Sélection des capteurs, principes de base et critères de sélection

Tous les capteurs sont classés en fonction du paramètre mesuré. Ils peuvent également être classés comme passifs ou actifs. Dans les capteurs passifs, la puissance nécessaire pour obtenir une sortie est fournie par le phénomène physique mesuré (par exemple la température) lui-même, tandis que les capteurs actifs nécessitent une alimentation externe.

De plus, les capteurs sont classés comme analogiques ou numériques selon le type de signal de sortie. Les capteurs analogiques produisent des signaux continus qui sont proportionnels au paramètre détecté et nécessitent généralement conversion analogique-numérique avant d'alimenter le contrôleur numérique.

Les capteurs numériques, quant à eux, produisent des sorties numériques qui peuvent être connectées directement au contrôleur numérique. Souvent, les sorties numériques sont produites en ajoutant un convertisseur A/N au module capteur.

Si de nombreux capteurs sont nécessaires, il est plus économique de choisir des capteurs analogiques simples et de les connecter à un contrôleur numérique équipé d'un convertisseur A/N multivoies.

En règle générale, le signal de sortie du capteur nécessite un post-traitement (transformation) avant que le signal puisse être transmis au contrôleur. Le signal de sortie du capteur peut être démodulé, amplifié, filtré et isolé afin que le signal puisse être obtenu par un convertisseur analogique-numérique conventionnel du contrôleur (voir- Signaux analogiques unifiés dans les systèmes d'automatisation). Toute l'électronique est intégrée dans un microcircuit et peut être connectée directement aux contrôleurs.

Le fabricant du capteur fournit généralement des courbes d'étalonnage. Si les capteurs sont stables, il n'est pas nécessaire de les recalibrer. Cependant, le capteur doit être recalibré après son intégration au système de contrôle. Cela nécessite essentiellement de définir une entrée connue sur le capteur et d'enregistrer sa sortie pour établir la mise à l'échelle correcte.

Si le capteur est utilisé pour mesurer un signal d'entrée variable dans le temps, un étalonnage dynamique est nécessaire. L'utilisation d'entrées sinusoïdales est la méthode d'étalonnage dynamique la plus simple et la plus fiable.

Un certain nombre de facteurs statiques et dynamiques doivent être pris en compte lors de la sélection d'un capteur approprié pour déterminer le paramètre physique requis. Voici une liste de facteurs typiques :

1. Plage — la différence entre la valeur maximale et minimale du seuil de mesure du paramètre.

2. La résolution est le plus petit changement que le capteur peut détecter.

3. La précision est la différence entre la valeur mesurée et la valeur réelle.

4. Précision — Capacité de répéter des mesures avec une précision spécifiée.

5. Sensibilité — le rapport de la variation du signal de sortie à la variation de l'entrée.

6.Décalage zéro — Une valeur de sortie différente de zéro pour un signal d'entrée nul.

7. Linéarité — Le pourcentage d'écart par rapport à la courbe d'étalonnage linéaire de meilleur ajustement.

8. Dérive du zéro — le changement du signal de sortie par rapport à la valeur zéro pendant une certaine période de temps en l'absence de changement du signal d'entrée.

9. Temps de réponse — intervalle de temps entre les signaux d'entrée et de sortie.

10. Bande passante — la fréquence à laquelle la sortie chute de 3 dB.

11. La résonance est la fréquence à laquelle le pic de sortie se produit.

12. Température de fonctionnement — la plage de température sur laquelle le capteur doit être utilisé.

13. Zone morte - la plage de valeurs de mesure que le capteur ne peut pas mesurer.

14. Rapport signal sur bruit - le rapport entre les amplitudes du signal et le bruit de sortie.

Choisir un capteur qui répond à toutes les exigences ci-dessus est difficile selon les spécifications requises. Par exemple, le choix d'un capteur de position avec une précision micrométrique de l'ordre d'un ou plusieurs mètres exclut la plupart des capteurs. Dans de nombreux cas, l'absence du capteur nécessaire nécessite une reconstruction complète du système.

Une fois que les facteurs fonctionnels ci-dessus sont satisfaits, une liste de capteurs est générée. Le choix final des capteurs dépendra de la taille, du conditionnement du signal, de la fiabilité, de la maintenance et du coût.