Pemilihan sensor, prinsip dasar dan kriteria pemilihan

Semua sensor diklasifikasikan menurut parameter yang diukur. Mereka juga dapat diklasifikasikan sebagai pasif atau aktif. Pada sensor pasif, daya yang dibutuhkan untuk mendapatkan keluaran disediakan oleh fenomena fisik yang diukur (misalnya suhu) itu sendiri, sedangkan sensor aktif memerlukan catu daya eksternal.

Selain itu, sensor diklasifikasikan sebagai analog atau digital tergantung pada jenis sinyal keluarannya. Sensor analog menghasilkan sinyal kontinu yang sebanding dengan parameter yang terdeteksi dan biasanya membutuhkan konversi analog ke digital sebelum memberi makan ke pengontrol digital.

Sensor digital, di sisi lain, menghasilkan keluaran digital yang dapat dihubungkan langsung ke pengontrol digital. Seringkali keluaran digital dihasilkan dengan menambahkan konverter A/D ke modul sensor.

Jika diperlukan banyak sensor, akan lebih ekonomis untuk memilih sensor analog sederhana dan menghubungkannya ke pengontrol digital yang dilengkapi dengan konverter A/D multi saluran.

Biasanya, sinyal keluaran dari sensor memerlukan pasca-pemrosesan (transformasi) sebelum sinyal dapat diumpankan ke pengontrol. Sinyal keluaran dari sensor dapat didemodulasi, diperkuat, disaring dan diisolasi sehingga sinyal dapat diperoleh dengan konverter analog-ke-digital konvensional dari pengontrol (lihat- Sinyal analog terpadu dalam sistem otomasi). Semua elektronik terintegrasi ke dalam satu sirkuit mikro dan dapat dihubungkan langsung ke pengontrol.

Produsen sensor biasanya menyediakan kurva kalibrasi. Jika sensor stabil, tidak perlu mengkalibrasi ulang. Namun, sensor tersebut harus dikalibrasi ulang setelah diintegrasikan dengan sistem kontrol. Ini pada dasarnya memerlukan pengaturan input yang diketahui ke sensor dan merekam outputnya untuk menetapkan penskalaan yang benar.

Jika sensor digunakan untuk mengukur sinyal input yang berubah-ubah waktu, diperlukan kalibrasi dinamis. Menggunakan input sinusoidal adalah metode kalibrasi dinamis yang paling sederhana dan andal.

Sejumlah faktor statis dan dinamis harus dipertimbangkan saat memilih sensor yang sesuai untuk menentukan parameter fisik yang diperlukan. Di bawah ini adalah daftar faktor tipikal:

1. Rentang — perbedaan antara nilai maksimum dan minimum dari ambang batas pengukuran parameter.

2. Resolusi adalah perubahan terkecil yang dapat dideteksi oleh sensor.

3. Akurasi adalah selisih antara nilai terukur dan nilai sebenarnya.

4. Presisi — Kemampuan untuk mengulang pengukuran dengan akurasi tertentu.

5. Sensitivitas — rasio perubahan sinyal keluaran terhadap perubahan masukan.

6.Zero Offset — Nilai output bukan nol untuk sinyal input nol.

7. Linearitas — Persentase penyimpangan dari kurva kalibrasi linier yang paling sesuai.

8. Penyimpangan nol — perubahan sinyal keluaran dari nilai nol untuk jangka waktu tertentu tanpa adanya perubahan pada sinyal masukan.

9. Waktu respons — interval waktu antara sinyal input dan output.

10. Bandwidth — frekuensi di mana output turun sebesar 3 dB.

11. Resonansi adalah frekuensi di mana puncak keluaran terjadi.

12. Suhu pengoperasian — kisaran suhu di mana sensor harus digunakan.

13. Zona mati — rentang nilai pengukuran yang tidak dapat diukur oleh sensor.

14. Rasio sinyal terhadap derau - rasio antara amplitudo sinyal dan derau keluaran.

Memilih sensor yang memenuhi semua persyaratan di atas sulit sesuai dengan spesifikasi yang dibutuhkan. Misalnya, memilih sensor posisi dengan akurasi mikrometer dalam kisaran satu atau beberapa meter tidak termasuk sebagian besar sensor. Dalam banyak kasus, kurangnya sensor yang diperlukan memerlukan pembangunan kembali sistem yang lengkap.

Setelah faktor fungsional di atas terpenuhi, daftar sensor dibuat. Pilihan akhir sensor akan bergantung pada ukuran, pengkondisian sinyal, keandalan, perawatan, dan biaya.