Velostat으로 직접 만드는 감압센서

SCSA 교육 중에 수강생들 프로젝트에서 똑똑한 의자(방석)을 만든다고 해서 여기에 필요한 감압센서를 만들어 봤습니다.

감압센서 (FSR:Force Sensitivie Resistor)라는 것은 누르는 힘을 전기적 신호로 알아 내는 것으로 누르는 힘에 따라 저항 값이 바뀝니다.

이런 센서는 전자부품 판매 쇼핑몰에서 작은것은 8천원에서 만원선에서 판매하고 있고 크기에 따라 가격이 올라갑니다.

가격도 부담되고 너무 작아서 센싱하는 포인트가 좁다는 문제점이 있습니다.

그래서 Velostat(벨로스텟)이라는 포장재로 쓰이는 전도성 필름을 이용해서 감압센서를 저렴하게 만들어 봤습니다.

필요한 재료는 다음과 같습니다.

• Velostat : 5,500원 (판매처 : 메카솔루션)
• 주방용 호일 
• 스카치 테잎
• 가위
• 전선(랜케이블 약간)
• 스트리퍼(혹은 니퍼)

우선 가장 중요한 재료는 Velostat 인데요.

이것은 3M에서 만들어서 판매하는 검정 비닐같은 소재인데,

주로  정전기 때문에 망가질 수 있는 전자제품을  포장할 때 사용하는 전도성 필름입니다.

근데 이게 외국에서는 손쉽게 구입할 수 있는 모양인데, 국내에는 판매하는 곳이 별로 없네요.

겨우 찾아 낸곳이 2곳 정도 인데, 메카솔루션이라는 곳에서 5,500원으로 가장 싸게 팔더군요.

크기는 28Cm * 28Cm 입니다.

만드는 방법을 단계적으로 설명 해볼께요.

주방에서 호일을 조금 가져옵니다. 고기 굽거나 고구마 같은 거 굽거나 할때 쓰는거 말입니다.

호일과 Velostat 을 만들고 싶은 크기 만큼 잘라내는데, Velostat 보다 호일을 조금 작게 2개를 잘라 냅니다.

그리고 전선 2가닥을 준비합니다. 저는 굴러다니는 랜케이블을 까서 그 안에 있는 전선 2가닥을 준비했습니다.

랜케이블은 이것저것 공작할때 참 요긴하게 쓰입니다. 점퍼선으로도 손색이 없구요.

전선 한쪽을 준비해 놓은 호일 크기 만큼만 피복을 벗겨냅니다.

스트리퍼가 있으면 일이 한결 쉽죠.

피복이 벗겨진 전선부분을 스카치 테잎으로 호일에 붙입니다.

납땜을 하면 더 좋겠는데, 알미늄 호일은 납이 붙지 않아서 아쉬운대로 스카치 테잎을 사용했습니다.

테잎을 붙이고 꼼꼼히 문질러서 공기와 공간을 깔끔하게 없애 주세요.

같은 방법으로 하나를 더 만들어서 2개를 준비합니다.

2개의 호일 사이에 앞서 준비해 놓은 Velostat을 넣고 테잎으로 살짝 붙입니다.

그러니까 Velostat 한면에 준비해놓은 호일을 하나씩 붙이는 겁니다.

끝으로 마감을 해야 하는데요. 비닐이나 PVC같은 절연 소재로 감싸주는것이 안전한데,

저는 그냥 제 명함 두장을 앞뒤로 갖다 데고 테잎으로 붙였습니다.

이제 완성이네요.

5,500원 으로 명함만한 감압센서를 50개도 만들겠군요.

동작 원리는 대충 이렇습니다. 알미늄 호일은 전도체라서 그냥 두개를 붙이면 전기가 그냥 흘러 버립니다.

따라서 저항값은 아주 작습니다.

이 둘 사이에 Velostat을 넣어서 전기를 차단한것인데, 이 소재가 전기를 아예 차단하는 것이 아니라 접촉된 부분에 대해서 전기를 통하게 합니다.

그래서 저항이 다소 높은 상태로 전기가 미세하게 흐르게 되는데, 이것을 꾹 누르면 전기가 좀 더 잘 흐르면서 저항 값이 줄어 들게 되는 것입니다.

이것에 5V를 흘려서  아날로그 입력으로 읽어 들이면 누르지 않을때는 작은 숫자가 읽히다가 꾹 누르면 큰 숫자가 읽히게 되는 것입니다.

아두이노에 연결해서 실험해 보면 이렇게 됩니다.

아두이노 연결 방법은 아래와 같습니다.

FSR 대신 명함에서 나온 전선 두개를 꽂으면 되고 저항은 10K를 사용했습니다.

LED 쪽은 설명 안 할랍니다.

아두이노 소스 코드는 아래와 같습니다.

int val = 0;
int threshold = 800;
void setup(){
  Serial.begin(9600);
  pinMode(3, OUTPUT);
}

void loop(){
  val = analogRead(3);
  Serial.println(val);
  if(val > threshold){
    digitalWrite(3, HIGH);
  }else{
    digitalWrite(3, LOW);
  }
  delay(100);
}

외국에서는 이걸 이용해서 운동화에 연결해서 불들어 오는 신발도 만들고 옷에 붙여서 다양한 아이디어에 활용하기도 하는 예를 볼 수 있습니다.

페브릭 소재로 만든 게임 패드도 인상적이네요.