Érzékelők kiválasztása, alapelvek és kiválasztási kritériumok
Minden érzékelő a mért paraméter szerint van besorolva. Passzív vagy aktív kategóriába is sorolhatók. A passzív érzékelőknél a kimenet megszerzéséhez szükséges teljesítményt maga a mért fizikai jelenség (pl. hőmérséklet) biztosítja, míg az aktív érzékelők külső tápegységet igényelnek.
Ezenkívül az érzékelők analóg vagy digitális besorolásúak a kimeneti jel típusától függően. Az analóg érzékelők folyamatos jeleket állítanak elő, amelyek arányosak az észlelt paraméterrel, és általában megkövetelik analóg-digitális átalakítás mielőtt betáplálná a digitális vezérlőbe.
A digitális érzékelők viszont digitális kimeneteket állítanak elő, amelyek közvetlenül csatlakoztathatók a digitális vezérlőhöz. A digitális kimeneteket gyakran úgy állítják elő, hogy A/D átalakítót adnak az érzékelőmodulhoz.
Ha sok érzékelőre van szükség, gazdaságosabb egyszerű analóg érzékelőket választani, és azokat egy többcsatornás A/D konverterrel felszerelt digitális vezérlőhöz csatlakoztatni.
Jellemzően az érzékelő kimeneti jele utófeldolgozást (transzformációt) igényel, mielőtt a jel a vezérlőhöz továbbítható. Az érzékelő kimeneti jele demodulálható, erősíthető, szűrhető és leválasztható, így a jel a vezérlő hagyományos analóg-digitális átalakítójával nyerhető (ld. Egységes analóg jelek automatizálási rendszerekben). Az összes elektronika egyetlen mikroáramkörbe van integrálva, és közvetlenül csatlakoztatható a vezérlőkhöz.
Az érzékelő gyártója általában kalibrációs görbéket biztosít. Ha az érzékelők stabilak, nincs szükség újrakalibrálásukra. Az érzékelőt azonban újra kell kalibrálni, miután integrálták a vezérlőrendszerbe. Ehhez lényegében egy ismert bemenetet kell beállítani az érzékelőn, és rögzíteni kell a kimenetét a helyes skálázás létrehozásához.
Ha az érzékelőt időben változó bemeneti jel mérésére használják, akkor dinamikus kalibrálásra van szükség. A szinuszos bemenetek használata a dinamikus kalibrálás legegyszerűbb és legmegbízhatóbb módja.
A megfelelő érzékelő kiválasztásakor a szükséges fizikai paraméter meghatározásához számos statikus és dinamikus tényezőt kell figyelembe venni. Az alábbiakban felsoroljuk a tipikus tényezőket:
1. Tartomány — a paraméter mérési küszöbének maximális és minimális értéke közötti különbség.
2. A felbontás az a legkisebb változás, amelyet az érzékelő észlelhet.
3. A pontosság a mért érték és a valós érték különbsége.
4. Precízió – A mérések meghatározott pontosságú megismétlésének képessége.
5. Érzékenység — a kimeneti jel változásának és a bemeneti jel változásának aránya.
6.Nulla-eltolás — Nulla bemeneti jel nullától eltérő kimeneti értéke.
7. Linearitás – A százalékos eltérés a legjobban illeszkedő lineáris kalibrációs görbétől.
8. Zero drift — a kimenő jel változása a nulla értékről egy bizonyos ideig a bemeneti jel változásának hiányában.
9. Response time – a bemeneti és a kimeneti jelek közötti időintervallum.
10. Sávszélesség – az a frekvencia, amelynél a kimenet 3 dB-lel csökken.
11. A rezonancia az a frekvencia, amelyen a kimeneti csúcs fellép.
12. Üzemi hőmérséklet — az a hőmérséklet-tartomány, amelyen belül az érzékelőt használni kell.
13. Holt zóna – azon mérési értékek tartománya, amelyeket az érzékelő nem tud mérni.
14. Jel/zaj viszony - a jel és a kimeneti zaj amplitúdóinak aránya.
A szükséges specifikáció szerint nehéz olyan érzékelőt választani, amely megfelel a fenti követelményeknek. Például az egy vagy több méteres mikrométeres pontosságú helyzetérzékelő kiválasztása a legtöbb érzékelőt kizárja. Sok esetben a szükséges érzékelő hiánya teljes rendszer-újraépítést tesz szükségessé.
Ha a fenti funkcionális tényezők teljesülnek, létrejön az érzékelők listája. Az érzékelők végső kiválasztása a mérettől, a jelkondicionálástól, a megbízhatóságtól, a karbantartástól és a költségektől függ.