Abb. 2.1 zeigt den Aufbau eines Sensors. Die graue Fläche
(Abb. 2.1(a)) stellt die mit der Polymertinte
bedruckte Seite der Folie dar. Auf diese Fläche wirkt eine
Kraftverteilung 
, die den Widerstand der Folie lokal
verändert. Die Elektrode W
(Abb. 2.1(b)) teilt die Fläche in streifenförmige
Bereiche auf. Gemeinsam mit den Teilelektroden an A und B
(Abb. 2.1(c)) teilen sie die Folie in parallel
geschaltete Widerstände 
auf.
Figure 2.1: Aufbau eines FPSRs: (a) Druckempfindliche
Halbleiterschicht mit Widerstandsverteilung auf der Fläche (hier nur
wichtig: Verteilung 
entlang der x-Achse). (b)
Kammförmige Elektrode W teilt 
in parallel geschaltete
Widerstände 
auf. (c) Kohleschicht-Widerstand
zwischen den Anschlüssen A und B mit Elektroden an äquidistanten
Abgriffpunkten. (d) Ersatzschaltbild der Anordnung; 
ist der
Schwerpunkt der Leitwertverteilung
.
Es sei 
für alle i, also der Betrag des
Kohleschichtwiderstands zwischen A und B vernachlässigbar
gegenüber jedem Einzelwiderstand der Folie. Der gemessene Widerstand
zwischen A (oder B) und W soll mit 
bezeichnet werden.
Wenn der Kohleschichtwiderstand vernachlässigbar ist, wird zwischen
A und W also die Summe der Einzelleitwerte 
gemessen.
Der Kohleschichtwiderstand bewirkt, daß bei Anlegen einer Spannung zwischen A und B die Teilelektroden einen linearen Potentialverlauf auf der Folie ergeben. Die an W abgegriffene Spannung kann dann zur Messung des Auflagepunktes herangezogen werden.
Die Spannung an A soll Null sein, die Spannung an B sei mit U
bezeichnet. Dann ist die Spannung 
an der i-ten Teilelektrode
(von A an gezählt)
wobei N die Gesamtzahl der Elektroden zwischen A und B ist.
Unter der Voraussetzung, daß an der Elektrode W kein Strom entnommen
wird (
), ergibt die Knotenregel für W die Spannung an 
:
Die letzte Formel entspricht einer Mittelwertbildung von U mit der
diskreten Verteilungsfunktion 
; die Spannung 
kann
also auch als Repräsentation des Schwerpunktes 
der
Leitwertverteilung interpretiert werden:
wobei 
der Ort der i-ten Elektrode ist.
Das in Abb. 2.1(d) gezeigte Ersatzschaltbild
eignet sich zur
Modellierung des Sensors. Die Kohlebahn ist durch das Potentiometer
dargestellt, dessen Schleifer auf dem
Leitwertschwerpunkt 
steht. Der
variable Widerstand 
ist an diesen Schleifer angeschlossen.
Dieses Ersatzschaltbild wird in den folgenden Schaltplänen verwendet.
Es ist also möglich, mit dem gezeigten Sensor sowohl den
Gesamtleitwert 
der in
Einzelwiderstände aufgeteilten Folie zu messen, als auch den
Schwerpunkt der Leitwertverteilung 
entlang einer Achse. Im
nächsten Abschnitt werden Schaltungen vorgestellt, die diese beiden
Messungen ermöglichen. Wegen der Einsetzbarkeit des Sensors als Kraft-
und Positionsmesser hat Interlink für diesen Typ die Bezeichnung
FPSR eingeführt
(für Force and Position Sensing Resistor).