Selectarea senzorilor, principii de bază și criterii de selecție
Toți senzorii sunt clasificați în funcție de parametrul măsurat. Ele pot fi, de asemenea, clasificate ca pasive sau active. La senzorii pasivi, puterea necesară pentru a obține o ieșire este furnizată de fenomenul fizic măsurat (de exemplu, temperatura), în timp ce senzorii activi necesită o sursă de alimentare externă.
În plus, senzorii sunt clasificați ca analogi sau digitali în funcție de tipul de semnal de ieșire. Senzorii analogici produc semnale continue care sunt proporționale cu parametrul detectat și necesită de obicei conversie analog-digitală înainte de a alimenta controlerul digital.
Senzorii digitali, pe de altă parte, produc ieșiri digitale care pot fi conectate direct la controlerul digital. Adesea, ieșirile digitale sunt produse prin adăugarea unui convertor A/D la modulul senzor.
Dacă sunt necesari mulți senzori, este mai economic să alegeți senzori analogici simpli și să îi conectați la un controler digital echipat cu un convertor A/D multicanal.
De obicei, semnalul de ieșire de la senzor necesită o post-procesare (transformare) înainte ca semnalul să poată fi transmis controlerului. Semnalul de ieșire al senzorului poate fi demodulat, amplificat, filtrat și izolat, astfel încât semnalul să poată fi obținut printr-un convertor convențional analog-digital al controlerului (vezi- Semnale analogice unificate în sistemele de automatizare). Toate electronicele sunt integrate într-un singur microcircuit și pot fi conectate direct la controlere.
Producătorul senzorului oferă de obicei curbe de calibrare. Dacă senzorii sunt stabili, nu este nevoie să-i recalibrați. Cu toate acestea, senzorul trebuie recalibrat după ce este integrat cu sistemul de control. Acest lucru necesită în esență setarea unei intrări cunoscute la senzor și înregistrarea ieșirii sale pentru a stabili scalarea corectă.
Dacă senzorul este utilizat pentru a măsura un semnal de intrare care variază în timp, este necesară calibrarea dinamică. Utilizarea intrărilor sinusoidale este cea mai simplă și mai fiabilă metodă de calibrare dinamică.
O serie de factori statici și dinamici trebuie luați în considerare atunci când se selectează un senzor adecvat pentru a determina parametrul fizic necesar. Mai jos este o listă de factori tipici:
1. Interval — diferența dintre valoarea maximă și minimă a pragului de măsurare a parametrului.
2. Rezoluția este cea mai mică schimbare pe care o poate detecta senzorul.
3. Precizia este diferența dintre valoarea măsurată și valoarea adevărată.
4. Precizie — Abilitatea de a repeta măsurătorile cu o precizie specificată.
5. Sensibilitate — raportul dintre modificarea semnalului de ieșire și schimbarea de intrare.
6.Zero Offset — O valoare de ieșire diferită de zero pentru un semnal de intrare zero.
7. Linearitate — Abaterea procentuală de la curba de calibrare liniară cea mai potrivită.
8. Zero derift — schimbarea semnalului de ieșire de la valoarea zero pentru o anumită perioadă de timp în absența unei modificări a semnalului de intrare.
9. Timp de răspuns — interval de timp dintre semnalele de intrare și de ieșire.
10. Lățimea de bandă — frecvența la care ieșirea scade cu 3 dB.
11. Rezonanța este frecvența la care apare vârful de ieșire.
12. Temperatura de funcționare — intervalul de temperatură în care trebuie utilizat senzorul.
13. Zona moartă — intervalul de valori de măsurare pe care senzorul nu le poate măsura.
14. Raportul semnal-zgomot - raportul dintre amplitudinile semnalului și zgomotul de ieșire.
Alegerea unui senzor care îndeplinește toate cerințele de mai sus este dificilă conform specificațiilor cerute. De exemplu, alegerea unui senzor de poziție cu precizie micrometrică în intervalul de unul sau mai mulți metri exclude majoritatea senzorilor. În multe cazuri, lipsa senzorului necesar necesită o reconstrucție completă a sistemului.
Odată ce factorii funcționali de mai sus sunt satisfăcuți, este generată o listă de senzori. Alegerea finală a senzorilor va depinde de mărime, condiționarea semnalului, fiabilitate, întreținere și cost.