Czujniki elastyczne

Elastyczne czujniki nacisku, zgięcia i temperatury: co da się kupić i jak to podłączyć

Rezystancyjne czujniki siły, matryce nacisku, termistory na folii FPC. Przegląd dostępnych elastycznych czujników, ich rzeczywistych ograniczeń i sposobów kondycjonowania sygnału, z przykładami nowości z 2026 roku.

· 3 min czytania · Zespół Deepnest

Wygięty pasek elastycznego czujnika z nadrukowanymi ścieżkami węglowymi i srebrowymi
Ilustracja poglądowa wygenerowana cyfrowo.

Większość elastycznych czujników, które można dziś kupić jako gotowe produkty katalogowe, mierzy siłę lub nacisk. Mniej liczną, ale ważną grupę stanowią czujniki temperatury na folii i czujniki zgięcia. Opisujemy, jak działają, czego się po nich spodziewać i jak podłączyć je do elektroniki.

Czujniki siły FSR

Rezystancyjny czujnik siły (ang. force sensing resistor, FSR) to warstwa przewodzącego polimeru i elektrody na folii. Im większy nacisk, tym więcej punktów styku i tym mniejsza rezystancja. Rozwiązanie jest cienkie, tanie i odporne, ale ma swoje ograniczenia:

  • silnie nieliniowa charakterystyka: rezystancja zmienia się o rzędy wielkości, najszybciej przy małych siłach;
  • histereza i pełzanie: pod stałym obciążeniem odczyt powoli dryfuje;
  • rozrzut egzemplarzy rzędu kilkunastu procent;
  • wpływ temperatury i wilgotności.

Dlatego FSR dobrze nadaje się do wykrywania obecności, dotyku i względnych zmian nacisku. Do pomiaru siły w niutonach z dokładnością kilku procent lepsze są tensometry albo czujniki pojemnościowe.

Interlink Electronics, jeden z pionierów FSR, informował w 2026 roku o wdrożeniach niestandardowych czujników w robotyce chirurgicznej i matryc nacisku w stopach robotów humanoidalnych. Pokazuje to, że elastyczne czujniki nacisku znajdują zastosowania daleko poza klawiaturami.

Matryce nacisku

Gdy potrzebny jest rozkład nacisku, a nie jedna wartość, stosuje się matryce: rzędy i kolumny elektrod z warstwą czułą między nimi. We wrześniu 2026 roku Fujifilm zaprezentował (na razie na rynku japońskim) Prescale Motion. To folia o grubości do 0,2 mm z matrycą 32 × 32 punktów, odczytywana z częstotliwością około 30 Hz, do obserwacji zmian rozkładu nacisku w czasie. Odczyt matrycy wymaga multipleksowania i kompensacji przesłuchów między sąsiednimi punktami (tzw. ghosting).

Przezroczyste folie dotyku i siły

Nanomade i PolyIC zaprezentowali w 2026 roku przezroczystą folię łączącą detekcję dotyku i siły, działającą także w rękawicach i w obecności wilgoci. To kierunek interesujący dla paneli przemysłowych i maszyn rolniczych, w których klasyczne ekrany dotykowe zawodzą.

Termistory na folii

Termistory NTC na elastycznej folii FPC o grubości około 0,1 mm (np. seria Murata FTNT) można dokleić do baterii, obudowy albo skóry. Typowa dokładność to kilka dziesiątych stopnia w temperaturze pokojowej. Zaletą jest mała masa termiczna, a więc szybka odpowiedź, i możliwość pomiaru temperatury powierzchni w trudno dostępnym miejscu.

Czujniki zgięcia

Czujniki zgięcia działają na zasadzie zmiany rezystancji nadrukowanej warstwy przy wyginaniu. Sprawdzają się w rękawicach do śledzenia ruchu palców i w prostych detektorach położenia. Ich powtarzalność jest ograniczona, a charakterystyka zależy od promienia i kierunku gięcia.

Kondycjonowanie sygnału: praktyczne wskazówki

  • Dzielnik napięcia z rezystorem dobranym do środka interesującego zakresu to najprostsze rozwiązanie dla FSR. Daje jednak nieliniową odpowiedź.
  • Przetwornik prąd–napięcie (wzmacniacz operacyjny z FSR w pętli lub na wejściu) daje odpowiedź w przybliżeniu proporcjonalną do przewodności, a więc bliższą liniowej względem siły.
  • Pomiar ratiometryczny, czyli zasilanie dzielnika z napięcia referencyjnego przetwornika, usuwa wpływ wahań zasilania.
  • Kalibracja w docelowym układzie: charakterystykę mierz w docelowej mechanice, bo to podkładka, docisk i powierzchnia styku decydują o wyniku.
  • Pobór energii: zasilaj czujnik tylko na czas pomiaru. Przy niskiej rezystancji pod obciążeniem prąd potrafi być zaskakująco duży.

Podsumowanie: elastyczne czujniki komercyjne najlepiej sprawdzają się dziś w detekcji i pomiarach względnych. Gdy liczy się dokładność, warto połączyć elastyczne podłoże z precyzyjnym czujnikiem krzemowym, czyli zastosować podejście opisane we wpisie o elektronice drukowanej i FHE.

Źródła

  1. Interlink Electronics (26.03.2026). Wyniki za IV kwartał 2025. globenewswire.com
  2. Fujifilm (7.09.2026). Prescale Motion – komunikat prasowy. fujifilm.com
  3. eeNews Europe (2026). Nanomade i PolyIC – folia dotyku i siły. eenewseurope.com
  4. Electronic Design. Flexible film temperature sensors (Murata FTNT). electronicdesign.com
  5. Przegląd elastycznych czujników dotykowych. Nano-Micro Letters (2025). doi:10.1007/s40820-025-01872-4

Pracujesz nad podobnym zagadnieniem? Porozmawiajmy o metodzie pomiaru, elektronice albo prototypie. Pierwsza konsultacja jest bezpłatna.

Umów konsultację