PIEZOELEKTRISK TRYCKSENSOR : En undersökning om textil struktur och piezoelektricitet

• Main Authors: Christoffersson, Astrid, Hammarlund, Emma
• Format: Others
• Language: Swedish
• Published: Högskolan i Borås, Akademin för textil, teknik och ekonomi 2015
• Subjects: Piezoelectricity; poly (vinylidene fluoride) (PVDF); textile pressure sensor; structure; Piezoelektricitet; poly(vinyldifluorid) (PVDF); textil trycksensor; struktur
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hb:diva-204

Arbetet syftar till att skapa en prototyp av en textil trycksensor som kan känna av och skilja på olika typer av belastning. En lämplig metod för att på ett vetenskapligt sätt testa sagda prototyp har också utvecklats. Prototypen har tillverkats för hand på en datoriserad vävstol och de ingående materialen är piezoelektrisk poly(vinyldifluorid), PVDF, tvinnad tillsammans med ett konduktivt garn, Shieldex®, samt polyester. När PVDF-fiber utsätts för töjning genererar de en spänning, vars storlek står i relation till töjningen. Den vävda konstruktion som valdes till prototypen är en distansvara där väftinläggen lagts in i 7 olika lager för att skapa volym. Därmed möjliggörs en töjning av PVDF-fibern som relaterar till trycket strukturen utsätts för. För att utvärdera strukturen skapades tre likadana trycksensorer innehållandes fyra PVDF-fiber som lagts in med ett mellanrum på ca 1,5 cm. Dessa prototyper har sedan fästs på en egentillverkad ramp och PVDF- samt Shieldex®-garnet har kopplats in till ett oscilloskop. Därefter har vikter rullats över prototypen för att generera spänning, vilken har kunnat uppmätas med oscilloskopet. De uppmätta resultaten har analyserats och utvärderats med hjälp av Excel. Testerna visade tydligt att spänningen som uppmättes stod i relation till vikternas storlek; högre vikter gav en mätbart större spänning. Det finns dock stor varians bland resultaten och utvärdering av samtliga prover visar på stora standardavvikelser hos samtliga fiber. Detta innebär att även om det är tydligt att ökad vikt medför ökad signal så kan det finnas svårigheter i att avgöra storleken på vikten utifrån den uppmätta spänningen. === The aim of this project was to create a sensor in textile material which can register and recognize different kinds of pressure. A suitable method has been developed in order to scientifically investigate and evaluate the sensitivity of the prototypes. The prototypes have been produced with a computerized hand weave machine and the materials used were polyester and piezoelectric PVDF-fiber, twisted with a conductive yarn, Shieldex®. When a force is applied to the PVDF-fiber, causing an extension of the fiber, a voltage is generated directly related to the applied force. The final prototype is a woven textile with integrated monofilaments and weft inserted in seven different layers to create a voluminous structure. An extension by the PVDF-fiber is there by enabled to occur which is related to the force applied onto the structure. Three equable prototypes were produced, each consisting four separated PVDF-fibers which were inserted with a distance of 1, 5 cm from each other. The prototypes were further attached one by one on a homemade ramp and the PVDF- and Shieldex®-fibers were connected to an oscilloscope. Different weights were then rolled from the top of the ramp, generating a voltage each time it pressures a fiber, which were seen on the computer software of the oscilloscope. The results were afterwards analyzed and evaluated using Excel. A clear relationship between applied force and generated voltage is shown although there is a great variety among the test results on each weight along with large standard deviations. The exact weight generating a specific voltage is therefore difficult to determine.