Výber snímačov, základné princípy a výberové kritériá
Všetky snímače sú klasifikované podľa meraného parametra. Môžu byť tiež klasifikované ako pasívne alebo aktívne. V pasívnych senzoroch je výkon potrebný na získanie výstupu zabezpečený samotným meraným fyzikálnym javom (napr. teplotou), zatiaľ čo aktívne senzory vyžadujú externé napájanie.
Okrem toho sú snímače klasifikované ako analógové alebo digitálne v závislosti od typu výstupného signálu. Analógové snímače produkujú nepretržité signály, ktoré sú úmerné detekovanému parametru a zvyčajne vyžadujú analógovo-digitálna konverzia pred podávaním do digitálneho ovládača.
Digitálne snímače na druhej strane vytvárajú digitálne výstupy, ktoré je možné pripojiť priamo k digitálnemu ovládaču. Digitálne výstupy sa často vyrábajú pridaním A/D prevodníka k modulu snímača.
Ak je potrebných veľa snímačov, je ekonomickejšie zvoliť jednoduché analógové snímače a pripojiť ich k digitálnemu ovládaču vybavenému viackanálovým A/D prevodníkom.
Výstupný signál zo snímača si zvyčajne vyžaduje dodatočné spracovanie (transformáciu) predtým, ako môže byť signál privedený do ovládača. Výstupný signál snímača je možné demodulovať, zosilniť, filtrovať a izolovať, takže signál je možné získať konvenčným analógovo-digitálnym prevodníkom regulátora (viď. Zjednotené analógové signály v automatizačných systémoch). Všetka elektronika je integrovaná do jedného mikroobvodu a je možné ju pripojiť priamo k ovládačom.
Výrobca snímača zvyčajne poskytuje kalibračné krivky. Ak sú snímače stabilné, nie je potrebné ich prekalibrovať. Po integrácii s riadiacim systémom je však nutné snímač prekalibrovať. To si v podstate vyžaduje nastavenie známeho vstupu do snímača a zaznamenanie jeho výstupu, aby sa vytvorila správna mierka.
Ak sa snímač používa na meranie časovo premenného vstupného signálu, je potrebná dynamická kalibrácia. Použitie sínusových vstupov je najjednoduchšia a najspoľahlivejšia metóda dynamickej kalibrácie.
Pri výbere vhodného snímača na určenie požadovaného fyzikálneho parametra je potrebné zvážiť množstvo statických a dynamických faktorov. Nižšie je uvedený zoznam typických faktorov:
1. Rozsah — rozdiel medzi maximálnou a minimálnou hodnotou prahu merania parametra.
2. Rozlíšenie je najmenšia zmena, ktorú môže senzor zaznamenať.
3. Presnosť je rozdiel medzi nameranou hodnotou a skutočnou hodnotou.
4. Presnosť – Schopnosť opakovať merania so špecifikovanou presnosťou.
5. Citlivosť — pomer zmeny výstupného signálu k zmene vstupu.
6.Zero Offset — Nenulová výstupná hodnota pre nulový vstupný signál.
7. Linearita — Percentuálna odchýlka od najvhodnejšej lineárnej kalibračnej krivky.
8. Posun nuly — zmena výstupného signálu z nulovej hodnoty po určitú dobu bez zmeny vstupného signálu.
9. Čas odozvy — časový interval medzi vstupnými a výstupnými signálmi.
10. Šírka pásma — frekvencia, pri ktorej výstup klesne o 3 dB.
11. Rezonancia je frekvencia, pri ktorej dochádza k výstupnej špičke.
12. Prevádzková teplota — teplotný rozsah, v ktorom sa má snímač používať.
13. Mŕtva zóna — rozsah nameraných hodnôt, ktoré senzor nedokáže merať.
14. Odstup signálu od šumu - pomer medzi amplitúdami signálu a výstupným šumom.
Výber snímača, ktorý spĺňa všetky vyššie uvedené požiadavky, je podľa požadovanej špecifikácie náročný. Napríklad výber snímača polohy s mikrometrovou presnosťou v rozsahu jedného alebo niekoľkých metrov vylučuje väčšinu snímačov. V mnohých prípadoch si nedostatok potrebného snímača vyžaduje kompletnú prestavbu systému.
Po splnení vyššie uvedených funkčných faktorov sa vytvorí zoznam senzorov. Konečný výber snímačov bude závisieť od veľkosti, úpravy signálu, spoľahlivosti, údržby a nákladov.