センサーの選択、基本原理と選択基準

すべてのセンサーは、測定されたパラメーターに従って分類されます。また、パッシブまたはアクティブに分類することもできます。パッシブ センサーでは、出力を得るために必要な電力は測定された物理現象 (温度など) 自体によって供給されますが、アクティブ センサーでは外部電源が必要です。

さらに、センサーは出力信号の種類に応じてアナログまたはデジタルに分類されます。アナログ センサーは、検出されたパラメーターに比例する連続信号を生成し、通常は アナログからデジタルへの変換 デジタルコントローラーに供給する前に。

一方、デジタル センサーは、デジタル コントローラーに直接接続できるデジタル出力を生成します。多くの場合、デジタル出力はセンサー モジュールに A/D コンバータを追加することによって生成されます。

多数のセンサーが必要な場合は、シンプルなアナログ センサーを選択し、マルチチャンネル A/D コンバーターを備えたデジタル コントローラーに接続する方が経済的です。

通常、センサーからの出力信号は、コントローラーに信号を供給する前に後処理 (変換) が必要です。センサーの出力信号は復調、増幅、フィルター処理、および分離が可能で、コントローラーの従来のアナログ - デジタル コンバーターで信号を取得できます。 オートメーションシステムにおける統合アナログ信号）。すべての電子機器は 1 つの超小型回路に統合されており、コントローラーに直接接続できます。

通常、センサーのメーカーは校正曲線を提供します。センサーが安定している場合は、再調整する必要はありません。ただし、センサーを制御システムに統合した後は、センサーを再校正する必要があります。これには基本的に、既知の入力をセンサーに設定し、その出力を記録して正しいスケーリングを確立する必要があります。

センサーを使用して時間変化する入力信号を測定する場合は、動的キャリブレーションが必要です。正弦波入力の使用は、動的キャリブレーションの最も簡単で信頼性の高い方法です。

必要な物理パラメータを決定するために適切なセンサーを選択するときは、多数の静的要因と動的要因を考慮する必要があります。以下は典型的な要因のリストです。

1. 範囲 — パラメータ測定しきい値の最大値と最小値の差。

2. 解像度はセンサーが検出できる最小の変化です。

3. 精度は測定値と真の値の差です。

4. 精度 — 指定された精度で測定を繰り返す能力。

5. 感度 — 入力の変化に対する出力信号の変化の比率。

6.ゼロ オフセット — ゼロ入力信号に対するゼロ以外の出力値。

7. 直線性 — 最適な直線校正曲線からの偏差のパーセンテージ。

8. ゼロドリフト — 入力信号に変化がない場合の、一定期間における出力信号のゼロ値からの変化。

9. 応答時間 — 入力信号と出力信号間の時間間隔。

10. 帯域幅 — 出力が 3 dB 低下する周波数。

11. 共振は、出力ピークが発生する周波数です。

12. 動作温度 — センサーを使用する温度範囲。

13. デッドゾーン — センサーが測定できない測定値の範囲。

14. 信号対ノイズ比 - 信号の振幅と出力ノイズの比。

要求仕様に応じて、上記の要件をすべて満たすセンサーを選択することは困難です。たとえば、1 メートルまたは数メートルの範囲のマイクロメートル精度の位置センサーを選択すると、ほとんどのセンサーが除外されます。多くの場合、必要なセンサーが不足しているため、システムを完全に再構築する必要があります。

上記の機能的要素が満たされると、センサーのリストが生成されます。センサーの最終的な選択は、サイズ、信号調整、信頼性、メンテナンス、コストによって異なります。