En givare i kaktusen

Egentligen kan vad som helst förvandlas till en sensor. Det har amerikanska Quantum utnyttjat i sin senaste kapacitiva mätteknik.

Sensorn mäter de små laddningsförändringar som uppstår när omgivningen kring ett föremål förändras, och gör om dessa förändringar till en användbar styrsignal.

Låt dörrmattan känna av när du står på den, lampan tändas och släckas vid beröring, sirenen börjar tjuta när tjuven kliver in genom det krossade fönstret, operatören får signal när tanken är full eller så piper fruktfatet när päronen är mogna.

- Det är svårt att säga vad man inte kan göra, det är bara fantasin som begränsar användningen, säger Peter Hintze på TR Electronic som har den svenska agenturen.

I USA används Quantums kapacitiva mätteknik i vattenkranar. Vattnet rinner så länge man håller händerna under kranen.

Men även ickemetalliska föremål kan förvandlas till en sensor genom att metall adderas på något annat sätt. Som till exempel kaktusen på bilden som står på en metallyta.

Genom att justera sensorns känslighet och sedan jämföra successivt tagna mätvärden med varandra kan kaktusen reagera på olika sätt.

- Den kan upptäcka när handen är på en decimeters avstånd, eller först när jag tar i den, förklarar Peter Hintze.

Men alternativen är fler.

- Det går också att ställa in sensorn så att den inte reagerar när handen är på ett visst avstånd utan först när den kommer närmare eller är längre bort. Och det går att göra den känslig för enbart rörelser, tillägger han och visar återigen med handen.

Det ser mest ut som trolleri men hemligheten ligger förborgad i den lilla kretsen som mäter laddningsförändringen. Den är ansluten till metallplattan under kaktusen med en skärmad kabel. För att mätprincipen ska fungera får sensorn dock inte vara förbunden med jord.

Mätkretsen strömförsörjs med ett 9 V-batteri.

- Det räcker i tre år för tillämpningen med vattenkranen, säger Peter Hintze.

Quantum har tagit fram ett labkort som tillsammans med ett DOS-program kan användas för att utvärdera tekniken. När man väl justerat känsligheten och bestämt hur sensorn ska reagera går det att tillverka en skräddarsydd krets.

- Man tar helt enkelt bort EEPROM-minnet från utvärderingskortet och skickar in det till Quantum.

Priset hamnar på cirka hundra kronor för tusen exemplar. Själva utvärderingskortet går på drygt 3 500 kronor.

Mer information finns på www.interquant.com.

Per Henricsson

Laddningen kan inte försvinna

Amerikanska Quantums mätprincip baseras på det faktum att laddning, det vill säga elektroner, inte kan försvinna när de flyttas från en kondensator till en annan (förutsatt att det inte finns något läckage). Däremot minskar elektronernas energiinnehåll genom att värme alstras beroende på till exempel kontaktresistans, men det är en helt annan sak.

Om den ena kondensatorn är betydligt större än den andra så kommer i princip alla laddningar att överföras till den större. Det ger i sin tur upphov till en spänning som är proportionell mot laddningen.

Genom att ladda upp den mindre kondensatorn, det vill säga sensorkroppen, till en känd spänning och sedan ladda ur till den större kondensatorn och mäta spänningen över denna går det att beräkna vilken kapacitans sensorkroppen har.

Genom att upprepa mätningen och sedan jämföra mätvärdena går det att avgöra när miljön runt sensorkroppen förändras.

I praktiken är laddningsförändringarna mycket små, under 1 pF, så det krävs en del tricks för att få det hela att fungera. En metod som används av Quantum är att inte läsa av spänningen efter varje uppladdning av känselkroppen. Istället ackumuleras laddningen från ett antal uppladdningar vilket gör att en del av störningen försvinner genom medelvärdesbildning.

Man använder också MOSFET-transistorer med mycket hög repeterbarhet som switchar för att koppla ihop kondensatorerna och för att kortsluta dem vid urladdning. Quantum uppger att den differentiella mätnoggrannheten är bättre än 1 femtofarad.

PH