Výběr senzorů, základní principy a výběrová kritéria
Všechny senzory jsou klasifikovány podle měřeného parametru. Mohou být také klasifikovány jako pasivní nebo aktivní. U pasivních senzorů je výkon potřebný k získání výstupu poskytován samotným měřeným fyzikálním jevem (např. teplotou), zatímco aktivní senzory vyžadují externí napájení.
Kromě toho jsou senzory klasifikovány jako analogové nebo digitální v závislosti na typu výstupního signálu. Analogové snímače produkují spojité signály, které jsou úměrné detekovanému parametru a obvykle vyžadují analogově-digitální převod před podáním do digitálního ovladače.
Digitální senzory na druhé straně vytvářejí digitální výstupy, které lze připojit přímo k digitálnímu ovladači. Digitální výstupy jsou často vytvářeny přidáním A/D převodníku k modulu snímače.
Pokud je potřeba mnoho senzorů, je ekonomičtější zvolit jednoduché analogové senzory a připojit je k digitálnímu ovladači vybavenému vícekanálovým A/D převodníkem.
Výstupní signál ze snímače obvykle vyžaduje dodatečné zpracování (transformaci), než může být signál přiveden do řídicí jednotky. Výstupní signál snímače lze demodulovat, zesílit, filtrovat a izolovat, takže signál lze získat konvenčním analogově-digitálním převodníkem regulátoru (viz. Unifikované analogové signály v automatizačních systémech). Veškerá elektronika je integrována do jednoho mikroobvodu a lze ji připojit přímo k ovladačům.
Výrobce snímače obvykle poskytuje kalibrační křivky. Pokud jsou senzory stabilní, není třeba je znovu kalibrovat. Po integraci do řídicího systému je však nutné senzor znovu zkalibrovat. To v podstatě vyžaduje nastavení známého vstupu do senzoru a záznam jeho výstupu, aby se vytvořilo správné měřítko.
Pokud je snímač použit k měření časově proměnlivého vstupního signálu, je nutná dynamická kalibrace. Použití sinusových vstupů je nejjednodušší a nejspolehlivější metoda dynamické kalibrace.
Při výběru vhodného snímače pro určení požadovaného fyzikálního parametru je třeba vzít v úvahu řadu statických a dynamických faktorů. Níže je uveden seznam typických faktorů:
1. Rozsah — rozdíl mezi maximální a minimální hodnotou prahu měření parametru.
2. Rozlišení je nejmenší změna, kterou může senzor detekovat.
3. Přesnost je rozdíl mezi naměřenou hodnotou a skutečnou hodnotou.
4. Přesnost — Schopnost opakovat měření se specifikovanou přesností.
5. Citlivost — poměr změny výstupního signálu ke změně vstupu.
6.Zero Offset — Nenulová výstupní hodnota pro nulový vstupní signál.
7. Linearita — Procentuální odchylka od nejlépe vyhovující lineární kalibrační křivky.
8. Posun nuly — změna výstupního signálu od nulové hodnoty po určitou dobu při absenci změny vstupního signálu.
9. Doba odezvy — časový interval mezi vstupními a výstupními signály.
10. Šířka pásma — frekvence, při které výstup klesne o 3 dB.
11. Rezonance je frekvence, při které dochází k výstupní špičce.
12. Provozní teplota — teplotní rozsah, ve kterém by měl být snímač používán.
13. Mrtvá zóna — rozsah naměřených hodnot, které senzor nemůže změřit.
14. Poměr signálu k šumu - poměr mezi amplitudami signálu a výstupním šumem.
Výběr snímače, který splňuje všechny výše uvedené požadavky, je podle požadované specifikace obtížný. Například výběr snímače polohy s mikrometrickou přesností v rozsahu jednoho nebo několika metrů vylučuje většinu snímačů. V mnoha případech nedostatek potřebného senzoru vyžaduje kompletní přestavbu systému.
Jakmile jsou splněny výše uvedené funkční faktory, je vygenerován seznam senzorů. Konečný výběr senzorů bude záviset na velikosti, úpravě signálu, spolehlivosti, údržbě a ceně.