Givare för position/dimension ● Typer - Digitala - Absoluta - Inkrementella (relativa) - Analoga - Resistiva - Induktiva ● Mätstorheter - Vridningsvinkel - Förflyttningssträcka - Töjning - Längd - Tjocklek - Närhet (proximity)

Givare för position ● Digital avkänning - Ex. Inkrementell vinkelgivare med två förskjutna kanaler

Givare för position ● Digital avkänning Signaler från inkrementell givare med bestämning av rotationsriktning

Givare för position ● Digital avkänning Ex. Absolut vinkelgivare: Gray-kodskiva

Givare för position ● Digital avkänning Avläsning av 4-bitars Gray-kodskiva

Givare för position ● Analog avkänning - Resistiva givare (potentiometrar)

Givare för position ● Analog avkänning - Spänningsdelning vid belastning

Givare för position ● Analog avkänning - Induktiv givare: LVDT (Linear Variable Differential Transformer)

Givare för position ● Analog avkänning - LVDT med väsentligen linjär karakteristik

Givare för position ● Analog avkänning - Resolver: Två statorlindningar (90° förskjutna) - Referensspänning över rotorlindningen

Givare för position ● Analog avkänning - Resolver-digitalomvandlare (R/D)

Givare för position ● Kapacitiv beröringsgivare

Givare för position ● Kapacitiv givare för touchscreen

Givare för position ● Kapacitiv givare: Relativa felet

a

Area:

A

Givare för position ● Kapacitiv givare i bryggkoppling

Givare för position ● Kapacitiv givare med nanometerprecision i ett scanning-tunnelmikroskop (STM)

Givare för position ● Kapacitiv givare med nanometerprecision PI D-015 Mätning av steg på 0.3 nm Övre: Med laserinterferometri Nedre: med givaren PI D-015

Givare för position ● Resistiv töjningsgivare (strain gauge)

Givare för position ● Spänning (kraft/area):

F

kraft [N]

A

area [m²] σ spänning [N/m²] ● Töjning (relativ längd):

l

längd [m] ε töjning [ ]

Givare för position ● Poissons konstant

Poissons konstant

ν

för några ämnen

Gummi Guld 0.50

0.42 - 0.44

Magnesium 0.35

Titan 0.34

Koppar 0.33

Lera Stål Gjutjärn Betong Glas Kork 0.30-0.45

0.27-0.30

0.21-0.26

0.20

0.18-0.30

0.00

Givare för position ● Resistansändring vid töjning av metalltråd där

Givare för position ● Givarfaktorn

k

ges av

Givare för position ● Halvledare som trådtöjningsgivare - Resistansförändring nästan enbart pga resistivitetsändringen - Kallas även piezoresistiva givare - Givarfaktorn

k

betydligt större (80-200) än för metallgivare - Vanligen P- eller N-ledande kisel - Med N-ledande givare blir

k

negativt - Dyrare än metalliska givare - Känsligare för temperaturvariationer - Ömtåligare än metalliska givare - Lämpliga för mycket små töjningar - Sämre linjäritet än för metalliska givare

Givare för position ● Temperaturkänslighet - Relativa resistansförändringen per grad (ºC): där   a =    b =    c =  Termiska längdutvidgningskoefficienten hos mätobjektet [1/ºC] Givarmaterialets termiska längdutvidgningskoefficient [1/ºC] Resistivitetens temperaturkoefficient hos givarmaterialet [1/ºC]

Givare för position ● Avkänning av töjning i flera riktningar - S.k. rosettgivare (då huvudtöjningsriktningen är okänd)

Givare för position ● Variationer i alla motstånden i en brygga

Givare för position ● Två givare av samma typ i 1 och 3 - Ger dubbel förstärkning vid anbringande på mätobjektet

Givare för position ● Två motriktade givare av samma typ i 1 och 2 - Ger också dubbel förstärkning

Givare för position ● Två motriktade givare av samma typ i 1 och 2 - Givarnas inkoppling i bryggan R 4

Givare för position ● Två motriktade givare av samma typ i 1 och 2 - Expansion av ovansidan, kompression av undersidan

Givare för position ● Två motriktade par av givare applicerade - Ger 4 ggr förstärkning

Givare för position ● Två motriktade par av givare applicerade - De 4 givarnas växelverkan i bryggan

Givare för position ● Halleffekten: ”Tvärspänning” över en ledande platta utsatt för magnetfält Kraft på laddning

q 

med hastighet

v 

:

n

= Antalet laddningsbärare per volymsenhet

Givare för position ● Hallgivare SS441A - Unipolär hallsensor med digital utgång (current sink) - Switch med temperaturberoende hysteres

Givare för position ● Hallgivare SS94A1 - Linjär hallsensor

Givare för position ● Test av hallgivare med digital utgång

Givare för position ● Switchtest av hallgivare med linjär utsignal

Givare för position ● Karakteristik för hallgivare med linjär utsignal:

Givare för position ● Magnetoresistiv givare: - Princip: Resistansen ökar genom att strömbanorna böjs av och blir längre då ett magnetfält läggs på

Givare för position ● Magnetoresistiv givare HMC2003 - Utspänningen linjär m.a.p. magnetfältet (högra diagrammet)

Givare för position ● Magnetoresistiv givare (Permalloy) - Olinjär H/R-karakteristik (nedan) - Okänslig för polaritet - Max-resistans då 20 % järn 80 % nickel

Givare för position ● Permalloy-givare med ”barber pole” - Band av guld eller aluminium (som nedan) i 45º vinkel - Ger linjärisering av karakteristiken

Givare för position ● Fotodiod - Vid belysning sänks diodkurvan - Backström uppstår som är linjär m.a.p. belysningen

Givare för position ● Tre metoder för optisk lägesdetektering (PSD = Position-Sensitive Detector)

Givare för position ● Fyrkvadrants fotodiod (”quad cell”) - Skattning av ljusfläckens läge genom interpolation av intensiteterna i respektive ”cell”

Givare för position ● Skillnaden mellan PSD och Quad cell: - En PSD består av en enda utbredd fotodiod som passerar genom ett resistivt lager med strömdelning till 4 olika elektroder - En Quad cell består av 4 separata fotodioder

Givare för position ● Exempel på Quad cell - SPAD = Single-Photon Avalanche Diode http://www.everyphotoncounts.com/arrays-quad.php

http://www.everyphotoncounts.com/spad.php

Givare för position ● Exempel på användning av en Quad cell - Reglering av fokus och spårning i en DVD-spelare http://www.ieeecss.org/CSM/library/2008/june08/11-June08ApplicationsOfControl.pdf

Givare för position ● Exempel på användning av en Quad cell - Fokusfelets beroende av avståndsfelet http://www.ieeecss.org/CSM/library/2008/june08/11-June08ApplicationsOfControl.pdf

Givare för position ● Exempel på användning av en Quad cell - Spårningsregleringen med extra 2-fälts ”sidosensorer” http://www.ieeecss.org/CSM/library/2008/june08/11-June08ApplicationsOfControl.pdf

Givare för position ● Reflexdetektor CNY70 http://www.vishay.com/docs/83751/cny70.pdf

Givare för position ● Läsgaffel GP1S093HCZ0F

Givare för position ● Fotoresistor (LDR, Ligth Dependent Resistor) http://www.electronics-tutorials.ws/io/io_4.html

Givare för position ● Fotoresistor i skymningsreläkoppling http://www.electronics-tutorials.ws/io/io_4.html

Givare för position ● Interferometri - Noggrann längdmätning via interferens

Givare för position ● Induktiv närhetsgivare

Givare för position ● Kapacitiv närhetsgivare

Givare för position ● Översikt över närhetsgivare http://machinedesign.com/sensors/proximity-sensors-compared-inductive-capacitive-photoelectric-and-ultrasonic