübliche FSRs bestehen aus flexiblen Polymerfolien mit aktiver Zone, zwei Anschlüssen und einer dünnen Leiterfahne. Unter Belastung entstehen innerhalb der aktiven Zone mehr wirksame Strompfade; der gemessene Widerstand nimmt ab. Die Integration Guides der Interlink FSR 400 Series und Sensitronics FSR 101 beschreiben dieses Grundverhalten für unterschiedliche Bauformen und Begriffe.
Die Bezeichnung Dünnfilm-Drucksensor ist im deutschen Markt verbreitet, kann aber die Messgrösse verschleiern. Kraft wird in Newton gemessen. Druck ist Kraft pro Fläche und wird in Pascal angegeben: 1 Pa = 1 N/m². Zwei Vorrichtungen können dieselbe Gesamtkraft einleiten und dennoch verschiedene FSR-Signale erzeugen, wenn ein kleines Druckstück die Last bündelt, während ein Schaumstoff sie verteilt. Der Sensor reagiert somit auf die Kraft, die seine konkrete Kontaktgeometrie in die aktive Zone überträgt. Er misst Druck nicht unabhängig von Fläche und Mechanik.
Diese Abgrenzung ist für Sitzpolster, Bedienfelder, Spannvorrichtungen und Greifer entscheidend. Schaumhärte, Bezugs- oder Folienvorspannung, Krümmung, Vorlast, Druckstückdurchmesser und Nachgiebigkeit der Auflage verändern den Anteil der äußeren Last, der tatsächlich am Sensor ankommt.
Wie ist ein FSR-Sensor aufgebaut?
Es gibt keinen universellen FSR-Schichtaufbau. Sensitronics unterscheidet in FSR 101 unter anderem Shunt-Modus und Thru-Modus. Beide nutzen kraftempfindliches Widerstandsmaterial, ordnen Elektroden und Strompfad jedoch unterschiedlich an.
Ein typischer Aufbau im Shunt-Modus lässt sich so darstellen:
Normalkraft
↓
Druckstück, Schaum oder Lastverteiler
↓
Schutzfolie
↓
Kraftempfindliche Widerstandstinte
↓ zunehmender Kontakt unter Last
Abstandshalter / definierter Spalt um die aktive Zone
↓
Ineinandergreifende Leiterbahnelektroden
↓
Flexibles Substrat und zweipolige Anschlussfahne
↓
Klebstoff und formstabile Auflage
Unter Last überbrückt die kraftempfindliche Schicht einen größeren Anteil der kammförmigen Elektrodenstruktur. Der wirksame Widerstand zwischen den Anschlüssen fällt. Elektrodenabstand, Tintenrezeptur, Abstandshalter, Form der aktiven Zone und Druckstückmechanik prägen die Kennlinie.
Beim Thru-Modus liegt leitfähiges oder kraftempfindliches Material zwischen gegenüberliegenden Elektroden; der Strom fließt durch die Dicke des aktiven Schichtpakets. Das mechanische Prinzip bleibt ähnlich: Kompression verändert die verfügbaren Leitpfade. Geometrie und Kennlinie müssen dennoch für diese Bauart separat charakterisiert werden. Eine Spezifikation sollte daher Konstruktion oder Teilenummer benennen, statt FSR als vollständige Zeichnungsdefinition zu behandeln.
Aktive Fläche und Anschlussfahne erfüllen verschiedene Aufgaben. Die definierte Sensorzone nimmt Normalkraft auf. Scharfe Knicke, Zug am Steckverbinder, wiederholtes Scheuern oder Klemmdruck auf der Anschlussfahne können Leiterbahnen schädigen oder belastungsfremde Widerstandsschwankungen erzeugen. Biegeradius, Zugentlastung, Steckerausrichtung und Sperrflächen gehören deshalb in die Baugruppenzeichnung.

FSR-Sensor-Funktionsweise: von der Kraft zum Schaltsignal
Ein FSR verändert seinen Widerstand, erzeugt aber selbst keine Spannung. Die vollständige Signalkette umfasst mindestens fünf Stufen:
Äussere Last
→ definierte mechanische Schnittstelle
→ kraftabhängiger FSR-Widerstand
→ Spannungsteiler oder Leitwertmessschaltung
→ ADC, Komparator oder Controller
→ kalibrierter Schätzwert, Werteband oder Schwellwertentscheidung
Auf Materialebene ist der Vorgang komplexer als ein Schalter, der unter Druck schließt. Paredes-Madrid und Kollegen beschreiben in einer 2017 in Sensors veröffentlichten Arbeit Kontaktwiderstand und Quantentunnelmechanismen, nicht das Verhalten eines idealen linearen Widerstands (DOI 10.3390/s17092108). Handelsübliche Tinten unterscheiden sich. Die belastbare Konstruktionsregel bleibt: Kraft und Widerstand dürfen nicht ohne Messung als linear proportional angenommen werden.
Eine typische Kennlinie hat drei praktisch relevante Bereiche:
- Unbelasteter Bereich und Ansprechschwelle. Der Widerstand ist hoch und kann elektrisch kaum von einer Unterbrechung zu unterscheiden sein. Kleine Änderungen von Kontakt oder Vorlast bewirken große relative Signaländerungen.
- Nutzbereich. Mit wachsender Kraft sinkt der Widerstand meist entlang einer nichtlinearen, potenzartigen Kurve. Mechanische Schnittstelle und Schaltung bestimmen die nutzbare Auflösung.
- Sättigungsbereich. Zusätzliche Kraft bewirkt immer weniger elektrische Änderung. In der Nähe der Sättigung schrumpft die Entscheidungsreserve.
Spannungsteiler für einen FSR
Eine einfache Auswerteschaltung setzt den FSR oberhalb eines festen Referenzwiderstands ein:
Vcc ── FSR ──┬── Vout zum ADC
│
Rref
│
GND
Für diese Topologie gilt:
Vout = Vcc × Rref / (RFSR + Rref)
Steigt die Kraft, sinkt RFSR und Vout steigt. Werden FSR und Rref vertauscht, kehrt sich die Signalrichtung um. Der Referenzwiderstand muss zum Widerstandsbereich passen, den die Anwendung auflösen soll. Ein Wert aus einem Tutorial mit anderer Last, anderer Kontaktfläche und anderer Versorgung ist keine Auslegungsgrundlage.
Eine Transimpedanz- oder Leitwertmessschaltung mit Operationsverstärker kann den gewünschten Bereich günstiger abbilden. Die elektrische Integrationsanleitung von Tekscan behandelt Empfindlichkeit, Headroom und Mehrpunktkalibrierung. Unabhängig von der Topologie gehören Versorgungsspannung, ADC-Referenz, Eingangsstrom, Abtastrate, Filterung und Stromgrenze zur Messdefinition.
Die Ausgabe sollte zur Produktentscheidung passen. Ein Sitz oder eine Spannvorrichtung benötigt möglicherweise nur die Bänder unbelastet, Übergang und belastet. Jede ADC-Probe in Newton umzurechnen erzeugt Scheingenauigkeit, wenn validierte Ein- und Ausschaltschwellen die Entscheidung robuster abbilden.
Welche Kennwerte bestimmen die Aussagekraft eines FSR-Sensors?
Dicke, Wiederholbarkeit, Hysterese und Drift sind nur zusammen mit Prüfbedingungen aussagekräftig. Dicke beschreibt das Gehäuse- oder Schichtpaket, nicht die Messqualität. Wiederholbarkeit eines einzelnen Sensors ist nicht mit Austauschbarkeit zwischen Bauteilen gleichzusetzen. Hysterese vergleicht Be- und Entlastung. Drift beschreibt eine zeitliche Änderung bei nominell konstanter Bedingung. Für jeden Kennwert sind Vorrichtung, Last, Schaltung, Zeitpunkt, Vorbehandlung, Temperatur und Berechnungsmethode erforderlich.
Die folgenden Angaben sind veröffentlichte Produktbeispiele. Sie sind weder JASPER-Spezifikationen noch allgemeine FSR-Grenzwerte. Weil Interlink Electronics und Tekscan verschiedene Bauformen und Prüfbedingungen verwenden, dürfen die Werte nicht wie Ergebnisse desselben Vergleichstests gelesen werden.
| Kennwert | Interlink FSR 400 Series, veröffentlichtes Beispiel | Tekscan FlexiForce A201, veröffentlichtes Beispiel | Konstruktive Folgerung |
|---|---|---|---|
| Nenndicke | Je nach Geometrie etwa 0,30-0,53 mm | 0,203 mm (0.008 in.) | Modell, Toleranz, Klebstoff und komprimiertes Schichtpaket spezifizieren; dünn reicht nicht |
| Wiederholbarkeit | ±2 % für ein Bauteil unter angegebenen Bedingungen; ±6 % zwischen Bauteilen eines Loses | Typisch <±2,5 % für einen konditionierten Sensor | Einzelteilwerte belegen keine Austauschbarkeit in der Serie |
| Hysterese | Im Mittel etwa 10 % | Typisch <4,5 % vom Endwert | Auf- und absteigende Lastfolge in der Endvorrichtung messen |
| Drift | <5 % je Zeitdekade im angegebenen Test mit 1 kg über 35 Tage | Typisch <5 % pro logarithmischer Zeit | Pro logarithmischer Zeit bedeutet nicht pro Stunde; die reale Haltezeit prüfen |
| Linearität | Kraft-Widerstands-Kennlinie nichtlinear; Systemgenauigkeit stark integrationsabhängig | Typisch <±3 % vom Endwert unter den angegebenen Schaltungs-/Prüfbedingungen | Keine Modellkurve oder Fehlerangabe auf einen anderen Stack übertragen |
Quellenbasis: Interlink Electronics, FSR 400 Series Datasheet; Tekscan, FlexiForce A201 Sensor Specifications. Die konkreten Dokumentadressen stehen im source-ledger.md; im sichtbaren Beitrag bleiben Unternehmenszitate Klartext.
Wiederholbarkeit ist eine Systemeigenschaft
Eine Angabe wie ±2 % kann wiederholte Messungen desselben konditionierten Bauteils in derselben Vorrichtung beschreiben. Sie belegt nicht, dass verschiedene Sensoren nach dem Einbau unter wechselnder Vorlast identische Ergebnisse liefern. Entwicklungsprüfungen sollten mindestens Zyklusstreuung am Einzelaufbau, Sensor-zu-Sensor-Streuung und Streuung vollständiger Baugruppen trennen.
Hysterese verändert den Schwellwertabstand
Bei derselben Nennkraft kann das Signal davon abhängen, ob die Last von unten oder von oben angefahren wurde. Verwendet der Controller denselben Schwellwert für Aktivierung und Freigabe, können Rauschen und mechanische Bewegung zu Flattern führen. Getrennte Ein- und Ausschaltschwellen können helfen. Firmware kann jedoch keinen Lastpfad reparieren, der von der aktiven Fläche abwandert.
Kriechen und Drift sind bei Dauerlast relevant
Die 2017 in Materials veröffentlichte Studie von Paredes-Madrid und Kollegen untersuchte 32 FSR-Proben unter Kriech- und dynamischer Belastung. Sie zeigte zeitabhängiges Verhalten in Verbindung mit Belastungsgeschichte und elektrischen Bedingungen (DOI 10.3390/ma10111334; Open-Access-Fassung). Ein 30-Sekunden-Druckversuch ist deshalb kein ausreichender Nachweis für einen Sitz, eine Klemme oder eine Vorrichtung, die vier Stunden belastet bleibt. Die Validierung muss die vorgesehene Haltezeit und die Erholung nach Entlastung nachbilden.
Die mechanische Integration setzt meist die Messgrenze
Eine bessere Kalibrierfunktion kompensiert keinen unkontrollierten Lasttransfer. Interlink und Tekscan betonen Druckstückgeometrie, Auflagesteifigkeit, Lastposition, Zwischenmaterialien und Kalibrierung im Endaufbau.
Formstabile Auflage
Die Auflage unter der aktiven Zone muss über den spezifizierten Last- und Temperaturbereich vorhersehbar bleiben. Ein nachgiebiges Gehäuse nimmt einen Teil der Kraft auf. Ein eingeschlossenes Partikel erzeugt lokale Vorlast. Eine gekrümmte Montagefläche kann den Sensor bereits vor der vorgesehenen Belastung biegen. Diese Effekte verschieben den Nullpunkt und die Empfindlichkeit.
Definiertes Druckstück oder Lastverteiler
Ein Stempel, Boss oder Puck kann die Last auf einen kontrollierten Teil der aktiven Fläche konzentrieren. Durchmesser, Härte, Kantenradius, Ausrichtung und Hub müssen festgelegt sein. Ein zu kleines Druckstück erhöht lokale Spannungen. Überbrückt es den inaktiven Rand, können Klebstoff oder umgebende Struktur einen unbekannten Lastanteil tragen. Die mechanische Integrationsanleitung von Tekscan empfiehlt deshalb eine definierte belastete Zone statt eines zufälligen Druckbildes über das gesamte Laminat.
Vorlast, Scherung und Überhub
Schaum, Bezug, Dichtung und Montagekompression können den FSR schon ohne äußere Nutzlast belasten. Diese Vorlast ist zu messen und in die Kalibrierung einzubeziehen. Bewegte Teile sollten die Kraft vorwiegend als Normalkompression einleiten; Gleiten verändert die Kontaktfläche und kann das Laminat verschleißen. Bei möglicher Überlast muss ein mechanischer Anschlag den Überhub aufnehmen. Der Sensor darf nicht als Endanschlag der Struktur dienen.
Schnittstellenmaterialien vor der Kalibrierung einfrieren
Eine Änderung von Schaumdichte, Klebstoffdicke, Elastomerhärte, Deckfolie, Stützkunststoff oder Gehäusetoleranz nach der Kalibrierung verschiebt den Krafttransfer. Die kontrollierte Stückliste muss diese Schichten enthalten, auch wenn sie nicht Teil des eingekauften Sensors sind.
Wie wird ein FSR-Sensor kalibriert und validiert?
Kalibrierung beginnt mit einer prüfbaren Produktentscheidung. Präzise Druckmessung ist keine ausreichende Forderung. Unter der vereinbarten Sitzlast in den Zustand belegt wechseln, während der festgelegten Haltezeit stabil bleiben und im definierten Entlastungsfenster freigeben lässt sich prüfen.
NIST beschreibt die Kalibrierung von Kraftaufnehmern als Beziehung zwischen bekannten aufgebrachten Kräften und dem Ausgang des Aufnehmers. Ist das kundenseitige Auslesegerät einbezogen, gilt die Kalibrierung für die Kombination aus Aufnehmer und Anzeige. Dasselbe Systemprinzip ist für FSRs wichtig: Eine Kennlinie gehört zu Sensor, Mechanik, Schaltung, Zeitablauf und Rechenmodell, mit denen sie aufgenommen wurde.
Ein belastbarer OEM-Ablauf umfasst:
- Ausgangsgrösse festlegen. Binären Zustand, relatives Kraftband, Trend, Mehrzonenmuster oder Kraftschätzung definieren.
- Repräsentativen Stack aufbauen. Vorgesehene Auflage, Druckstück, Klebstoff, Schaum, Abdeckung, Steckverbinder, Schaltung und Firmware-Abtastung verwenden.
- Einheitlich konditionieren. Die Anleitung des ausgewählten Sensorherstellers befolgen; produktspezifische Verfahren von Tekscan und Interlink nicht beliebig mischen.
- Rückführbare Referenzlasten aufbringen. Den tatsächlichen Arbeitsbereich abdecken, nicht automatisch den gesamten Katalogbereich des Sensors.
- Be- und Entlastung messen. Mehrere Zyklen erfassen, um Hysterese und kurzfristige Wiederholbarkeit sichtbar zu machen.
- Haltezeit und Erholung hinzufügen. Repräsentative Last halten, entlasten und die Rückkehr zum Ausgangsniveau protokollieren.
- Bauteile und Baugruppen variieren. Mehrere Sensoren, Stacktoleranzen, Elektronikvarianten und Vorrichtungsaufbauten einbeziehen.
- Umweltbeanspruchung ableiten. Temperatur, Feuchte, Vibration, Flüssigkeitskontakt oder Alterung aus der Produktrisikoanalyse wählen.
- Annahmegrenzen setzen. Entscheidungsreserve, Fehler, Fehlübergänge, Verhalten außerhalb des Bereichs und Rekalibrierungsregeln definieren.
- Seriennahe Einheiten validieren. Zeichnungsstand, Stückliste, Montageprozess und Softwarestand der vorgesehenen Freigabe verwenden.
Anwendungsnahe FSR-Testmatrix
| Test | Kontrollierte Eingabe | Aufzeichnung | Entscheidungsgrenze |
|---|---|---|---|
| Nullpunkt/Vorlast | Vollständige Baugruppe ohne vorgesehene äußere Last | Verteilung von Basiswiderstand oder ADC-Wert | Basiswert bleibt über alle Toleranzen außerhalb der Aktivierungsreserve |
| Aufsteigende Kraft | Referenzlasten vom minimalen bis maximalen Betriebszustand | Ausgang je Punkt und Fit-Residuum | Erforderliche Auflösung oder Zustandstrennung wird erreicht |
| Absteigende Kraft | Dieselben Punkte in umgekehrter Reihenfolge | Unterschied zwischen Be- und Entlastung | Hysterese passt in Fehler- oder Schwellwertbudget |
| Wiederholzyklen | Definierte Rate, Kontaktgeometrie und Zykluszahl | Zyklusstreuung und Nullpunktverschiebung | Kein Entscheidungsflattern, keine unzulässige Streuung |
| Haltezeit | Konstante repräsentative Last und Dauer | Ausgang über logarithmischer Zeit | Drift überschreitet keine Zustands- oder Kraftfehlergrenze |
| Erholung | Entlastung nach der Haltezeit | Zeit und verbleibender Offset | System kehrt in Freigabe-/Basisfenster zurück |
| Kontaktposition | Ungünstigste zulässige Druckstückversetzung | Empfindlichkeit und Zustandsreserve | Montagetoleranz erzeugt keine Fehlentscheidung |
| Stackvariation | Grenzwerte für Schaum, Klebstoff, Gehäuse und Vorlast | Verteilung zwischen Baugruppen | Serienfenster bleibt innerhalb der Annahmegrenzen |
| Umweltprüfung | Risikobasierte Temperatur, Feuchte oder weitere Belastung | Nullpunkt, Empfindlichkeit, Drift, physischer Zustand | Produktanforderung bleibt unter der angegebenen Bedingung erfüllt |
Die Seite Qualität und Prüfung kann eine übergeordnete Validierungsdiskussion unterstützen. Beim Prototyping sollte die mechanische Schnittstelle festgelegt werden, bevor Firmware-Schwellen oder Serienwerkzeuge freigegeben werden. Eine verlinkte Fähigkeitsseite ersetzt weder den projektspezifischen Prüfplan noch einen genehmigten Bericht.
FSR-Sensor, DMS-Waagezelle oder Folienkontaktsensor?
Die richtige Bauart ergibt sich aus der Produktentscheidung. Geringe Dicke spricht für einen FSR, hebt aber Anforderungen an Metrologie oder Sicherheit nicht auf.
| Entscheidungskriterium | FSR-Sensor | DMS-Waagezelle | Folienkontaktsensor |
|---|---|---|---|
| Ausgang | Nichtlinearer Widerstand in Abhängigkeit von der übertragenen Last | Brückensignal aus der Dehnung einer definierten Struktur | Diskreter Offen-/Geschlossen-Zustand |
| Stärke | Dünne Relativkraft-, Anwesenheits-, Band- oder Schwellwerterkennung | Kalibrierte absolute Kraft oder Masse mit kontrolliertem Lastpfad | Einfache Betätigt-/Nicht-betätigt-Entscheidung |
| Mechanik | Formstabile Auflage und definiertes Druckstück erforderlich | Tragende Biegestruktur und kontrollierte Montage | Definierte Betätigungszone und Hub |
| Elektronik | Spannungsteiler, Leitwertschaltung, ADC oder Komparator | Speisung, Instrumentenverstärker und ADC | Digitaleingang oder Durchgangsprüfung |
| Kalibrierung | Charakterisierung im finalen Stack dringend empfohlen | Formale Nullpunkt-/Spannen- oder Mehrpunktkalibrierung | Schwellwert- und Hubvalidierung |
| Dauerlast | Kriechen und Drift können die Langzeitgenauigkeit begrenzen | Für stabile absolute Messungen meist besser charakterisierbar | Zustand kann geschlossen bleiben, ohne analoge Kraftinformation |
| Bauform | Sehr dünne und flexible Varianten möglich | Meist dicker und strukturell gebunden | Dünner Folienaufbau möglich |
| Nicht geeignet, wenn | Rückführbare Präzision, sehr geringe Drift oder wandernder Kontakt gefordert sind | Kein steifer Lastpfad oder kein Bauraum vorhanden ist | Kontinuierliche Kraftinformation benötigt wird |
Für eichpflichtiges Wägen, rückführbare Laborkraft, enge Absolutgenauigkeit bei wechselnder Kontaktgeometrie oder lange Haltezeiten mit sehr kleiner Drift ist ein FSR nicht die erste Wahl. Hier sollte die Bewertung mit einer DMS-Waagezelle beginnen. Wird nur ein Zustand benötigt, kann ein Folienkontaktsensor oder eine andere Sitzbelegungssensor-Architektur analoge Auswertung und Kalibrierung vermeiden.
Wo eignet sich ein Dünnfilm-Drucksensor in OEM-Produkten?
Ein dünnes FSR-Element passt in kompakte Schnittstellen, wenn der mechanische Stack beherrscht wird:
- Sitz- und Anwesenheitserkennung: Ein kraftabhängiges Signal kann unbelastete und belastete Zustände trennen. Schaum, Bezug, Körperhaltung, Vorlast und Haltezeit müssen im Test enthalten sein. Im Fahrzeug bleibt der Sensor eine Komponente; Sitz- oder Fahrzeugintegrator verantworten Logik, Sicherheitsanalyse, Konformität und Fahrzeugvalidierung.
- HMI-Betätigungsstärke: Ein Bedienfeld kann Berührungsbänder unterscheiden oder eine bewusste Kraftschwelle ergänzen, wenn ein einfacher Kontakt nicht ausreicht.
- Spann- und Greifüberwachung: Eine Vorrichtung kann relative Schliesskraft erkennen, sofern Druckstückposition und Kontaktgeometrie wiederholbar sind.
- Werkstückanwesenheit: Ein Nest kann bestätigen, dass ein Bauteil seine belastete Endlage erreicht, ohne einen voluminösen Kraftaufnehmer einzubauen.
- Flexible Mehrzonenerfassung: Mehrere aktive Zonen können relative Lasten vergleichen, wenn Übersprechen, Leiterführung und Kalibrierung berücksichtigt werden.
Ungeeignet ist die Bauart, wenn der Kontaktpunkt außerhalb der aktiven Zone wandert, Qürlast dominiert oder der kalibrierte Schichtaufbau nicht erhalten werden kann. In solchen Fällen ist der Lastpfad neu auszulegen, statt lediglich eine andere Widerstandskurve zu wählen.
Welche Angaben braucht ein OEM für die FSR-Prüfung?
Ein brauchbares Anforderungspaket beschreibt die gesamte Messkette, nicht nur den Durchmesser der aktiven Zone.
| Eingabe | Inhalt von Zeichnung oder Anforderung | Einfluss auf das Ergebnis |
|---|---|---|
| Produktentscheidung | Zustand, Kraftband, Trend oder Schätzwert; Aktivierungs-/Freigabelogik | Legt Auflösung und Validierungsmethode fest |
| Geometrie | Kontur, aktive Fläche, Fahnenausgang, Sperrflächen, Bohrungen, Biegeradius, Steckverbinder | Bestimmt Einbau und Lastausrichtung |
| Lastfall | Minimale/normale/maximale Kraft, Kontaktfläche, Rate, Haltezeit, Vorlast, Qürlast | Definiert Arbeitsfenster und Fehlerfälle |
| Mechanischer Stack | Druckstück, Schaum, Abdeckung, Klebstoff, Auflage, Gehäuse, Anschlag | Steuert Krafttransfer und Wiederholbarkeit |
| Elektrische Schnittstelle | Versorgung, Spannungsteiler/OPV, ADC-Bereich, Abtastrate, Filterung, Stromgrenze | Wandelt Widerstand in ein Signal und setzt die Auflösung |
| Umgebung | Temperatur, Feuchte, Medien, Reinigung, Vibration, Lagerung | Legt Qualifikationsbelastungen und Materialien fest |
| Variationsplan | Sensorzahl, Stacktoleranzen, Baugruppen, Losstrategie | Trennt Einzelmuster von Serienfähigkeit |
| Annahmenachweis | Kalibrierpunkte, Fehler-/Schwellwertreserve, Haltezeit, Erholung, Zyklen, Bericht | Definiert den bestandenen Musterzustand |
Vor einer Produktionsanfrage sollten Lastpfad und Annahmematrix mit dem ausgewählten Sensorhersteller geprüft werden. JASPER kann über die Seite zum FSR-Sitzdrucksensor als eine Option für die Prüfung einer kundenspezifischen FSR-Anforderung betrachtet werden. Unternehmensspezifische Leistungsdaten sind erst dann belastbar, wenn sie in einer genehmigten Zeichnung, Spezifikation oder einem Prüfbericht stehen. Weitere technische Inhalte sind im deutschen Blog gebündelt.
Namentlich genannte Kundenreferenzen
Die folgenden Angaben übernehmen ausschließlich die im englischen Redaktionspaket freigegebenen Informationen zu Name, Land und Branche. Sie sind weder Fallstudien noch Empfehlungen und belegen keine konkrete FSR-Bauform.
| Genannter Kunde | Land | Branche | Öffentliche Aussagegrenze |
|---|---|---|---|
| IEE S.A. | Luxemburg | Anbieter für automobile Insassenerkennung und Sitzelektronik | Nur Name, Land und Branche; kein Programm, keine Sensorarchitektur und kein Fahrzeugergebnis werden zugeordnet |
| Caterpillar | Vereinigte Staaten | OEM für schwere Maschinen und Off-Highway-Ausrüstung | Nur Name, Land und Branche; keine Anwesenheitsfunktion und kein Maschinensicherheitsergebnis werden zugeordnet |
| Hocoma | Schweiz | OEM für Rehabilitationsgeräte | Nur Name, Land und Branche; keine Medizinproduktfreigabe, kein klinisches Ergebnis und kein geliefertes Bauteil werden zugeordnet |
| Permobil | Schweden | OEM für Rollstühle und unterstützte Mobilität | Nur Name, Land und Branche; kein Sitzsensor, keine Validierung und keine Serienlieferung werden behauptet |
Die Referenzen bedeuten nicht, dass alle Unternehmen dieselbe FSR-Konstruktion eingesetzt haben. Teilenummern, Programme, Kraftkurven, Mengen, Validierungsergebnisse und Empfehlungen erfordern jeweils einen gesonderten genehmigten Nachweis.
Anforderung vor Sensorauswahl prüfen
Produktentscheidung, Lastpfad, Haltezeit, Kontaktgeometrie, Schaltung und Annahmeprüfung bestimmen, ob FSR, Folienkontaktsensor, Mehrzonenmatte oder DMS-Waagezelle fachlich vertretbar ist. Erst wenn diese Grenze feststeht, sollte die Sensorauswahl erfolgen.
Quellen
- Interlink Electronics, FSR 400 Series Integration Guide.
- Interlink Electronics, FSR 400 Series Datasheet.
- Tekscan, FlexiForce Integration Guides.
- Tekscan, FlexiForce A201 Sensor Specifications.
- Sensitronics, FSR 101: Force Sensing Resistor Theory and Applications.
- Paredes-Madrid et al., „Underlying Physics of Conductive Polymer Composites and Force Sensing Resistors (FSRs) under Static Loading Conditions“, Sensors 17 (2017), DOI 10.3390/s17092108.
- Paredes-Madrid et al., „Underlying Physics of Conductive Polymer Composites and Force Sensing Resistors (FSRs). A Study on Creep Response and Dynamic Loading“, Materials 10 (2017), DOI 10.3390/ma10111334.
- National Institute of Standards and Technology, Calibration of Force Transducers.
Häufig gestellte Fragen
Ist ein FSR dasselbe wie ein Drucksensor?
Nein. Ein FSR verändert seinen Widerstand entsprechend der Last, die in seine aktive Fläche eingeleitet wird; Druck ist Kraft geteilt durch Fläche. Ein Dünnfilm-Drucksensor kann Druck nur dann abschätzen, wenn Kontaktfläche, Lastverteilung, Mechanik, Schaltung und Kalibrierung für diese Messung festgelegt sind.
Kann ein FSR-Sensor Gewicht genau messen?
In einer kontrollierten Vorrichtung kann ein FSR ein kalibriertes, gewichtsabhängiges Signal liefern, ist aber nicht automatisch eine Präzisionswaage. Wenn rückführbare Absolutgenauigkeit, geringe Hysterese und Langzeitstabilität im Vordergrund stehen, ist eine DMS-Waagezelle in der Regel der bessere Ausgangspunkt.
Warum sinkt der FSR-Widerstand bei steigender Kraft?
Die Kraft vergrößert den wirksamen leitfähigen Kontakt im aktiven Material und an der Elektrodenschnittstelle. Der genaue Mechanismus hängt vom Aufbau ab; die Forschung zu leitfähigen Polymer-FSRs beschreibt unter anderem Kontaktwiderstand und Quantentunneleffekte. Die entstehende Kraft-Widerstands-Kennlinie ist im Allgemeinen nichtlinear.
Warum driftet ein FSR-Signal unter konstanter Last?
Zeitabhängige Änderungen können im kraftempfindlichen Material und im umgebenden mechanischen Stack entstehen, etwa in Schaum, Klebstoff, Elastomer oder Gehäuse. Auch Schaltungsbedingungen und Temperatur können beitragen. Vor dem Festlegen von Schwellwerten ist die komplette Baugruppe über die vorgesehene Halte- und Erholungszeit zu prüfen.
Wie dünn ist ein FSR-Sensor?
Die Dicke hängt vom Modell ab; Datenblätter beziehen Klebstoff, Abdeckung oder Verstärkung nicht immer gleich ein. Veröffentlichte Beispiele sind 0,203 mm (0.008 in.) für Tekscan A201 und etwa 0,30-0,53 mm für gelistete Interlink-FSR-400-Geometrien. Toleranzen, Steckverbinder, Kompression und Zusatzlagen bleiben zeichnungsrelevant.
Muss ein FSR-Sensor kalibriert werden?
Ja, wenn der Ausgang einen Kraftschätzwert, ein Werteband oder einen verlässlichen Schwellwert stützt. Die Kalibrierung muss vorgesehenes Druckstück, Auflage, Zwischenmaterialien, Schaltung, Zeitablauf und Umgebung nachbilden. Eine allgemeine Datenblattkurve hilft bei der Schaltungsplanung, ersetzt aber nicht die Charakterisierung der Endbaugruppe.
Kann eine Kalibrierkurve für alle FSR-Baugruppen verwendet werden?
Nur wenn eine Untersuchung mit mehreren Sensoren und Baugruppen belegt, dass Fehler oder Entscheidungsreserve ausreichen. Bauteilstreuung, Vorlast, Druckstückposition, Schaum, Klebstoff, Auflage, Elektronik, Temperatur und Belastungsgeschichte verschieben die Antwort. Manche Produkte brauchen Einzelkalibrierung, andere validierte Grenz- oder Familienkurven.
Wann ist eine Waagezelle besser als ein FSR?
Eine Waagezelle ist vorzuziehen, wenn kalibrierte absolute Kraft oder Masse, Rückführbarkeit, geringe Drift, bessere Linearität oder ein definiertes Genauigkeitsbudget entscheidend sind. Ein FSR passt besser, wenn geringe Dicke, Flexibilität, Relativkraft oder Schwellwerterkennung wichtiger sind und der Lastpfad kontrolliert werden kann.
Zeichnung und Anforderungen prüfen lassen
Senden Sie Zeichnung, Einsatzbedingungen und Jahresmenge für eine technische Prüfung.