حسگر كششي القايي براي كاربرد در منسوجات هوشمند

Inductive strain sensor for smart textile applications

در سال‌هاي اخير با پيشرفت فناوري، پوشيدني‌هاي هوشمند براي اندازه‌گيري متغيرهاي زيستي بدن موردتوجه قرار گرفته‌اند. در بين متغيرهاي زيستي، حركت‌هاي بدن اهميت بالايي دارند. در اين پژوهش يك نوع حسگر كششي ارزان‌قيمت براي اندازه‌گيري نيرو و جابه‌جايي‌هاي مكانيكي معرفي شده كه قابليت استفاده در پوشيدني‌هاي هوشمند را دارد. براي توليد اين حسگر، سيم‌ مسي روكش‌دار با قطر ۰۵/۰ ميلي‌متر به دور نخ تك‌رشته‌اي پلي‌يورتان كشسان 450 تكس با تراكم ۵۰ دور در سانتي‌متر تابيده شد. سيم مسي در اين ساختار يك القاگر را به وجود آورد كه ضريب خودالقايي آن از رابطة ضريب خودالقايي سلونوئيد قابل‌محاسبه است. براي اندازه‌گيري ضريب خودالقايي حسگر، يك مدار الكترونيكي طراحي شد و ضريب خودالقايي حسگر در هنگام اعمال نيرو و افزايش طول اندازه‌گيري شد. نتيجه به‌دست‌آمده تئوري و عملي نشان ‌دهنده يك رابطة خطي بين ميزان افزايش طول حسگر و ضريب خودالقايي آن است.

New technologies in recent years have led to the development of smart textiles capable of measuring varius body parameters. Among these parameters, measuring movements of body parts is an important one. Here, we introduced a low cost wearable strain sensor which can be used to measure mechanical force and strain caused by body movements. The sensor is fabricated using 0.05mm diameter insolated copper wire which is wrapped around an 450 Tex (0.8mm diameter) elastic polyurethane filament with twist density of 50 per centimeter. This formed a selenoid out of the copper wire. The self-inductance of selenoide can be calculated using corresponding equations, which show a linear dependence on the length of the selenoid. To employ this feature, an electrical circuit is designed to measure self-inductance. Results illustrated that the change in the copper-wire wraped filament length, caused by body movements can be measured by observing the change in self-inductance (consistent with theoretical expectations).