Selección de sensores, principios básicos y criterios de selección.

Todos los sensores se clasifican según el parámetro medido. También se pueden clasificar en pasivas o activas. En los sensores pasivos, la energía requerida para obtener una salida la proporciona el propio fenómeno físico medido (por ejemplo, la temperatura), mientras que los sensores activos requieren una fuente de alimentación externa.

Además, los sensores se clasifican en analógicos o digitales según el tipo de señal de salida. Los sensores analógicos producen señales continuas que son proporcionales al parámetro detectado y generalmente requieren conversión de analógico a digital antes de alimentar al controlador digital.

Los sensores digitales, por otro lado, producen salidas digitales que se pueden conectar directamente al controlador digital. A menudo, las salidas digitales se producen agregando un convertidor A/D al módulo del sensor.

Si se necesitan muchos sensores, es más económico elegir sensores analógicos simples y conectarlos a un controlador digital equipado con un convertidor A/D multicanal.

Por lo general, la señal de salida del sensor requiere un procesamiento posterior (transformación) antes de que la señal pueda enviarse al controlador. La señal de salida del sensor se puede demodular, amplificar, filtrar y aislar para que la señal se pueda obtener mediante un convertidor analógico a digital convencional del controlador (ver- Señales analógicas unificadas en sistemas de automatización). Toda la electrónica está integrada en un microcircuito y se puede conectar directamente a los controladores.

El fabricante del sensor suele proporcionar curvas de calibración. Si los sensores son estables, no es necesario volver a calibrarlos. Sin embargo, el sensor debe recalibrarse después de integrarlo con el sistema de control. Básicamente, esto requiere configurar una entrada conocida para el sensor y registrar su salida para establecer la escala correcta.

Si el sensor se utiliza para medir una señal de entrada variable en el tiempo, se requiere una calibración dinámica. El uso de entradas sinusoidales es el método más simple y confiable de calibración dinámica.

Se deben considerar una serie de factores estáticos y dinámicos al seleccionar un sensor apropiado para determinar el parámetro físico requerido. A continuación se muestra una lista de factores típicos:

1. Rango: la diferencia entre el valor máximo y mínimo del umbral de medición del parámetro.

2. La resolución es el cambio más pequeño que el sensor puede detectar.

3. La precisión es la diferencia entre el valor medido y el valor real.

4. Precisión: capacidad para repetir mediciones con una precisión específica.

5. Sensibilidad: la relación entre el cambio en la señal de salida y el cambio en la entrada.

6.Compensación cero: un valor de salida distinto de cero para una señal de entrada cero.

7. Linealidad: la desviación porcentual de la curva de calibración lineal de mejor ajuste.

8. Desviación del cero: el cambio de la señal de salida desde el valor cero durante un cierto período de tiempo en ausencia de un cambio en la señal de entrada.

9. Tiempo de respuesta: intervalo de tiempo entre las señales de entrada y salida.

10. Ancho de banda: la frecuencia a la que la salida cae 3 dB.

11. La resonancia es la frecuencia a la que se produce el pico de salida.

12. Temperatura de funcionamiento: el rango de temperatura en el que se debe utilizar el sensor.

13. Zona muerta: el rango de valores de medición que el sensor no puede medir.

14. Relación señal/ruido: la relación entre las amplitudes de la señal y el ruido de salida.

Elegir un sensor que cumpla con todos los requisitos anteriores es difícil según la especificación requerida. Por ejemplo, elegir un sensor de posición con precisión micrométrica en el rango de uno o varios metros excluye la mayoría de los sensores. En muchos casos, la falta del sensor necesario requiere una reconstrucción completa del sistema.

Una vez que se cumplen los factores funcionales anteriores, se genera una lista de sensores. La elección final de los sensores dependerá del tamaño, el acondicionamiento de la señal, la confiabilidad, el mantenimiento y el costo.