压敏地板垫传感器的制作

第1步：你需要什么

这就是制作传感器所需要的：

Velostat：为了覆盖地毯下足够的区域，我使用了2个28cm的正方形（11个） “）在Adafruit经销商处购买。

铜带：我使用5mm宽，约6-7m的胶带。

薄绝缘胶带：我使用25mm宽的kapton胶带。

将地毯连接到某物上的接线。

带有锡的烙铁。

用于测试的万用表。

要用微控制器实际使用这个地毯，你需要。：

一个47欧姆的电阻（或类似的小值）。

（可选，N通道mosfet，带10k电阻和220ohm电阻）。

步骤2 ：（如何不将铜带应用于Velostat）

我将首先讲述如何将铜带应用于Velostat 。

我开始假设胶带上的“导电胶”是导电的。这似乎是一个公平的假设，但要么我的胶带不是这种“导电胶”类型，要么“导电”部分几乎不导电。

我开始用两个带有kapton胶带的Velostat两个方块一起拍打。然后我切下25厘米长的铜带，并以均匀的间隔涂抹。两侧的铜带位于完全相同的位置，因此铜之间只有一层薄薄的Velostat。在图像中，垫子的示意图有一个用于概览的切口。

一条长条铜带（约50cm）用于将所有行连接在一起。

将电线焊接到任一侧，并进行电阻测量。

当我尝试测试时，万用表值会在10k到100ohm之间剧烈摆动。另外，站在垫子上或者没有对测量产生很小的差异。有些事情非常糟糕。快速测量胶带表明胶水不是那么导电。材料的三明治是铜，胶水，Velostat，胶水，铜，胶水是一种绝缘体。

故事的寓意，如果你不确定它是否有效，可以进行小规模的测试。

第3步：小规模测试

返回绘图板。铜带的胶水侧面显然不够导电。正面虽然是纯铜。如果我将磁带倒置使铜侧朝向Velostat怎么办？

双方都反转了一条痕迹。我把胶水面朝下的胶带粘在一块卡普顿胶带上。重复使用铜带是很挑剔的，但是这些东西太贵了，不能扔掉。这块带有铜背面的kapton胶带粘在Velostat上。

进行了新的测量。这立即给出了稳定的结果。但有一件事。单个迹线在高电平时似乎为24欧姆，在低电平时为200欧姆。这只是用我的手按了一小部分。如果我有12条迹线，并且完全站在它上面，那么垫子可能会下降到1欧姆以下，吸收过多的电流。

我修改了设计，只让胶带的一小部分与Velostat接触。通过这种方式，我希望阻力达到可控量。

步骤4：将铜带应用于Velostat

有了如何实际完成这项工作的知识，我开始修理传感器垫。在照片中，您将看到旧垫子被修改为新垫子。

我做的第一件事是添加小块胶带作为绝缘体。磁带位于两侧。胶带之间的间隙需要有些恒定，大约1-3厘米，这取决于你想要多少阻力。间隙需要在两侧的相同位置。

获得一条铜带和一条长度足以跨越Velostat的kapton胶带。铜带需要比卡普顿带长1-2厘米。将铜带粘在kapton胶带的粘性面上，铜带的一面穿过kapton胶带。

将组件粘在Velostat上，穿过绝缘体。确保铜在两侧的相同位置。还要确保每次多余的铜在同一侧。折叠多余的铜，这样您就可以安装铜连接条。一个建议是将多余的铜放在垫子的绝缘部分上，以便以后更容易焊接。

对所有行重复此步骤。

添加顶行将所有先前安装的铜条连接在一起的铜带。将此排与Velostat隔离以防止不必要的短路或泄漏是明智的。顶行连接到前面步骤中留下的折叠标签。

小心地将所有短条带焊接到顶部条带上。需要这种焊料，因为否则顶部条带不会与铜排接触。小心不要给铜添加太多热量。铜安装在塑料（Velostat）上，通过塑料熔化会很糟糕。

将电线焊接到两侧的顶行。任何地方都很好，我选了一个角落。

测试垫子以确保它有效。将万用表连接到垫子上，如果按下任何未绝缘的部件，看看电阻是否下降。如果你什么都不做，还要检查阻力是否有些稳定。如果是这种情况，恭喜，垫子现在可以工作。

最后一步，将kapton胶带应用于所有暴露的铜。虽然它可能不会导致短路，但是留下暴露的铜是不好的形式。

（在原理图中，没有显示铜的顶行。图像仅用于显示kapton的配置和使这个垫工作的铜。）

步骤5：测试垫

新垫子连接到万用表再次测试。这次，在没有施加负荷的情况下，垫子的电阻稳定在17-20欧姆。

当我完全站在垫子上时，电阻降至4-6欧姆。垫子上的一只脚大约10欧姆。

这比我很满意，但它仍然是一个可行的价值。无负荷和站在垫子上的人之间存在很大差异。观察到的是压力并没有真正定义阻力。表面积确实如此。如果我站在更多重量较轻的垫子上，那么阻力就会低于我在单个位置上承受所有重量的情况。对于我需要这个传感器的东西，这很好，但是如果你构建了它，请记住它。

步骤6：连接它

由于垫子只是一个很大的可变电阻器，从垫子上进行测量非常简单。

最简单的方法是使用分压器。在压力传感器垫之前添加一个电阻器（在原理图中称为R_mat）并测量电阻器和垫子之间的点（称为MatA1）。我使用了47欧姆，但你的垫子可能还需要别的东西。我的逻辑电平是3.3V，你可以使用你的逻辑功率电平。

我在我的垫子上添加了一个可选的开关电路。我不想在垫子上画出恒定的50mA电流。我根本不知道Velostat是如何通过它来获得恒定电流的，我希望它对垫子的寿命有害。该电路由带有所需电阻的N沟道mosfet组成。每当我想读书时，我都会打开mosfet。剩下的时间，mosfet关闭，垫子没有电力通过它。

第7步：如何使用它

使用带有Arduino（或任何其他微控制器）的垫子很简单。如果您只有分压器，只需将垫子连接到模拟引脚，将连接垫子的引脚设置为输入，然后使用模拟读取命令。您从中获得的价值将下降，具体取决于垫子的重量。

如果安装了mosfet，请记住在进行测量之前将mosfet输入为高电平。否则，您只需测量用于垫子的电压（在我的情况下为3.3V）。

从垫子上取回的值随时间变化不大。我只是使用一个阈值来确定垫子上是否有东西，经过一个月的连续使用后，垫子仍能正常工作。

步骤8：下次我做的不同

一个重要的项目相关的事情是我会正确测试垫子的小尺寸版本第一。我确实在Velostat上做了一小块铜，在万用表上看到了数字，并假设一切正常。这是一个错误。

与垫相关的一点是我会使用较小的铜片。我目前有48块2-3厘米的铜片。这在空闲时给出20欧姆的电阻，当我站在它时给出大约5欧姆的电阻。虽然这是一个可行的数字，但如果它稍微低一些会更容易。对于这种垫子，1厘米的暴露铜就足够了。我不会再在我这样做了，但也许任何想要做到这一点的人都可以从中受益。

第9步：我如何使用它

为什么我特意制作这款压敏垫？我做了一个花哨的ESP32闹钟。它连接到我的Domoticz系统，它可以返回CO2和温度等传感器值，并可以控制我的照明。它还告诉时间并发出警报。

这是传感器垫进来的地方。我没有真正的问题醒来。我醒来后醒来，通常在我需要出去的时候醒来。然而，我有一个问题起床。垫子迫使我起床。当我实际站在垫子上（或从闹钟拔出插头）时，警报才会关闭。这迫使我离开我的床，一旦我起床，我很少再回来。虽然这对于一个有很多其他解决方案的问题来说有点矫枉过正，但我很满意。到目前为止，我每天早上准时起床一个月左右。在我以前待在床上长达一个小时之前。

警报响起前20分钟，垫子变为活动状态。垫子打开，需要电压读数，垫子再次关闭。这种情况每秒都会发生当我站在垫子上时，无论是在闹钟之前还是闹钟期间，都会关闭闹钟。