Selecció de sensors, principis bàsics i criteris de selecció
Tots els sensors es classifiquen segons el paràmetre mesurat. També es poden classificar com a passius o actius. En els sensors passius, la potència necessària per obtenir una sortida la proporciona el propi fenomen físic mesurat (per exemple, la temperatura), mentre que els sensors actius requereixen una font d'alimentació externa.
A més, els sensors es classifiquen en analògics o digitals segons el tipus de senyal de sortida. Els sensors analògics produeixen senyals continus que són proporcionals al paràmetre detectat i solen requerir conversió analògica a digital abans d'alimentar el controlador digital.
Els sensors digitals, en canvi, produeixen sortides digitals que es poden connectar directament al controlador digital. Sovint, les sortides digitals es produeixen afegint un convertidor A/D al mòdul del sensor.
Si es necessiten molts sensors, és més econòmic triar sensors analògics senzills i connectar-los a un controlador digital equipat amb un convertidor A/D multicanal.
Normalment, el senyal de sortida del sensor requereix un postprocessament (transformació) abans que el senyal es pugui alimentar al controlador. El senyal de sortida del sensor es pot demodular, amplificar, filtrar i aïllar de manera que el senyal es pot obtenir mitjançant un convertidor analògic-digital convencional del controlador (vegeu- Senyals analògics unificats en sistemes d'automatització). Tota l'electrònica està integrada en un microcircuit i es pot connectar directament als controladors.
El fabricant del sensor sol proporcionar corbes de calibratge. Si els sensors són estables, no cal tornar-los a calibrar. Tanmateix, el sensor s'ha de tornar a calibrar després d'haver integrat amb el sistema de control. Això requereix essencialment configurar una entrada coneguda al sensor i registrar la seva sortida per establir l'escala correcta.
Si el sensor s'utilitza per mesurar un senyal d'entrada variable en el temps, cal un calibratge dinàmic. L'ús d'entrades sinusoïdals és el mètode més senzill i més fiable de calibratge dinàmic.
S'han de tenir en compte una sèrie de factors estàtics i dinàmics a l'hora de seleccionar un sensor adequat per determinar el paràmetre físic requerit. A continuació es mostra una llista de factors típics:
1. Interval — la diferència entre el valor màxim i mínim del llindar de mesura del paràmetre.
2. La resolució és el canvi més petit que el sensor pot detectar.
3. La precisió és la diferència entre el valor mesurat i el valor real.
4. Precisió — Capacitat de repetir mesures amb una precisió especificada.
5. Sensibilitat — la relació entre el canvi en el senyal de sortida i el canvi en l'entrada.
6.Zero Offset — Un valor de sortida diferent de zero per a un senyal d'entrada zero.
7. Linealitat — La desviació percentual de la corba de calibratge lineal que millor s'ajusta.
8. Deriva zero: el canvi del senyal de sortida del valor zero durant un període de temps determinat en absència d'un canvi en el senyal d'entrada.
9. Temps de resposta — interval de temps entre els senyals d'entrada i de sortida.
10. Ample de banda: la freqüència a la qual la sortida cau en 3 dB.
onze La ressonància és la freqüència a la qual es produeix el pic de sortida.
12. Temperatura de funcionament: el rang de temperatura sobre el qual s'ha d'utilitzar el sensor.
13. Zona morta: el rang de valors de mesura que el sensor no pot mesurar.
14. Relació senyal/soroll - la relació entre les amplituds del senyal i el soroll de sortida.
Escollir un sensor que compleixi tots els requisits anteriors és difícil segons l'especificació requerida. Per exemple, l'elecció d'un sensor de posició amb una precisió del micròmetre en el rang d'un o diversos metres exclou la majoria dels sensors. En molts casos, la manca del sensor necessari requereix una reconstrucció completa del sistema.
Un cop satisfets els factors funcionals anteriors, es genera una llista de sensors. L'elecció final dels sensors dependrà de la mida, condicionament del senyal, fiabilitat, manteniment i cost.