Val av sensorer, grundläggande principer och urvalskriterier
Alla sensorer klassificeras enligt den uppmätta parametern. De kan också klassificeras som passiva eller aktiva. I passiva sensorer tillhandahålls den effekt som krävs för att erhålla en uteffekt av det uppmätta fysiska fenomenet (t.ex. temperaturen) i sig, medan aktiva sensorer kräver en extern strömförsörjning.
Dessutom klassificeras sensorer som analoga eller digitala beroende på typen av utsignal. Analoga sensorer producerar kontinuerliga signaler som är proportionella mot den detekterade parametern och vanligtvis kräver analog-till-digital konvertering innan matning till den digitala styrenheten.
Digitala sensorer, å andra sidan, producerar digitala utgångar som kan kopplas direkt till den digitala styrenheten. Ofta produceras digitala utgångar genom att lägga till en A/D-omvandlare till sensormodulen.
Om det behövs många sensorer är det mer ekonomiskt att välja enkla analoga sensorer och koppla dem till en digital styrenhet utrustad med en flerkanalig A/D-omvandlare.
Typiskt kräver utsignalen från sensorn efterbearbetning (transformation) innan signalen kan matas till styrenheten. Utsignalen från sensorn kan demoduleras, förstärkas, filtreras och isoleras så att signalen kan erhållas av en konventionell analog-till-digital-omvandlare i styrenheten (se- Enade analoga signaler i automationssystem). All elektronik är integrerad i en mikrokrets och kan kopplas direkt till styrenheter.
Sensortillverkaren tillhandahåller vanligtvis kalibreringskurvor. Om sensorerna är stabila finns det inget behov av att omkalibrera dem. Givaren måste dock omkalibreras efter att den har integrerats med styrsystemet. Detta kräver i huvudsak att man ställer in en känd ingång till sensorn och registrerar dess utsignal för att fastställa korrekt skalning.
Om sensorn används för att mäta en tidsvarierande insignal krävs dynamisk kalibrering. Att använda sinusformade ingångar är den enklaste och mest pålitliga metoden för dynamisk kalibrering.
Ett antal statiska och dynamiska faktorer måste beaktas när man väljer en lämplig sensor för att bestämma den erforderliga fysiska parametern. Nedan följer en lista över typiska faktorer:
1. Område — skillnaden mellan maximi- och minimivärdet för parametermätningströskeln.
2. Upplösning är den minsta förändring som sensorn kan upptäcka.
3. Noggrannhet är skillnaden mellan det uppmätta värdet och det sanna värdet.
4. Precision — Möjlighet att upprepa mätningar med en specificerad noggrannhet.
5. Känslighet — förhållandet mellan ändringen i utsignalen och ändringen i ingången.
6.Nollförskjutning — Ett utgångsvärde som inte är noll för en nollinsignal.
7. Linjäritet — Den procentuella avvikelsen från den linjära kalibreringskurvan som passar bäst.
8. Nolldrift — förändringen av utsignalen från nollvärdet under en viss tidsperiod i frånvaro av en förändring i insignalen.
9. Svarstid — tidsintervall mellan in- och utsignaler.
10. Bandbredd — den frekvens vid vilken utsignalen sjunker med 3 dB.
elva. Resonans är den frekvens vid vilken uteffekttoppen inträffar.
12. Drifttemperatur — det temperaturområde inom vilket sensorn ska användas.
13. Dödzon — området för mätvärden som sensorn inte kan mäta.
14. Signal-brusförhållande - förhållandet mellan signalens amplituder och utgående brus.
Att välja en sensor som uppfyller alla ovanstående krav är svårt enligt specifikationen. Om man till exempel väljer en positionssensor med mikrometernoggrannhet inom intervallet en eller flera meter utesluter de flesta sensorer. I många fall kräver avsaknaden av den nödvändiga sensorn en komplett systemombyggnad.
När ovanstående funktionella faktorer är uppfyllda genereras en lista med sensorer. Det slutliga valet av sensorer kommer att bero på storlek, signalkonditionering, tillförlitlighet, underhåll och kostnad.