Wie flexible Sensoren spüren

‌Flexible Sensoren verfügen über die folgenden Sensorprinzipien:

„Piezoelektrisches Prinzip“: Eines der häufigsten Funktionsprinzipien bei flexiblen Sensoren ist das piezoresistive Prinzip. Dieser Sensor verwendet ein spezielles Material, das piezoelektrisches Material oder piezoresistives Material genannt wird. Unter Einwirkung äußerer Kräfte verändert sich der Widerstandswert dieser Materialien. Typischerweise bestehen piezoresistive Materialien aus Kohlenstoffnanoröhren oder leitfähigen Polymeren. Wenn der Sensor einem Druck ausgesetzt wird, verformt sich das Material im Inneren, was zu einer Änderung der Leitfähigkeit und damit zu einer Änderung des Widerstands führt. Diese Änderung kann durch eine Spannungsänderung in einem mit dem Sensor verbundenen Stromkreis gemessen und erkannt werden.

„Kapazitätsprinzip“: Ein weiteres gängiges Funktionsprinzip flexibler Sensoren ist das Kapazitätsprinzip. Kapazitätssensoren verwenden ein Material mit variabler Kapazität, beispielsweise einen Biegesensor oder einen Phasenverschiebungssensor. Wenn der Sensor einer äußeren Kraft ausgesetzt wird, ändert sich die Form oder relative Position des Materials, was zu einer Änderung der Kapazität führt. Kapazitätssensoren bestehen normalerweise aus zwei oder mehr Elektroden, die durch eine Schicht aus Dielektrikum, beispielsweise Luft oder Polymermaterial, getrennt sind. Durch die Verformung verändert sich der Abstand zwischen den Elektroden bzw. die relative Lage des Dielektrikums und damit der Kapazitätswert. Mithilfe dieser Änderung können äußere Spannungen oder Verformungen eines Objekts gemessen und erkannt werden.

„Prinzip der Verformungserfassung“: Flexible Sensoren können auch nach dem Prinzip der Verformungserfassung arbeiten. Bei diesem Prinzip ist das Material des Sensors verformbar bzw. weist Verformungseigenschaften auf. Sobald der Sensor äußerem Druck oder Zug ausgesetzt wird, verformt sich sein Material, was zu Änderungen der elektrischen Eigenschaften wie Widerstand, Kapazität oder Induktivität führt. Anhand dieser Änderungen der elektrischen Eigenschaften können physikalische Größen wie Druck oder Verformung der äußeren Umgebung erfasst werden.

‌Photoelektrisches Sensorprinzip‌: Flexible Sensoren können auch nach dem Prinzip der photoelektrischen Sensorik arbeiten. Bei diesem Prinzip werden dem Sensormaterial lichtempfindliche Materialien wie Fotowiderstände oder andere fotoelektrische Bauelemente hinzugefügt. Diese Materialien reagieren sehr empfindlich auf Lichteinwirkung und ihre Leitfähigkeit oder Lichtabsorptionseigenschaften ändern sich, wenn sie äußerem Druck oder Verformung ausgesetzt werden. Mithilfe dieser Änderung können äußerer Druck oder Verformung gemessen und durch Lichteinwirkung erfasst werden.