اختيار أجهزة الاستشعار والمبادئ الأساسية ومعايير الاختيار

يتم تصنيف جميع أجهزة الاستشعار وفقًا للمعايير المقاسة. يمكن أيضًا تصنيفها على أنها سلبية أو نشطة. في المستشعرات المنفعلة ، يتم توفير الطاقة المطلوبة للحصول على خرج من خلال الظاهرة الفيزيائية المقاسة (مثل درجة الحرارة) نفسها ، بينما تتطلب المستشعرات النشطة مصدر طاقة خارجي.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم تصنيف المستشعرات على أنها تمثيلية أو رقمية حسب نوع إشارة الخرج. تنتج المستشعرات التناظرية إشارات مستمرة تتناسب مع المعلمة المكتشفة وعادة ما تتطلب ذلك من التناظرية إلى الرقمية التحويل قبل التغذية إلى وحدة التحكم الرقمية.

من ناحية أخرى ، تنتج المستشعرات الرقمية مخرجات رقمية يمكن توصيلها مباشرة بوحدة التحكم الرقمية. غالبًا ما يتم إنتاج المخرجات الرقمية عن طريق إضافة محول A / D إلى وحدة المستشعر.

إذا كانت هناك حاجة إلى العديد من أجهزة الاستشعار ، فمن الأفضل اختيار أجهزة استشعار تناظرية بسيطة وتوصيلها بوحدة تحكم رقمية مزودة بمحول A / D متعدد القنوات.

عادة ، تتطلب إشارة الخرج من المستشعر معالجة لاحقة (تحويل) قبل أن يتم تغذية الإشارة إلى وحدة التحكم. يمكن إزالة تشكيل إشارة خرج المستشعر وتضخيمها وتصفيتها وعزلها بحيث يمكن الحصول على الإشارة بواسطة محول تناظري رقمي تقليدي لوحدة التحكم (انظر- الإشارات التناظرية الموحدة في أنظمة التشغيل الآلي). يتم دمج جميع الأجهزة الإلكترونية في دائرة كهربائية واحدة ويمكن توصيلها مباشرة بوحدات التحكم.

عادة ما توفر الشركة المصنعة لأجهزة الاستشعار منحنيات المعايرة. إذا كانت المستشعرات مستقرة ، فلا داعي لإعادة معايرتها. ومع ذلك ، يجب إعادة معايرة المستشعر بعد دمجه مع نظام التحكم. يتطلب هذا بشكل أساسي ضبط إدخال معروف إلى المستشعر وتسجيل مخرجاته لإنشاء القياس الصحيح.

إذا تم استخدام المستشعر لقياس إشارة إدخال متغيرة بمرور الوقت ، فإن المعايرة الديناميكية مطلوبة. يعد استخدام المدخلات الجيبية الطريقة الأبسط والأكثر موثوقية للمعايرة الديناميكية.

يجب مراعاة عدد من العوامل الثابتة والديناميكية عند اختيار جهاز استشعار مناسب لتحديد المعلمة الفيزيائية المطلوبة. فيما يلي قائمة بالعوامل النموذجية:

1. المدى - الفرق بين القيمة القصوى والدنيا لعتبة قياس المعلمة.

2. الدقة هي أصغر تغيير يمكن أن يكتشفه المستشعر.

3. الدقة هي الفرق بين القيمة المقاسة والقيمة الحقيقية.

4. الدقة - القدرة على تكرار القياسات بدقة محددة.

5. الحساسية - نسبة التغيير في إشارة الخرج إلى التغيير في المدخلات.

6.إزاحة صفرية - قيمة خرج غير صفرية لإشارة دخل صفرية.

7. الخطية - النسبة المئوية للانحراف عن منحنى المعايرة الخطية الأنسب.

8. Zero drift - تغيير إشارة الخرج من القيمة الصفرية لفترة زمنية معينة في حالة عدم وجود تغيير في إشارة الدخل.

9. زمن الاستجابة - الفاصل الزمني بين إشارات الإدخال والإخراج.

10. عرض النطاق الترددي - التردد الذي ينخفض ​​عنده الخرج بمقدار 3 ديسيبل.

11. الرنين هو التردد الذي تحدث عنده ذروة الخرج.

12. درجة حرارة التشغيل - مدى درجة الحرارة التي يجب استخدام المستشعر خلالها.

13. المنطقة الميتة - نطاق قيم القياس التي لا يستطيع المستشعر قياسها.

14. نسبة الإشارة إلى الضوضاء - النسبة بين اتساع الإشارة وضوضاء الخرج.

يعد اختيار جهاز استشعار يلبي جميع المتطلبات المذكورة أعلاه أمرًا صعبًا وفقًا للمواصفات المطلوبة. على سبيل المثال ، اختيار مستشعر موضع بدقة ميكرومتر في نطاق متر واحد أو عدة أمتار يستبعد معظم أجهزة الاستشعار. في كثير من الحالات ، يتطلب نقص المستشعر الضروري إعادة بناء النظام بالكامل.

بمجرد استيفاء العوامل الوظيفية المذكورة أعلاه ، يتم إنشاء قائمة بأجهزة الاستشعار. يعتمد الاختيار النهائي لأجهزة الاستشعار على الحجم وتكييف الإشارة والموثوقية والصيانة والتكلفة.