Rezistivitatea anumitor materiale, de exemplu, sulfura de cadmiu (CdS) și selenura de cadmiu (CdSe), depinde de intensitatea luminii incidente. Acest lucru se numește efect fotorezistiv. Un rezistor alcătuit dintr-un astfel de material este LDR (fotorezistor). În absența luminii, concentrația purtătorilor de sarcină liberi este scăzută, prin urmare, rezistența LDR este ridicată. Când lumina cade pe material, se generează purtători de sarcină liberi; concentrația crește și astfel rezistența scade cu creșterea intensității. Rezistența LDR variază ca

unde E_d este puterea incidentului per unitate de suprafață, a și b fiind constante care depind de material și de forma rezistorului.

Sensibilitatea unui LDR depinde de lungimea de undă a luminii, deci este exprimată în termeni de sensibilitate spectrală (ΔR/E_d pe unitate de lungime de undă). Figura 4.43B prezintă sensibilitatea spectrală relativă pentru două tipuri de rezistori CdS, unul tipic și unul cu sensibilitate ridicată pentru lumina roșie. Sensibilitatea este normalizată la sensibilitatea maximă în lățimea de bandă. Aparent sub 400 nm și peste 850 nm, LDR nu este sensibil. Sensibilitatea spectrală a acestui material se potrivește destul de bine cu cea a ochiului uman. Prin urmare, sensibilitatea este exprimată și în termeni de lux. Pentru alte lungimi de undă, se utilizează și alte materiale: în regiunea apropiată IR (1-3 μm) PbS și PbSe, și în IR mediu și îndepărtat (până la 1000 μm), InSb, InAs și multe alte aliaje. Figura 4.43A prezintă caracteristica de rezistență-iluminare a unui CdS LDR tipic. Rețineți răspunsul puternic neliniar al dispozitivului.

Figura 4.43 Caracteristicile unui LDR: (A) caracteristica de sensibilitate și (B) sensibilitatea spectrală.

Chiar și în întuneric complet, rezistența pare să fie finită; aceasta este rezistența la întuneric a LDR, care poate fi mai mare de 10 MΩ. Rezistența la lumină este de obicei definită ca rezistență la o intensitate de 1000 lx; acesta poate varia de la 30 la 300 Ω pentru diferite tipuri. Fotorezistoarele își schimbă valoarea rezistenței destul de lent: timpul de răspuns de la întuneric la lumină este de aproximativ 10 ms; de la lumină la întuneric, rezistența variază numai aproximativ 200 kΩ/s, rezultând un timp de răspuns de aproximativ 1,5 s.

LDR-urile sunt utilizate în situații în care acuratețea nu este o problemă importantă (numai pentru detectare lumină-întuneric), de exemplu în sistemele de alarmă, în circuitul de măsurare a expunerii camerelor automate și în detectoarele pentru pornirea și oprirea iluminării stradale. De asemenea, în aproape fiecare set de pornire pentru controlul încorporat, un LDR este adăugat ca dispozitiv de intrare analogic generic. Simplitatea utilizării și interfața convenabilă (folosind un divizor de tensiune) fac LDR dispozitivul standard pentru a porni cu senzori (rezistivi) în sistemele încorporate.

Referințe

1. ISA-S37.12. Specifications and Tests for Potentiometric Displacement Transducers Pittsburgh, USA: Instrument Society of America; 1977.

2. Li X, Meijer GCM. A novel smart resistive-capacitive position sensor. IEEE Trans I&M. 1995;44(1):768–770.

3. I. Yamano, K. Takemura, T. Maeno, Development of a robot finger for five-fingered hand using ultrasonic motors, in: Proceedings of the 2003 International Conference on Intelligent Robots and Systems, Las Vegas, Nevada, October 2003, pp. 2648–2653.

4. Roduit R, Besse P-A, Micallef J-P. Flexible angular sensor. IEEE Trans Instrum Meas. 1998;47(4):1020–1022.

5. Jung H, Kim CJ, Kong SH. An optimized MEMS-based electrolytic tilt sensor. Sens Actuators A. 2007;139:23–30.

6. Vaughan J. Application of B&K Equipment to Strain Measurements Nærum, Denmark: Brüel & Kjaer; 1975.

7. Dally HJW, Riley WF, McConnell KG. Instrumentation for Engineering Measurements New York, NY: Wiley & Sons; 1984.

8. Rabah H, Poussier S, Weber S. Toward a generic on chip conditioning system for strain gage sensors. Measurement. 2006;39:320–327.

9. Park JJ, Kim GS. Development of the 6-axis force/moment sensor for an intelligent robot’s gripper. Sens Actuators A. 2005; 118: 127–134.

10. Chao L-P, Chen K-T. Shape optimal design and force sensitivity evaluation of six-axis force sensors. Sens Actuators A. 1997; 63:105–112.

11. Kim G-S, Kang D-I, Ree S-H. Design and fabrication of a six-component force/moment sensor. Sens Actuators A. 1999;77:209–220.

12. Middelhoek S, Audet SA. Silicon Sensors. London: Academic Press; 1989.

13. Wang L, Beebe DJ. A silicon-based sheer force sensor: development and characterization. Sens Actuators A. 2000;84:33–44.

14. H. Seidel, U. Fritsch, R. Gottinger, J. Schalk, A piezoresistive silicon accelerometer with monolithically integrated CMOS circuitry, in: Proceedings of the Eurosensors IX Conference on Solid State Sensors and Actuators Stockholm, Sweden, June 1995, pp. 597–600.

15. Sassen S, Voss R, Schalk J, et al. Tuning fork silicon angular rate sensor with enhanced performance for automotive applications. Sens Actuators A. 2000;83:80–84.

16. Yang H, Bao M, Yin H, Shen S. A novel bulk micromachined gyroscope based on a rectangular beam-mass structure. Sens Actuators A. 2002;96:145–151.

17. Measurement data from student projects, unpublished, University of Twente, The Netherlands, 1997–1998.

18. Hussain M, Choa Y-H, Niihara K. Conductive rubber materials for pressure sensors. J Mater Sci Lett. 2001;20:525–527.

19. Beccai L, Roccella S, Arena A, et al. Design and fabrication of a hybrid silicon three-axial force sensor for biomechanical applications. Sens Actuators A. 2005;120:370–382.

20. Kure K, Kanda T, Suzumori K, Wakimoto S. Flexible displacement sensor using injected conductive paste. Sens Actuators A. 2008;143:272–278.

21. Huang CT, Shen CL, Tang CF, Changa SH. A wearable yarn-based piezo-resistive sensor. Sens Actuators A. 2008;141:396–403.

22. U. Mescheder, S. Majer, Micromechanical inclinometer, in: Proceedings of the Eurosensors X Conference on Solid State Sensors and Actuators, Leuven, Belgium, September 1996, pp. 1133–1136.

23. Snyder WE, St. Clair J. Conductive elastomers as sensor for industrial parts handling equipment. IEEE Trans Instrum Meas. 1978;IM-27(1):94–99.

24. M.H.E. Larcombe, Tactile perception for robot devices, in: First Conference on Industrial Robot Technology, Nottingham, UK, 27–29 March 1973, pp. R16–191 to R16–196.

25. Petriu EM, McMath WS, Yeung SSK, Trif N. Active tactile perception of object surface geometric profiles. IEEE Trans Instrum Meas. 1992;41(1):87–92.

26. Speeter TH. A tactile sensing system for robotic manipulation. Int J Rob Res. 1990;9(2):25–36.

27. H. Liu, P. Meusel, G. Hirzinger, A tactile sensing system for the DLR three-finger robot hand, in: ISMCR ’95, Proceedings, 1995, pp. 91–96.

28. H. van Brussel, H. Belien, A high resolution tactile sensor for part recognition, in: Proceedings 6th International Conference on Robot Vision and Sensory Controls, 1986, pp. 49–59.

29. Hillis WD. A high-resolution imaging touch sensor. Int J Rob Res. 1982;1(2):33–44.

30. B.E. Robertson, A.J. Walkden, Tactile sensor system for robotics, in: Proceedings 3rd International Conference on Robot Vision and Sensory Controls, November 1983, pp. 572–577.

31. Chen LH, Jin S, Tiefel TH. Tactile shear sensing using anisotropically conductive polymer. Appl Phys Lett. 1993;62(19):2440–2442.

32. E.G.M. Holweg, Autonomous control in dexterous gripping, PhD thesis, Delft University of Technology, 1996.

33. Shimojo M. Mechanical filtering effect of elastic cover for tactile sensor. IEEE Trans Rob Autom. 1997;13(1):128–132.

34. Raibert MH, Tanner JE. Design and implementation of a VLSI tactile sensing computer. Int J Rob Res. 1982;1(3):3–18.

35. Sugiyama S, Kawahata K, Yoneda M, Igarashi I. Tactile image detection using a 1k-element silicon pressure sensor array. Sens Actuators A. 1990;23:397–400.

36. Mei T, Li WJ, Ge Y, Chen Y, Ni L, Chan MH. An integrated MEMS three-dimensional tactile sensor with large force range. Sens Actuators A. 2000;80:155–162.

37. Liu L, Zheng X, Li Z. An array tactile sensor with piezoresistive single-crystal silicon diaphragm. Sens Actuators A. 1993;32:193–196.

38. F. Zee, E.G.M. Holweg, P.P.L. Regtien, W. Jongkind, Tactile sensor and method for determining a shear force and slip with such a tactile sensor, Patent WO97/40339, 1997.

39. Wen C-C, Fang W. Tuning the sensing range and sensitivity of three axes tactile sensors using the polymer composite membrane. Sens Actuators A. 2008;145–146:14–22.

40. A. Parmiggiani, M. Randazzo, L. Natale, G. Metta, G. Sandini, Joint torque sensing for the upper-body of the iCub humanoid robot, 2009 9th IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots, Paris, 2009, pp. 15–20, https://doi.org/10.1109/ICHR. 2009.5379525.

41. Karvinen K, Karvinen T. Make: Getting Started with Sensors Measure the World with Electronics, Arduino, and Raspberry Pi California: Maker Media Inc.; 2014.

42. Shelledy FB, Nix JL. Magnetoresistive heads for magnetic tape and disk recording. IEEE Trans Magn. 1992;28(5):2283–2288.

43. Eijkel CJM, Fluitman JHJ, Leeuwis H, van Mierlo DJM. Contactless angle detector for control applications. Journal A. 1991;32:43–52.

44. Kuijk KE, van Gestel WJ, Gorter FW. The barber pole, a linear magnetoresistive head. IEEE Trans Magn. 1975;11:1215.

45. Atkinson D, Squire PT, Maylin MG, Gore J. An integrating magnetic sensor based on the giant magneto-impedance effect. Sens Actuators A. 2000;81:82–85.

46. Kuźmiński RM, Nesteruk K, Lachowicz HK. Magnetic field meter based on giant magnetoimpedance effect. Sens Actuators A. 2008;141:68–75.

47. Jantaratana P, Sirisathitkul C. Giant magnetoimpedance in silicon steels. J Magn Magn Mater. 2004;281:399–404.

48. Amalou F, Gijs MAM. Giant magnetoimpedance in trilayer structures of patterned magnetic amorphous ribbons. Appl Phys Lett. 2002;81(8):1654–1656.

49. Chien CL. Standing out from the giants and colossi. Phys World. 2000;13:24–26.

50. González OJ, Castaño E, Castellano JC, Gracia FJ. Magnetic position sensor based on nanocrystalline colossal magnetoresistances. Sens Actuators A. 2001;91:137–143.

51. Adelerhof DJ, Geven W. New position detectors based on AMR sensors. Sens Actuators A. 2000;85:48–53.

52. Kang MH, Choi BW, Koh KC, Lee JH, Park GT. Experimental study of a vehicle detector with an AMR sensor. Sens Actuators A. 2005;118:278–284.

53. Rieger G, Ludwig K, Hauch J, Clemens W. GMR sensors for contactless position detection. Sens Actuators A. 2001;91:7–11.

54. Giebeler C, Adelerhof DJ, Kuiper AET, van Zon JBA, Oelgeschläger D, Schulz G. Robust GMR sensors for angle detection and rotation speed sensing. Sens Actuators A. 2001;91:16–20.

55. Ricken W, Liu J, Becker W-J. GMR and eddy current sensor in use of stress measurement. Sens Actuators A. 2001;91:42–45.

56. Wakiwaka H, Mitamura M. New magnetostrictive type torque sensor for steering shaft. Sens Actuators A. 2001;91:103–106.

57. Sharatchandra Singh W, Rao BPC, Vaidyanathan S, Jayakumar T, Raj B. Detection of leakage magnetic flux from near-side and far-side defects in carbon steel plates using a giant magneto-resistive sensor. Meas Sci Technol. 2008;19 http://dx.doi.org/10.1088/ 0957-0233/19/1/01559.

58. Totsu K, Haga Y, Esashi M. Three-axis magneto-impedance effect sensor system for detecting position and orientation of catheter tip. Sens Actuators A. 2004;111:304–309.

59. Wood DK, Ni KK, Schmidt DR, Cleland AN. Submicron giant magnetoresistive sensors for biological applications. Sens Actuators A. 2005;120:4–6.

60. Reverter F, Jordana J, Gasulla M, Pallàs-Areny R. Accuracy and resolution of direct resistive sensor-to-microcontroller interfaces. Sens Actuators A. 2005;121:78–87.