Udvælgelse af sensorer, grundprincipper og udvælgelseskriterier
Alle sensorer er klassificeret i henhold til den målte parameter. De kan også klassificeres som passive eller aktive. I passive sensorer leveres den effekt, der kræves for at opnå et output, af det målte fysiske fænomen (f.eks. temperatur) selv, mens aktive sensorer kræver en ekstern strømforsyning.
Derudover er sensorer klassificeret som analoge eller digitale afhængigt af typen af udgangssignal. Analoge sensorer producerer kontinuerlige signaler, der er proportionale med den detekterede parameter og normalt kræver analog-til-digital konvertering før fodring til den digitale controller.
Digitale sensorer producerer på den anden side digitale udgange, der kan tilsluttes direkte til den digitale controller. Ofte produceres digitale udgange ved at tilføje en A/D-konverter til sensormodulet.
Hvis der er brug for mange sensorer, er det mere økonomisk at vælge simple analoge sensorer og tilslutte dem til en digital controller udstyret med en flerkanals A/D-konverter.
Typisk kræver udgangssignalet fra sensoren efterbehandling (transformation), før signalet kan føres til controlleren. Udgangssignalet fra sensoren kan demoduleres, forstærkes, filtreres og isoleres, så signalet kan opnås af en konventionel analog-til-digital-omformer i controlleren (se- Ensartede analoge signaler i automationssystemer). Al elektronik er integreret i ét mikrokredsløb og kan tilsluttes direkte til controllere.
Sensorproducenten leverer normalt kalibreringskurver. Hvis sensorerne er stabile, er der ingen grund til at kalibrere dem igen. Føleren skal dog omkalibreres, efter at den er integreret med styresystemet. Dette kræver i det væsentlige at indstille en kendt input til sensoren og registrere dens output for at etablere den korrekte skalering.
Hvis sensoren bruges til at måle et tidsvarierende indgangssignal, kræves dynamisk kalibrering. Brug af sinusformede input er den enkleste og mest pålidelige metode til dynamisk kalibrering.
En række statiske og dynamiske faktorer skal tages i betragtning, når man vælger en passende sensor for at bestemme den nødvendige fysiske parameter. Nedenfor er en liste over typiske faktorer:
1. Range — forskellen mellem maksimum- og minimumværdien af parametermålingstærsklen.
2. Opløsning er den mindste ændring, sensoren kan registrere.
3. Nøjagtighed er forskellen mellem den målte værdi og den sande værdi.
4. Præcision — Evne til at gentage målinger med en specificeret nøjagtighed.
5. Følsomhed — forholdet mellem ændringen i udgangssignalet og ændringen i inputtet.
6.Nulforskydning — En udgangsværdi, der ikke er nul, for et nul-indgangssignal.
7. Linearitet — Den procentvise afvigelse fra den bedst tilpassede lineære kalibreringskurve.
8. Nuldrift — ændringen af udgangssignalet fra nulværdien i et vist tidsrum i fravær af en ændring i indgangssignalet.
9. Responstid — tidsinterval mellem input- og outputsignaler.
10. Båndbredde — den frekvens, hvormed output falder med 3 dB.
elleve. Resonans er den frekvens, hvor outputspidsen forekommer.
12. Driftstemperatur — det temperaturområde, inden for hvilket sensoren skal bruges.
13. Død zone — området af måleværdier, som sensoren ikke kan måle.
14. Signal til støj-forhold - forholdet mellem signalets amplituder og udgangsstøjen.
At vælge en sensor, der opfylder alle ovennævnte krav, er svært i henhold til den påkrævede specifikation. For eksempel udelukker valget af en positionssensor med mikrometernøjagtighed i området en eller flere meter de fleste sensorer. I mange tilfælde kræver manglen på den nødvendige sensor en komplet systemgenopbygning.
Når ovenstående funktionelle faktorer er opfyldt, genereres en liste over sensorer. Det endelige valg af sensorer vil afhænge af størrelse, signalkonditionering, pålidelighed, vedligeholdelse og omkostninger.