如何自制柔性传感器，一些自制柔性传感器的想法

（文章来源：阿旭的世界）

柔性传感器采用柔性材料构成，具有很好的延展性，能够根据被测物体的形状来进行弯曲和变化，由于它的使用灵活性，被用到了包括可穿戴、纺织品，医疗等很多领域。

早些年我也接触过很多的柔性传感器厂家，大多是国外的公司，他们的传感器种类繁多，应用的领域也很广泛，但是有一个很让人头疼的问题就是价格太高，这个确实也没有办法，因为当时国内还没有可以替代的同类产品。从那时起，我开始关注这方面的研究和进展，同样也结合实际工作需要，想通过一些方法实现同样的传感器功能，我知道这需要先了解国外产品的设计原理和采集方式。

柔性传感器大多是通过自身形变来反应某个参数的变化，目前来说，从我接触的传感器类型一般以电阻型和电容型传感器居多，两种类型的传感器各有特点，可以适合很多的应用场景，既然要自制传感器，首先至少需要了解这两种类型传感器的工作原理和应用特点：

一、电阻型柔性传感器，这种类型的传感器输出的参数为电阻值，你可以把它想象成可变电阻器，只不过它的电阻变化不是通过滑杆，而是通过形变，比较常见的电阻型柔性传感器就是压阻片，这个应用也很广泛，一些智能鞋垫的设计采用了这种压阻片。除了压阻片，其实我更感兴趣的是可穿戴织物，它也是电阻型柔性传感器的一种，这种传感器以弹力布为基材，印刷导电银浆或碳浆，它很容易加工，可以按照自己的需求随意定制，适合大规模生产，主要用于检测变化量较大的信号，由于价格比较便宜，很适合作为一次性耗材使用。

二、电容型柔性传感器，这种类型的传感器原理是通过形变改变导电材料之间的距离从而改变自身的电容特性，它受环境的影响很大，所以一般采取间接接触的方式来采集数据，优势是灵敏度通过优化设计可以做得很好，由于基材的原因，一般适合于微小形变检测，采用阵列式布局的产品更有市场前景，由于用实物讲解比较不容易理接，我们还是用图片说明：

我们把上图中的黑色条纹当作电容传感器的表面电极，白色部分是柔性传感器的基材也就是绝缘部分，想象一下我们通过左右拉伸，每条黑色条纹之间的距离会加大，电容的大小和黑色条纹之间的距离成反比，这样通过外部电路就可以检测到这种变化从而获取被测物体的变化特征。

原理部分我们已经清楚了，下面回归我们之前的问题，如何自制柔性传感器？既然要自制传感器，那么我们先假定一个需求，这个其实也是我目前在考虑做的一个传感器：检测圆心与径向两个维度的柔性传感器，我的想法是采用电阻式柔性传感器设计模式，大体的形状和外形见下图：

看起来像是一个打靶纸，我想这么设计传感器的外形，首先柔性传感器的基材为弹力布，红色部分为导电银印刷部分，白色部分为导电碳浆印刷部分，之所以这么设计是应为我想区分不同的形变特征，想象一下当你用手指在中心点施加压力时，圆环之间的导电碳浆层将被拉伸从而造成电阻值变大，这个实现了圆心方向的形变检测；当整个柔性传感器向四周拉伸时，红色圆周直径将变大，圆周整体阻抗也会变大，这样就实现了径向形变的检测，最终我们完成了自制电阻型柔性传感器的设计。

电阻型柔性传感器可以自制，那么电容型柔性传感器可以自制么？当然可以，只是做不到精密机械设计的小尺寸，但是我们依然可以实现一些功能的检测，比如检测一个物体的尺寸，可以是水杯的底部轮廓、手掌的外形，我们还是以图片的形式给大家说明：

这个是一个棋盘，你可以将黑色部分理解成电容型柔性传感器的表层电极，白色部分是底层电极，底层电极是一个整个的参考平面，在上下两层之间采用橡胶层填充，这样柔性传感器的材料部分准备完毕，当有物体压到上面时，必然导致中间的橡胶层发生形变而改变上下电极之间的电容分布，通过外部电路检测这种变化就可以近似模拟出物体的轮廓，当然想要获取精度比较高的轮廓需要增加表层电极的数量和密度，类似于增大图像显示的像素和分辨率。

以上就是自制柔性传感器的一些想法，如果想要更进一步实现一些功能，可以加上外部的一些采集控制电路，结合算法分析，会得到很好的处理结果。
（责任编辑：fqj）