Sensorer

Vad är en sensor?

En sensor kan betraktas som ett artificiellt sinnesorgan inom tekniken. Med en sensor uppfattar ett system sin omgivning eller samlar in information som kan användas för att kontrollera åtgärder. De flesta sensorer är antingen elektroniska eller mekaniska, vilket ger en fast utgång baserat på en viss ingång.

Vad kan man mäta med en sensor?

Naturligtvis finns det olika sensorer för olika applikationer. Här är en kort lista över kvantiteter du kan mäta med sensorer:

• Strålning
• Temperatur
• Gaser (som luftfuktighet eller CO2)
• Tryck
• Magnetism
• Nivå (som vattennivån i en tank)
• Rörelse
• Anslutning
• Ljus/UV/infrarött/färger
• Ljud
• Distans
• Vikt/kraft
• Orientering/riktning
• Nuvarande

Vad ska jag titta efter när jag väljer en sensor?

Spänning

När du väljer en sensor är det viktigt att veta vid vilken spänning sensorn arbetar. För hög spänning kommer att förstöra sensorn, och för låg spänning gör att den fungerar felaktigt eller inte alls. Mekaniska sensorer påverkas mindre av detta.

Utgångstyp

Alla sensorer har en eller flera utgångar. En utgång skickar ett mätvärde från en sensor. Typen av denna signal beror på typen av sensorns utgång.

• Digital utgång: En sensor med digital utgång signalerar ett logiskt värde på 0 eller 1. Detta betyder att signalen antingen är närvarande "1" eller inte "0". Det finns alltså två stater. En digital utgång är mycket lämplig för att detektera närvaro eller frånvaro av ett objekt eller för att avgöra om en viss förinställd gräns har nåtts. Dessutom kan en digital signal också förmedla nummer eller hela register genom ett definierat kommunikationsprotokoll som I2C eller SPI.
• Analog utgång: En sensor med en analog utgång ger ett specifikt analogt värde (ström, spänning eller resistans) baserat på den registrerade ingången. Vid temperaturmätning kan utgången till exempel visa värdet 27°C men även 50°C eller 100°C. Fördelen med analog utgång är att den kan kopplas direkt till ett ställdon, som en ljudsensor till en LED (VU-mätare). Det finns även ADC (analog till digital) omvandlare tillgängliga för att göra den analoga signalen digital.
• PNP eller NPN: Givare med PNP- eller NPN-omkopplingsutgång har minst tre anslutningsledningar. '+' är den bruna ledningen (stift 1), '-' är den blå ledningen (stift 3) och kopplingsledningen är den svarta ledningen (stift 4). Med en PNP-kopplingsutgång växlas lasten mellan kopplingstråden och '-'. Med en NPN-kopplingsutgång växlas lasten mellan kopplingstråden och '+'.
• PushPull-omkopplande utgång: Denna utgång används när både NPN och PNP krävs. En spänning över ett visst värde gör att NPN växlar, medan ett lägre värde gör att PNP växlar.
• Normalt öppen/normalt stängd: Dessutom kan en utgång vara normalt öppen (NO) eller normalt sluten (NC). I en normalt öppen utgång kommer sensorn att ge en "0"-signal före omkoppling och en "1"-signal efter omkoppling. I en normalt sluten kontakt är detta omvänt: en '1'-signal före omkoppling och en '0'-signal efter omkoppling.

Mätområde

Det är viktigt att veta att en sensor har ett visst mätområde. Detta område är tydligt angivet för varje sensor. Om det finns ett intervall från 5 mm – 250 mm kan sensorn bara mäta inom dessa avstånd. Varje avstånd utanför detta område kommer antingen att producera ingen utdata eller en odefinierad. Dessa avstånd varierar från sensor till sensor.

Upplösning

Med upplösning menar vi "den minsta möjliga förändring som en sensor kan upptäcka." För en positioneringslaser skulle detta vara en förskjutning eller avvikelse i position. Ofta är högre upplösning förknippad med en dyrare sensor och/eller långsammare avläsningstid, så välj inte direkt den högsta tillgängliga upplösningen.

Hur pålitlig är en sensor?

Generellt sett är sensorer mycket tillförlitliga om du håller dig inom deras specifikationer. Det är avgörande att välja rätt sensor för applikationen och överväga dess egenskaper. En sensor med låg upplösning kommer till exempel inte att vara tillförlitlig för att placera objekt på ett kretskort, men kommer att vara tillräckligt tillförlitlig för mindre exakt arbete, som att undvika hinder med en robot.

Hur underhåller du en sensor?

Underhåll varierar beroende på sensortyp. Mekaniska sensorer kräver ofta mer underhåll än elektroniska sensorer. Ibland är det nödvändigt att rengöra sensorn eller byta ut komponenter som linser eller filter. För sensorer som används i industriell miljö rekommenderas regelbunden inspektion och kalibrering för att säkerställa tillförlitlig drift.

Hur kan jag kalibrera en sensor?

Kalibrering är avgörande för att säkerställa noggrannheten hos en sensor. Processen beror på typen av sensor men innebär i allmänhet att jämföra sensorns uteffekt med ett känt standardvärde. Utifrån denna jämförelse görs justeringar vid behov. Många sensorer har inbyggda kalibreringsprocedurer, men vissa kräver extern utrustning.