Logika wyjściowa czujników pomiarowych

W przypadku czujników pomiarowych wybór zakresów pomiarowych i typ wyników pomiaru odgrywają kluczową rolę. Czujniki pomiarowe mają analogową logikę wyjściową. W zależności od odległości do elementu tłumiącego, wyjście analogowe czujnika wysyła wartość prądu ślizgowego lub napięcia. Typowe wyjścia analogowe to wyjścia prądowe o zakresie wartości od 4 mA do 20 mA lub wyjścia napięciowe o zakresie wartości od 0 V do 10 V.

Indukcyjne czujniki analogowe mają nieodłącznie nieliniową krzywą charakterystyki. W wielu zastosowaniach często jest wymagany liniowy sygnał wyjściowy. Linearyzację można przeprowadzać za pośrednictwem sterownika PLC z wykorzystaniem zintegrowanych wielomianów. Konwersja sygnału tą metodą jest szczególnie przydatna w następujących przypadkach:

• Czujniki z krzywą charakterystyki wyjścia liniowego nie są dostępne do wymaganego zakresu pomiarowego
• Liniowa charakterystyka sygnału jest wymagana w całym zakresie pomiarowym.
• Pomiar należy wykonać szybko
• Konwersja sygnału ma być prosta i ekonomiczna

Zastosowanie mikrokontrolerów w technologii czujników oznacza, że czujniki są w stanie wewnętrznie przeprowadzić linearyzację krzywej charakterystyki wyjścia.

Rozdzielczość

W przypadku czujników analogowych ważną rolę w sygnale wyjściowym odgrywa rozdzielczość. Jest to najmniejsza zmiana odległości od czujnika do obiektu, która może zostać wykryta i przedstawiona przez czujnik na mierzalną zmianę sygnału. Możliwe są różne typy rozdzielczości.

Rozdzielczość dynamiczna

Rozdzielczość dynamiczna jest wymagana w przypadku, gdy wymagane są szybkie pomiary lub wysokie częstotliwości próbkowania. Ten rodzaj metrologii generuje wysoki poziom zakłóceń pomiarowych, co utrudnia przetwarzanie sygnału. Nie ma możliwości filtrowania zakłóceń pomiarowych lub filtrowane jest możliwe tylko w ograniczonym zakresie bez wpływu na sygnał informacyjny.

Rozdzielczość statyczna

Rozdzielczość statyczną można wykorzystać do pomiaru powolnych ruchów obiektów lub niskich częstotliwości próbkowania. Dzięki tej metrologii możliwe jest filtrowanie wysokiego poziomu zakłóceń podczas pomiarów. Proces nie ma wpływu na sygnał nośny. Pozwala to na znaczne zwiększenie rozdzielczości w porównaniu z pomiarem dynamicznym.

Powtarzalność

Parametry filtrów można zmieniać w zależności od potrzeb w indukcyjnych czujnikach analogowych firmy Pepperl+Fuchs. Jeśli użytkownik chce wdrożyć bardziej statyczne zastosowanie, to może aktywować filtr z odpowiednimi parametrami wejścia analogowego sterownika PLC. Zgodnie z normą EN 60947-5-2 powtarzalność jest wartością odchylenia efektywnej odległości roboczej (s_r) w ustalonych warunkach. Wartość ta określa dokładność punktu przełączania kolejnych pomiarów w okresie ośmiu godzin przy temperaturze otoczenia +23°C ±5°C i przy stałym napięciu roboczym.

Czas odpowiedzi

Zgodnie z normą EN 60947-5-2, czas reakcji jest czasem wymaganym do reakcji czujnika zbliżeniowego po wejściu elementu tłumiącego lub opuszczeniu zakresu pomiarowego. W przypadku czujników analogowych, czas reakcji to czas upływający pomiędzy nagłą zmianą odległości a prezentacją nowej wartości odległości na wyjściu analogowym od 10% do 90% wartości różnicy.

Liniowość

Liniowość określa odchylenie sygnału wyjściowego od linii prostej. Jest ona wyrażona jako procent wartości końcowej zakresu pomiarowego („pełna skala”). W przypadku zastosowań, w których wyznaczona liniowość nie jest wystarczająca w programowalnym sterowniku logicznym (PLC) istnieje alternatywa w postaci użycia wielomianów do matematycznej linearyzacji krzywej charakterystyki czujnika.