Resistanssisensorit

Resistanssisensorit ovat antureita, joiden mitattava suure ilmenee resistanssin muutoksena. Sensorin materiaali voi reagoida lämpötilaan, valoon, mekaaniseen rasitukseen, kosteuteen tai kemialliseen ympäristöön, jolloin vastus muuttuu. Muutosta seurataan usein jännite- tai virrannäöllä, ja mittaus voidaan toteuttaa esimerkiksi Wheatstone-bridgen avulla tai konstantti-virta/konstantti-jännite -menetelmillä. Resistanssisensorit tarjoavat usein jatkuvan, analogisen mittaussignaalin, joka tarvitsee signaalin käsittelyä ja kalibrointi.

Tyypillisiä resistanssisensorityyppejä ovat lämpötilan mittaukseen tarkoitetut RTD:t (resistanssilämpötila-anturit) sekä termistoreja (NTC/PTC). Myös valoon reagoivat vastukset, kuten fotoresistorit (LDR), ovat yleisiä resistiivisiä valosensorianalogeja. Kosteusmittauksessa käytetään resistiivisiä kosteusantureita, joiden vastus muuttuu kosteuden vaikutuksesta. Mekaanisen rasituksen havainnoimiseen käytetään esimerkiksi kimmokeresistivejä antureita, kuten strain gauge -anturit sekä piisoresistive-paineanturit. Lisäksi jotkin kemialliset ja kaasuntunnistusresistorit perustuvat vastuksen muutokseen kaasun adsorptiossa.

Käytännössä resistanssisensorien signaali mitataan usein jännitehilinällä tai virralla, ja tulos kalibroidaan sekä lineaarisoidaan käyttämällä esimerkiksi kalibroituja taulukoita tai matemaattisia malleja. Lämpötilan ja ympäristön muutokset voivat vaikuttaa vastukseen, joten usein tehdään lämpötilakomponentti- tai kompensaatiomallinnus ja tarvittaessa neljänjohtoinen mittaus (neljää johtoa) pienentämään johtohäviötä.

Edut ja rajoitteet: Resistanssisensorit ovat yleisesti yksinkertaisia, kestäviä ja kustannustehokkaita sekä helppoja integroida pienelektroniikkaan. Niiden vaste voi olla suorasukainen ja nopea. Rajoitteita ovat lämpötilariippuvuus, epälineaarisuus, ikä printed materiaalien ja liitäntöjen kulumisen vaikutukset sekä pitkäaikaiskesto ja kalibroinnin tarve. Nämä seikat huomioon ottaen ne soveltuvat hyvin sekä teollisuuteen että kuluttajalaitteisiin.

Sovellukset vaihtelevat prosessiteollisuudesta auto- ja rakennusteollisuuden antureihin sekä kodin automaatiojärjestelmiin, joissa resistanssin muutosta käytetään mittaamaan esimerkiksi lämpötilaa, valoa, kosteutta tai mekaanista rasitusta.