센서의 선택, 기본 원리 및 선택 기준

모든 센서는 측정된 매개변수에 따라 분류됩니다. 수동 또는 능동으로 분류할 수도 있습니다. 수동형 센서에서 출력을 얻는 데 필요한 전력은 측정된 물리적 현상(예: 온도) 자체에서 제공하는 반면 능동형 센서는 외부 전원 공급 장치가 필요합니다.

또한 센서는 출력 신호의 종류에 따라 아날로그와 디지털로 분류된다. 아날로그 센서는 감지된 매개변수에 비례하는 연속 신호를 생성하며 일반적으로 아날로그-디지털 변환 디지털 컨트롤러에 공급하기 전에.

반면에 디지털 센서는 디지털 컨트롤러에 직접 연결할 수 있는 디지털 출력을 생성합니다. 센서 모듈에 A/D 변환기를 추가하여 디지털 출력을 생성하는 경우가 많습니다.

많은 센서가 필요한 경우 간단한 아날로그 센서를 선택하여 다채널 A/D 컨버터가 장착된 디지털 컨트롤러에 연결하는 것이 더 경제적입니다.

일반적으로 센서의 출력 신호는 신호를 컨트롤러에 공급하기 전에 후처리(변환)가 필요합니다. 센서의 출력 신호는 복조, 증폭, 필터링 및 분리되어 컨트롤러의 기존 아날로그-디지털 변환기에서 신호를 얻을 수 있습니다(참조: 자동화 시스템의 통합 아날로그 신호). 모든 전자 장치는 하나의 마이크로 회로에 통합되어 있으며 컨트롤러에 직접 연결할 수 있습니다.

센서 제조업체는 일반적으로 교정 곡선을 제공합니다. 센서가 안정적이면 다시 보정할 필요가 없습니다. 그러나 센서를 제어 시스템과 통합한 후에는 센서를 다시 보정해야 합니다. 이를 위해서는 기본적으로 센서에 대한 알려진 입력을 설정하고 올바른 스케일링을 설정하기 위해 출력을 기록해야 합니다.

센서가 시변 입력 신호를 측정하는 데 사용되는 경우 동적 보정이 필요합니다. 정현파 입력을 사용하는 것이 가장 간단하고 신뢰할 수 있는 동적 교정 방법입니다.

필요한 물리적 매개변수를 결정하기 위해 적절한 센서를 선택할 때 여러 가지 정적 및 동적 요인을 고려해야 합니다. 다음은 일반적인 요인 목록입니다.

1. 범위 — 매개변수 측정 임계값의 최대값과 최소값 간의 차이입니다.

2. 분해능은 센서가 감지할 수 있는 가장 작은 변화입니다.

3. 정확도는 측정된 값과 실제 값의 차이입니다.

4. 정밀도 — 지정된 정확도로 측정을 반복하는 기능.

5. 감도 - 입력 변화에 대한 출력 신호 변화의 비율.

6.제로 오프셋 — 제로 입력 신호에 대한 제로가 아닌 출력 값입니다.

7. 선형성 — 가장 잘 맞는 선형 교정 곡선과의 백분율 편차입니다.

8. 제로 드리프트 - 입력 신호에 변화가 없을 때 일정 시간 동안 출력 신호가 제로 값에서 변화하는 것.

9. 응답 시간 — 입력 신호와 출력 신호 사이의 시간 간격.

10. 대역폭 — 출력이 3dB 떨어지는 주파수.

11. 공명은 출력 피크가 발생하는 주파수입니다.

12. 작동 온도 - 센서를 사용해야 하는 온도 범위.

13. 불감대 — 센서가 측정할 수 없는 측정값의 범위.

14. 신호 대 잡음비 - 신호 진폭과 출력 잡음 간의 비율입니다.

위의 모든 요구 사항을 충족하는 센서를 선택하는 것은 필요한 사양에 따라 어렵습니다. 예를 들어, 1미터 또는 몇 미터 범위의 마이크로미터 정확도를 가진 위치 센서를 선택하면 대부분의 센서가 제외됩니다. 대부분의 경우 필요한 센서가 부족하여 완전한 시스템 재구축이 필요합니다.

위의 기능적 요소가 충족되면 센서 목록이 생성됩니다. 센서의 최종 선택은 크기, 신호 컨디셔닝, 신뢰성, 유지보수 및 비용에 따라 달라집니다.