Valg av sensorer, grunnleggende prinsipper og utvalgskriterier
Alle sensorer er klassifisert i henhold til den målte parameteren. De kan også klassifiseres som passive eller aktive. I passive sensorer leveres kraften som kreves for å oppnå en utgang av det målte fysiske fenomenet (f.eks. temperatur) selv, mens aktive sensorer krever en ekstern strømforsyning.
I tillegg er sensorer klassifisert som analoge eller digitale avhengig av type utgangssignal. Analoge sensorer produserer kontinuerlige signaler som er proporsjonale med den detekterte parameteren og vanligvis krever analog-til-digital konvertering før mating til den digitale kontrolleren.
Digitale sensorer på sin side produserer digitale utganger som kan kobles direkte til den digitale kontrolleren. Ofte produseres digitale utganger ved å legge til en A/D-omformer til sensormodulen.
Hvis det trengs mange sensorer, er det mer økonomisk å velge enkle analoge sensorer og koble dem til en digital kontroller utstyrt med en flerkanals A/D-omformer.
Vanligvis krever utgangssignalet fra sensoren etterbehandling (transformasjon) før signalet kan mates til kontrolleren. Utgangssignalet til sensoren kan demoduleres, forsterkes, filtreres og isoleres slik at signalet kan oppnås av en konvensjonell analog-til-digital-omformer til kontrolleren (se- Samlede analoge signaler i automasjonssystemer). All elektronikk er integrert i én mikrokrets og kan kobles direkte til kontrollere.
Sensorprodusenten gir vanligvis kalibreringskurver. Hvis sensorene er stabile, er det ikke nødvendig å kalibrere dem på nytt. Imidlertid må sensoren kalibreres på nytt etter at den er integrert med kontrollsystemet. Dette krever i hovedsak å sette en kjent inngang til sensoren og registrere utgangen for å etablere riktig skalering.
Hvis sensoren brukes til å måle et tidsvarierende inngangssignal, kreves dynamisk kalibrering. Å bruke sinusformede innganger er den enkleste og mest pålitelige metoden for dynamisk kalibrering.
En rekke statiske og dynamiske faktorer må vurderes når man velger en passende sensor for å bestemme den nødvendige fysiske parameteren. Nedenfor er en liste over typiske faktorer:
1. Område — forskjellen mellom maksimums- og minimumsverdien for parametermålingsterskelen.
2. Oppløsning er den minste endringen sensoren kan oppdage.
3. Nøyaktighet er forskjellen mellom den målte verdien og den sanne verdien.
4. Presisjon — Evne til å gjenta målinger med en spesifisert nøyaktighet.
5. Sensitivitet — forholdet mellom endringen i utgangssignalet og endringen i inngangen.
6.Nullforskyvning — En utgangsverdi som ikke er null for et nullinngangssignal.
7. Linearitet — Prosentvis avvik fra den lineære kalibreringskurven som passer best.
8. Nulldrift — endringen av utgangssignalet fra nullverdien i en viss tidsperiode i fravær av en endring i inngangssignalet.
9. Responstid — tidsintervall mellom inngangs- og utgangssignaler.
10. Båndbredde — frekvensen som utgangen synker med 3 dB.
elleve. Resonans er frekvensen som utgangstoppen oppstår ved.
12. Driftstemperatur — temperaturområdet som sensoren skal brukes over.
13. Død sone — området av måleverdier som sensoren ikke kan måle.
14. Signal til støyforhold - forholdet mellom amplitudene til signalet og utgangsstøyen.
Å velge en sensor som oppfyller alle kravene ovenfor er vanskelig i henhold til den nødvendige spesifikasjonen. For eksempel, å velge en posisjonssensor med mikrometernøyaktighet i området en eller flere meter utelukker de fleste sensorer. Mangelen på den nødvendige sensoren krever i mange tilfeller en fullstendig systemombygging.
Når de ovennevnte funksjonsfaktorene er oppfylt, genereres en liste over sensorer. Det endelige valget av sensorer vil avhenge av størrelse, signalkondisjonering, pålitelighet, vedlikehold og kostnad.