¿Qué es un sensor FSR y cómo funciona?

Un sensor FSR es un componente pasivo, delgado y de dos terminales cuya resistencia suele disminuir al aumentar la fuerza aplicada sobre su zona activa. Resulta útil para detectar contacto, presencia, niveles relativos de fuerza o umbrales en equipos compactos. No es, por sí solo, un transductor de fuerza de precisión: el actuador, el apoyo, el área de contacto, el circuito, la temperatura, el tiempo bajo carga y la calibración modifican la lectura. En un diseño OEM, un sensor FSR de presión para asiento tiene sentido cuando importan más el bajo espesor y una señal controlada relacionada con la fuerza que una medida absoluta trazable.

Qué mide un sensor FSR y qué no mide

FSR procede de force sensing resistor. En español se emplean «sensor FSR», «resistencia sensible a la fuerza» y «sensor resistivo de fuerza». Los tres nombres describen un componente cuya carga mecánica se convierte en una variación de resistencia eléctrica. A diferencia de una célula de carga, el FSR no entrega por sí mismo un valor calibrado de fuerza. A diferencia de un interruptor de membrana por contacto, ofrece una variable continua y no solo los estados abierto y cerrado.

La mayoría de los FSR comerciales son dispositivos poliméricos flexibles con una zona activa, dos terminales y una cola delgada. Al aplicar carga aumenta el contacto conductor dentro de la zona sensible y aparecen más caminos efectivos para la corriente, por lo que la resistencia cae. Las guías de integración de Interlink Electronics y Sensitronics documentan este comportamiento en construcciones y nomenclaturas distintas.

También se usa la expresión sensor de presión de película delgada, pero conviene precisar la magnitud. La fuerza se expresa en newtons. La presión es fuerza dividida por área y se expresa en pascales: 1 Pa = 1 N/m². Dos montajes pueden aplicar la misma fuerza total y producir lecturas diferentes si uno concentra la carga en un actuador pequeño y otro la reparte mediante espuma. Un FSR responde a la carga que su geometría de contacto transmite a la zona activa; no mide presión con independencia del área y de la mecánica.

Esta distinción es decisiva en cojines de asiento, paneles de control, pinzas y sistemas de agarre. La rigidez de la espuma, la tensión del revestimiento, la curvatura, la precarga, el diámetro del actuador y la flexión del soporte pueden cambiar qué fracción de la carga externa llega al sensor.

Construcción de una resistencia sensible a la fuerza

No existe un apilamiento universal para todos los FSR. Dos familias habituales son la construcción en modo derivación (shunt mode) y la construcción a través del espesor (thru mode), términos descritos en la guía FSR 101 de Sensitronics. Ambas utilizan material resistivo sensible a la fuerza, pero distribuyen de forma distinta los electrodos y el recorrido de corriente.

Un apilamiento típico en modo derivación puede representarse así:

Carga normal aplicada
        ↓
Actuador, espuma o repartidor de carga
        ↓
Película polimérica de protección
        ↓
Tinta resistiva sensible a la fuerza
        ↓  aumenta el contacto al aplicar carga
Separador / hueco controlado alrededor de la zona activa
        ↓
Electrodos conductores interdigitados
        ↓
Sustrato flexible y cola de dos terminales
        ↓
Adhesivo y superficie de apoyo estable

En esta configuración, la capa sensible puentea una parte mayor del patrón de electrodos interdigitados a medida que aumenta la carga. La resistencia efectiva entre terminales disminuye. El paso de los electrodos, la formulación de la tinta, la geometría del separador, la forma de la zona activa y la mecánica del actuador condicionan la curva.

Fuente técnica de construcción: Interlink Electronics, FSR 400 Series Integration Guide, .

En un diseño a través del espesor, el material conductor o sensible queda entre electrodos opuestos y la corriente atraviesa el apilamiento activo. La compresión también modifica los caminos conductores, pero la geometría y la respuesta requieren una caracterización propia. Una especificación debe identificar la construcción o el número de pieza; escribir solo «FSR» no define un plano completo.

La zona activa y la cola cumplen funciones diferentes. La fuerza normal debe aplicarse sobre la zona prevista. Los pliegues cerrados, la tracción del conector, el roce repetido o una presión de sujeción sobre la cola pueden dañar las pistas o generar cambios de resistencia ajenos a la medida. El radio de curvatura, el alivio de tensión, la orientación del conector y las zonas de exclusión deben figurar en el plano de conjunto.

Cómo funciona un sensor FSR desde la fuerza hasta la decisión eléctrica

Un FSR modifica su resistencia; no genera tensión por sí mismo. La cadena de señal completa tiene al menos cinco etapas:

Carga externa
   → interfaz mecánica controlada
   → resistencia del FSR dependiente de la fuerza
   → divisor o circuito de medida de conductancia
   → ADC / comparador / controlador
   → estimación calibrada, banda o decisión de umbral

El comportamiento del material es más complejo que el cierre de un interruptor por presión. Paredes-Madrid y colaboradores analizaron en Sensors (2017) mecanismos de resistencia de contacto y túnel cuántico en lugar de representar el FSR como una resistencia lineal ideal (DOI 10.3390/s17092108). Las tintas comerciales no son idénticas, pero la consecuencia de diseño sí es general: no debe suponerse una conversión lineal entre fuerza y resistencia.

En una respuesta típica aparecen tres regiones prácticas:

1. Zona sin carga o próxima a la activación. La resistencia es alta y puede confundirse con un circuito abierto. Pequeñas variaciones de contacto o precarga provocan grandes cambios porcentuales.
2. Zona útil de trabajo. La resistencia disminuye al aumentar la fuerza, normalmente con una curva no lineal parecida a una ley de potencia. La sensibilidad del circuito y la interfaz mecánica determinan la resolución aprovechable.
3. Zona de saturación. Una fuerza adicional produce cada vez menos variación eléctrica. Trabajar demasiado cerca de esta zona reduce el margen de decisión.

Lectura mediante un divisor de tensión

Una interfaz sencilla coloca el FSR por encima de una resistencia fija de referencia:

Vcc ── FSR ──┬── Vout hacia el ADC
              │
             Rref
              │
             GND

Para esta topología:

Vout = Vcc × Rref / (RFSR + Rref)

Cuando aumenta la fuerza, RFSR disminuye y Vout sube. Si se intercambian el FSR y Rref, se invierte el sentido de la tensión. La resistencia de referencia debe elegirse alrededor de la zona de resistencia que interesa resolver; copiar el valor de un tutorial pensado para otra carga puede desperdiciar rango del ADC.

Un circuito con amplificador operacional que mida conductancia puede ofrecer una función de transferencia más útil en un intervalo concreto. La documentación de integración eléctrica de Tekscan aborda la sensibilidad, el acondicionamiento, el margen de escala y la calibración multipunto. En cualquier topología, la tensión de excitación, la referencia del ADC, las corrientes de fuga, el intervalo de muestreo, el filtrado y el límite de corriente forman parte de la definición de medida.

Fuente técnica de circuito e integración: Tekscan, FlexiForce Integration Guides, .

La salida debe corresponder a la decisión del producto. Un asiento o una pinza quizá solo necesite distinguir entre sin carga, transición y con carga. Convertir cada muestra del ADC a newtons aporta una precisión aparente si una banda validada, con umbrales distintos de activación y liberación, ofrece una decisión más robusta.

Espesor, repetibilidad, histéresis y deriva de un sensor FSR

Las especificaciones de un FSR solo son interpretables junto con sus condiciones de ensayo. El espesor describe el encapsulado, no la calidad de medida. La repetibilidad de una unidad no equivale a la intercambiabilidad entre piezas. La histéresis compara los recorridos de carga y descarga. La deriva mide el cambio con el tiempo bajo una condición nominalmente constante. Cada dato necesita fijación, carga, circuito, secuencia temporal, historial de la muestra, temperatura y método de cálculo.

La siguiente tabla reúne ejemplos publicados de productos concretos. No son especificaciones de JASPER ni límites universales de los FSR. Tampoco permiten una comparación directa, porque Interlink Electronics y Tekscan aplican construcciones y métodos de ensayo diferentes.

Fuentes de los valores: Interlink Electronics, FSR 400 Series Datasheet, y Tekscan, especificaciones de FlexiForce A201. Las unidades originales se conservan; cuando la fuente usa pulgadas, se muestra el valor original junto a su equivalente métrico.

Documentos de los valores: y .

La repetibilidad pertenece al sistema

Una cifra como «±2 %» puede describir lecturas repetidas de una sola pieza acondicionada en una fijación controlada. No demuestra que varias unidades sean intercambiables después del montaje ni que mantengan el resultado con otra precarga. Conviene separar tres estudios: ciclos repetidos en un mismo conjunto, variación entre sensores y variación entre conjuntos terminados.

La histéresis modifica el margen del umbral

Con la misma fuerza nominal, la salida puede ser diferente según se llegue al punto desde una carga inferior o superior. Un único umbral para activar y liberar puede provocar oscilaciones por ruido o movimiento mecánico. Dos umbrales distintos pueden estabilizar la lógica, pero el firmware no corrige una carga que se desplaza fuera de la zona activa.

La fluencia y la deriva importan con cargas mantenidas

Paredes-Madrid y colaboradores estudiaron 32 muestras FSR bajo fluencia y carga dinámica en Materials (2017). El trabajo relaciona la respuesta temporal con el historial de carga y las condiciones eléctricas (DOI 10.3390/ma10111334). Por eso, una pulsación de 30 segundos es una prueba pobre para un asiento o una pinza que permanece bajo carga durante 4 horas. El ensayo debe reproducir el tiempo de decisión y medir la recuperación después de retirar la carga.

La integración mecánica fija el límite de la medida

Una ecuación de calibración más compleja no compensa una transferencia de carga inestable. Las guías de Interlink Electronics y Tekscan destacan la geometría del actuador, la rigidez del apoyo, la posición de carga, los materiales de interfaz y la calibración en el conjunto final.

Referencia de integración mecánica: Tekscan, .

Apoyo estable

La superficie bajo la zona activa debe responder de forma previsible en todo el intervalo de carga y temperatura. Una carcasa flexible absorbe parte de la fuerza. Una partícula atrapada crea precarga local. Una superficie curva puede doblar el sensor antes de aplicar la carga prevista.

Actuador o repartidor de carga definido

Un resalte o botón puede concentrar la carga sobre una parte controlada de la zona sensible. Deben fijarse su diámetro, dureza, radio de borde, alineación y recorrido. Si es demasiado pequeño, aumenta la tensión local; si puentea el borde inactivo, el adhesivo o la estructura pueden soportar parte de la carga. La recomendación de Tekscan es controlar la región cargada, no presionar de forma imprevisible todo el laminado.

Precarga, esfuerzo cortante y sobrecarrera

La espuma, el revestimiento, las juntas y la compresión de montaje pueden cargar el sensor cuando la entrada externa es cero. Esa precarga debe medirse e incluirse en la calibración. Las piezas móviles deben guiarse para transmitir sobre todo compresión normal; el deslizamiento desplaza el contacto o desgasta el laminado. Si existe riesgo de sobrecarga, un tope mecánico debe absorber el exceso de recorrido: el sensor no debe actuar como fin de carrera estructural.

Materiales de interfaz fijados antes de calibrar

Cambiar la densidad de la espuma, el espesor del adhesivo, la dureza del elastómero, la película de cubierta, el plástico de apoyo o la tolerancia de la carcasa después de calibrar altera la transferencia de fuerza. Estos elementos deben quedar controlados en la lista de materiales, aunque no formen parte del sensor comprado.

Cómo calibrar y validar un sensor FSR

La calibración empieza con una decisión de producto medible. «Medir la presión con precisión» no define un ensayo. En cambio, «cambiar al estado ocupado bajo la condición de carga acordada, mantenerse estable durante la permanencia especificada y liberar dentro de la ventana de descarga» sí puede verificarse.

El NIST define la calibración de transductores de fuerza como la relación entre fuerzas conocidas y la salida del transductor. Si se incluye el lector del cliente, la relación se aplica al conjunto transductor-lector. El mismo principio de sistema es válido para un FSR: la curva pertenece al sensor, la mecánica, el circuito, la secuencia temporal y el modelo de ajuste utilizados para obtenerla. Esto no significa que un FSR ni JASPER estén calibrados por el NIST.

Un proceso OEM práctico comprende estos pasos:

1. Definir la salida. Elegir estado binario, banda relativa, tendencia, patrón multizona o fuerza estimada.
2. Construir el apilamiento representativo. Usar el apoyo, actuador, adhesivo, espuma, cubierta, conector, circuito y muestreo previstos.
3. Acondicionar de forma coherente. Seguir el procedimiento del fabricante del sensor elegido; no combinar rutinas de productos distintos sin validación.
4. Aplicar cargas de referencia trazables. Cubrir el intervalo real de trabajo, no todo el rango de catálogo por defecto.
5. Medir carga y descarga. Repetir ciclos para cuantificar histéresis y repetibilidad a corto plazo.
6. Añadir permanencia y recuperación. Mantener las cargas durante el tiempo previsto, descargar y registrar el retorno hacia la línea de base.
7. Variar piezas y conjuntos. Incluir varios sensores, tolerancias del apilamiento, equipos electrónicos y montajes de fijación.
8. Someter el conjunto al entorno. Seleccionar temperatura, humedad, vibración, exposición a fluidos o envejecimiento según el análisis de riesgos.
9. Fijar límites de aceptación. Definir margen, error, transiciones falsas, tratamiento fuera de rango y criterios de recalibración.
10. Validar unidades representativas de producción. Emplear la revisión de plano, materiales, proceso de montaje y software previstos para la entrega.

Matriz de ensayo representativa de la aplicación

Las páginas de pruebas y control de calidad y prototipado permiten preparar una conversación más amplia sobre validación y fijación de la interfaz mecánica. Una página de capacidad no sustituye el plan específico del proyecto ni un informe aprobado.

Sensor FSR frente a célula de carga y sensor de membrana

La tecnología adecuada depende de la decisión que deba tomar el producto. El poco espesor favorece al FSR, pero no sustituye las exigencias de metrología o seguridad. En España se utiliza «célula de carga»; «celda de carga» es habitual en gran parte de Latinoamérica.

Un FSR no es la opción adecuada para pesaje legal, fuerza de laboratorio trazable, exactitud absoluta estrecha con geometría cambiante ni cargas prolongadas con un límite de deriva muy bajo. En esos casos, el punto de partida es una célula de carga. Si solo se necesita un cambio de estado, un sensor de membrana por contacto o una arquitectura de sensor de ocupación de asiento puede evitar el circuito analógico y la calibración continua.

Aplicaciones OEM de un sensor de presión de película delgada

Un FSR delgado encaja en interfaces compactas cuyo apilamiento mecánico puede controlarse:

• Detección de asiento y presencia: una salida relacionada con la fuerza distingue estados sin carga y con carga, siempre que el ensayo represente espuma, tapizado, postura, precarga y permanencia. En aplicaciones electrónicas para automoción, el sensor es solo un componente; el integrador del asiento o vehículo responde del análisis de seguridad, la lógica de control, el cumplimiento y la validación del vehículo.
• Intensidad de pulsación en HMI: un panel de control puede diferenciar bandas táctiles o añadir un umbral deliberado cuando un interruptor simple no basta.
• Supervisión de pinza o agarre: una fijación detecta fuerza relativa de cierre si la posición del actuador y la geometría de contacto se repiten.
• Confirmación de presencia de pieza: un útil comprueba que una pieza alcanza una posición cargada sin incorporar un transductor voluminoso.
• Detección flexible multizona: varias zonas activas comparan la distribución relativa, siempre que se caractericen la interferencia, el trazado y la calibración.

El FSR encaja mal si el contacto puede salir de la zona activa, domina la carga lateral o el sistema no conserva el apilamiento calibrado. En esas condiciones, rediseñar el camino de carga aporta más que elegir otra curva de resistencia.

Datos que debe aportar un OEM para revisar un sensor FSR

Un requisito útil describe toda la cadena de medida, no solo el diámetro de la zona activa.

Antes de solicitar una oferta de producción, el OEM debe revisar el camino de carga y la matriz de aceptación con el fabricante elegido. JASPER puede considerarse una opción para revisar los requisitos de un sensor FSR a medida desde la página del sensor FSR para asiento. Ninguna prestación específica del proveedor debe aceptarse si no figura en un plano, una especificación o un informe de ensayo aprobados.

Revisar el requisito antes de elegir el sensor

La decisión debe empezar por la función del producto, el camino de carga, el tiempo de permanencia, la geometría de contacto, el circuito y el ensayo de aceptación. Esos datos determinan si conviene un FSR, un sensor de membrana por contacto, una matriz multizona o una célula de carga. La tecnología se elige después de fijar ese límite, no antes.

Información editorial: JASPER encargó esta explicación técnica como fabricante de componentes HMI y conjuntos sensibles a la fuerza a medida. JASPER se presenta únicamente como una opción para revisar requisitos; los criterios de selección se aplican a FSR de cualquier fabricante. Fuentes revisadas el 3 de agosto de 2026.

Fuentes

1. Interlink Electronics, FSR 400 Series Integration Guide: .
2. Interlink Electronics, FSR 400 Series Datasheet: .
3. Tekscan, FlexiForce Integration Guides: .
4. Tekscan, FlexiForce A201 Sensor Specifications: .
5. Sensitronics, FSR 101: Force Sensing Resistor Theory and Applications: .
6. Paredes-Madrid et al., «Underlying Physics of Conductive Polymer Composites and Force Sensing Resistors (FSRs) under Static Loading Conditions», Sensors, 2017.
7. Paredes-Madrid et al., «Underlying Physics of Conductive Polymer Composites and Force Sensing Resistors (FSRs). A Study on Creep Response and Dynamic Loading», Materials, 2017.
8. NIST, Calibration of Force Transducers.

Preguntas frecuentes

¿Un sensor FSR es lo mismo que un sensor de presión?

No. Un FSR cambia su resistencia según la carga transferida a la zona activa, mientras que la presión es fuerza dividida por área. Un sensor de presión de película delgada solo puede estimar presión si se definen el área de contacto, la distribución de carga, la mecánica, el circuito y la calibración.

¿Puede una resistencia sensible a la fuerza medir peso con precisión?

Un FSR puede proporcionar una salida calibrada relacionada con el peso en una fijación controlada, pero no se convierte automáticamente en una balanza de precisión. Si los requisitos principales son exactitud absoluta trazable, histéresis baja y estabilidad prolongada, una célula de carga suele ser el mejor punto de partida.

¿Por qué disminuye la resistencia de un FSR al aumentar la fuerza?

La fuerza aplicada aumenta el contacto conductor efectivo en el material activo y en la interfaz con los electrodos. El mecanismo exacto depende de la construcción; la investigación sobre FSR de polímero conductor incluye resistencia de contacto y efectos de túnel cuántico. La curva fuerza-resistencia resultante suele ser no lineal.

¿Por qué deriva la lectura de un FSR bajo carga constante?

Los cambios temporales pueden originarse en el material sensible y en el apilamiento mecánico que lo rodea, como espuma, adhesivo, elastómero o deformación de la carcasa. También influyen el circuito y la temperatura. El conjunto completo debe ensayarse durante los tiempos de permanencia y recuperación previstos antes de fijar umbrales.

¿Qué espesor tiene un sensor FSR?

El espesor depende del modelo y de qué elementos incluya la medida. Entre los ejemplos publicados figuran 0,203 mm para Tekscan A201 y aproximadamente 0,30–0,53 mm en las geometrías indicadas de Interlink FSR 400 Series. Adhesivos, cubiertas, conectores, tolerancias y compresión deben controlarse en el plano.

¿Es necesario calibrar un sensor FSR?

Sí, cuando la salida se utiliza para estimar fuerza, asignar una banda o tomar una decisión de umbral fiable. La calibración debe reproducir actuador, apoyo, materiales de interfaz, circuito, secuencia temporal y entorno. La curva genérica de una ficha técnica ayuda a planificar el circuito, pero no sustituye la caracterización del conjunto final.

¿Puede usarse una sola curva de calibración para todos los conjuntos FSR?

Solo si un estudio con varias piezas y conjuntos demuestra que el error o margen de decisión es aceptable. La variación de pieza, precarga, posición del actuador, espuma, adhesivo, apoyo, electrónica, temperatura e historial de carga puede desplazar la respuesta. Algunos productos necesitan calibración individual; otros admiten límites o curvas de familia validados.

¿Cuándo conviene utilizar una célula de carga en lugar de un FSR?

Conviene usar una célula de carga cuando el requisito principal es fuerza o peso absolutos calibrados, trazabilidad, menor deriva, mejor linealidad o un presupuesto de exactitud definido. El FSR resulta más adecuado cuando predominan el poco espesor, la flexibilidad, la respuesta relativa o la detección por umbral y puede controlarse el camino de carga.