Seleção de sensores, princípios básicos e critérios de seleção

Todos os sensores são classificados de acordo com o parâmetro medido. Eles também podem ser classificados como passivos ou ativos. Em sensores passivos, a potência necessária para obter uma saída é fornecida pelo próprio fenômeno físico medido (por exemplo, temperatura), enquanto os sensores ativos requerem uma fonte de alimentação externa.

Além disso, os sensores são classificados como analógicos ou digitais dependendo do tipo de sinal de saída. Os sensores analógicos produzem sinais contínuos que são proporcionais ao parâmetro detectado e geralmente requerem conversão analógico-digital antes de alimentar o controlador digital.

Os sensores digitais, por outro lado, produzem saídas digitais que podem ser conectadas diretamente ao controlador digital. Freqüentemente, as saídas digitais são produzidas adicionando um conversor A/D ao módulo do sensor.

Se forem necessários muitos sensores, é mais econômico escolher sensores analógicos simples e conectá-los a um controlador digital equipado com um conversor A/D multicanal.

Normalmente, o sinal de saída do sensor requer pós-processamento (transformação) antes que o sinal possa ser alimentado ao controlador. O sinal de saída do sensor pode ser demodulado, amplificado, filtrado e isolado para que o sinal possa ser obtido por um conversor analógico-digital convencional do controlador (consulte Sinais analógicos unificados em sistemas de automação). Todos os componentes eletrônicos são integrados em um microcircuito e podem ser conectados diretamente aos controladores.

O fabricante do sensor geralmente fornece curvas de calibração. Se os sensores estiverem estáveis, não há necessidade de recalibrá-los. No entanto, o sensor deve ser recalibrado depois de integrado ao sistema de controle. Isso requer essencialmente definir uma entrada conhecida para o sensor e registrar sua saída para estabelecer a escala correta.

Se o sensor for usado para medir um sinal de entrada variável no tempo, a calibração dinâmica será necessária. O uso de entradas senoidais é o método mais simples e confiável de calibração dinâmica.

Vários fatores estáticos e dinâmicos devem ser considerados ao selecionar um sensor apropriado para determinar o parâmetro físico necessário. Abaixo está uma lista de fatores típicos:

1. Faixa — a diferença entre o valor máximo e mínimo do limite de medição do parâmetro.

2. A resolução é a menor alteração que o sensor pode detectar.

3. A precisão é a diferença entre o valor medido e o valor real.

4. Precisão — Capacidade de repetir medições com uma precisão especificada.

5. Sensibilidade — a relação entre a mudança no sinal de saída e a mudança na entrada.

6.Zero Offset — Um valor de saída diferente de zero para um sinal de entrada zero.

7. Linearidade — O desvio percentual da curva de calibração linear de melhor ajuste.

8. Zero drift — a mudança do sinal de saída do valor zero por um certo período de tempo na ausência de uma mudança no sinal de entrada.

9. Tempo de resposta — intervalo de tempo entre os sinais de entrada e saída.

10. Largura de banda — a frequência na qual a saída cai 3 dB.

11. Ressonância é a frequência na qual ocorre o pico de saída.

12. Temperatura operacional — a faixa de temperatura na qual o sensor deve ser usado.

13. Zona morta - a faixa de valores de medição que o sensor não pode medir.

14. Relação sinal-ruído - a relação entre as amplitudes do sinal e o ruído de saída.

Escolher um sensor que atenda a todos os requisitos acima é difícil de acordo com a especificação exigida. Por exemplo, escolher um sensor de posição com precisão micrométrica na faixa de um ou vários metros exclui a maioria dos sensores. Em muitos casos, a falta do sensor necessário requer uma reconstrução completa do sistema.

Uma vez satisfeitos os fatores funcionais acima, uma lista de sensores é gerada. A escolha final dos sensores dependerá do tamanho, condicionamento do sinal, confiabilidade, manutenção e custo.