sensor

Um sensor para a detecção de metano (ou outros gases inflamáveis, como benzeno)
Vários sensores de temperatura
Vários sensores de brilho
Sensor indutivo usado na indústria, os sensores capacitivos são externamente idênticos

Um sensor de (a partir Latina sentire , dt. "Sensação" ou "sensação"), também chamado um detector , (variável medida ou medição) transdutor ou (medindo) do sensor , é um componente de técnica que tem certas físicas ou químicas propriedades (fisicamente, por exemplo, quantidade de calor , temperatura , umidade , pressão , tamanhos de campo de som , brilho , aceleração ou quimicamente, por exemplo , valor de pH , força iônica , potencial eletroquímico ) e / ou a natureza material de seu ambiente qualitativa ou quantitativamente como uma variável medida . Essas variáveis ​​são registradas usando efeitos físicos, químicos ou biológicos e convertidas em um sinal elétrico que pode ser processado posteriormente .

Para a medição em é DIN 1319 -1, o termo sensor (transdutores de tamanhos de medição) usado e é definido como a parte de um dispositivo de medição que responde diretamente a uma variável medida. Isso torna o transdutor o primeiro elemento em uma cadeia de medição . Conforme DIN 1319-2, o transdutor pertence aos transdutores , com o mesmo tamanho físico na entrada e na saída também do transdutor .

A distinção entre os termos sensor e sensor de medição , sonda , dispositivo de medição , meio de medição , etc. é fluida, uma vez que os elementos sensores são alocados além da parte real do receptor da cadeia de medição. Os termos relacionados também não estão claramente definidos na literatura.

Classificação

Os sensores podem ser classificados de acordo com seu tamanho e tecnologia de produção, bem como sua aplicação e uso pretendido. Além disso, é feita uma distinção entre os sensores de acordo com seu modo de ação ao converter as variáveis ​​em sensores passivos e ativos.

Sensores passivos e ativos

Os sensores podem ser divididos em sensores ativos e passivos com base na geração ou uso de energia elétrica.

Sensores ativos geram um sinal elétrico devido ao princípio de medição , por ex. B. eletrodinâmica ou piezoelétrica . Esses sensores são geradores de tensão e não requerem nenhuma energia elétrica auxiliar . Com esses sensores, no entanto, devido aos princípios físicos, apenas uma mudança na variável medida pode frequentemente ser detectada, uma vez que nenhuma energia pode ser fornecida no estado estático ou quase estático . Uma exceção é, por exemplo B. o termopar , que gera tensão constantemente, mesmo com uma diferença de temperatura constante. Além disso, os sensores ativos, revertendo o princípio de medição física, também podem ser usados ​​como atuadores , e. B. um microfone dinâmico também pode ser usado como alto-falante.

Sensores ativos são, por exemplo B.:

Os sensores passivos contêm componentes passivos , cujos parâmetros são alterados pela variável medida. Esses parâmetros são convertidos em sinais elétricos pela eletrônica primária. Para isso, é necessária uma energia auxiliar fornecida externamente. Com eles, é possível determinar variáveis ​​medidas estáticas e quase estáticas. Por este motivo, a maioria dos sensores são de design passivo.

Os sensores modernos geralmente possuem uma grande quantidade de componentes eletrônicos secundários que são operados usando energia fornecida externamente. No entanto, nem todos esses sensores são passivos, em vez disso, o próprio processo de medição deve ser considerado.

Sensores passivos são, por exemplo B.:

De acordo com o princípio de medição / princípio operacional

Os sensores podem ser classificados de acordo com o princípio de operação no qual o sensor é baseado. Existem inúmeras aplicações para cada princípio ativo. Alguns dos princípios de operação e aplicações estão listados abaixo como exemplos. A lista não está completa.

Princípio de trabalho exemplo
Mecanicamente Manômetro , alavanca de expansão , escala de mola , escala de feixe , termômetro
Termoelétrica Par termoelétrico
Resistivo Medidores de tensão (medidores de tensão) , fio quente, medidores de tensão semicondutores, Pt100
Piezoelétrico Acelerômetro
Capacidade Sensor de pressão, sensor de chuva
Indutivo Inclinômetro , sensor de força, transdutor de deslocamento
Opticamente Sensor CCD , fotocélula
Acusticamente Sensor de nível, controle de folha dupla , medidor de vazão ultrassônico ,
Magnético Sensores Hall , contato reed

De acordo com o uso pretendido

Os sensores que detectam radiação (por exemplo , luz , raios-X ou partículas ) são chamados de detectores de radiação ou partículas . Um microfone normal também é um sensor para a alternância da pressão sonora .

Além disso, os sensores diferem em diferentes tipos de resolução:

  • Resolução temporal : o tempo entre duas gravações.
  • Resolução espectral : largura de banda dos canais espectrais, número de bandas diferentes.
  • Resolução radiométrica : Menor diferença na quantidade de radiação que o sensor pode distinguir.
  • resolução geométrica : resolução espacial, d. H. Tamanho de um pixel.

De acordo com o padrão

Sensores virtuais

Sensores virtuais (ou sensores soft) não existem fisicamente, mas são implementados no software. Eles “medem” (calculam) valores que são derivados dos valores medidos de sensores reais com a ajuda de um modelo físico ou aprendido empiricamente. Sensores virtuais são usados ​​para aplicações em que sensores reais são muito caros ou em ambientes nos quais sensores reais não sobrevivem ou se desgastam rapidamente. Outras aplicações são processos em que os valores desejados não podem ser medidos porque não existem sensores de hardware que possam ser usados ​​no processo ou quando o processo não pode ser interrompido para calibração e manutenção de sensores clássicos. Sensores virtuais já são usados ​​na indústria química e estão cada vez mais sendo usados ​​em outros ramos da indústria, como: B. a indústria de plásticos.

Sensores digitais

No campo da automação, os sistemas de engenharia de controle analógico estão cada vez mais sendo substituídos por sistemas digitais. Portanto, é cada vez maior a necessidade de sensores cujo sinal de saída também seja digital. Uma estrutura simples resulta quando o conversor A / D é integrado ao sistema de sensor real. Isso pode, por exemplo, ser baseado na técnica de modulação delta-sigma e, portanto, oferecer muitas vantagens:

  • sinal de saída digital determinado diretamente (sem interferência entre o sensor e ADU)
  • alta linearidade por meio do feedback existente
  • Autoteste constante sem circuitos adicionais usando o ciclo limite da tecnologia sigma-delta
  • resolução e dinâmica de alta amplitude

A desvantagem é que o PWM gerado dessa forma geralmente não pode ser avaliado diretamente e deve primeiro ser filtrado. Isso pode ser feito por meio de um filtro analógico e subsequente ADC ou totalmente digital. Além disso, o caminho de transmissão para o sistema de avaliação é analógico e, portanto, sujeito a falhas. Sensores simples de pressão e temperatura, portanto, têm uma saída de dados digital real com conexão via barramento serial ou paralelo. Os itens a seguir são amplamente divulgados aqui:

Sensores moleculares

Os sensores moleculares baseiam-se em uma única molécula que, depois de se ligar a outra molécula ou ser irradiada com fótons, tem diferentes propriedades que podem ser lidas. Com sensores marcados com fluorescência , mais de dois estados podem ser detectados alterando o espectro de emissão . Isso significa que esse sensor também pode ser usado como um sistema de bloqueio molecular .

Áreas de aplicação

O termo sensor é usado em tecnologia e nas ciências da vida ( biologia e medicina ), e há alguns anos cada vez mais nas ciências naturais . Exemplo do último são as aplicações de CCD - sensores de imagem e contadores de partículas em astronomia , geodésia e aeroespacial . Por exemplo, sensores de aceleração são usados ​​para extrair descritores relevantes para o treinamento de força.

Em tecnologia, os sensores desempenham um papel importante como transmissores de sinais em processos automatizados . Os valores ou estados registrados por eles são processados, geralmente eletricamente - eletronicamente amplificados , no sistema de controle associado , que aciona as etapas subsequentes correspondentes. Nos últimos anos, esse processamento de sinal subsequente também tem sido cada vez mais realizado no sensor. Esses sensores incluem um microprocessador ou um microssistema e têm, por assim dizer "inteligência", de modo que são sensores inteligentes (inglês, sensores inteligentes ), respectivamente.

Veja também

Condicionamento de sinal

Amplificadores típicos para condicionamento de sinal:

Visão geral do sensor

literatura

  • Edmund Schiessle: Tecnologia de sensor e registro de valores medidos . Vogel, Würzburg 1992, ISBN 3-8023-0470-5 .
  • Jörg Hoffmann: Livro de bolso sobre tecnologia de medição . 5ª edição. Hanser Verlag, Leipzig 2007, ISBN 978-3-446-40993-4 .
  • Wolf-Dieter Schmidt: Tecnologia de circuito de sensor . 3. Edição. Vogel, Würzburg 2007, ISBN 978-3-8342-3111-6 .
  • Günter Spanner: Pacote de aprendizagem "Tecnologia de sensores" . Franzis, Poing 2009, ISBN 978-3-7723-5547-9 .
  • T. Hochrein, I. Alig: Tecnologia de medição de processo no processamento de plásticos . Vogel, Würzburg 2011, ISBN 978-3-8343-3117-5 .

Links da web

Wikcionário: Sensor  - explicações de significados, origens de palavras, sinônimos, traduções

Evidência individual

  1. ↑ C. Kugler, T. Hochrein, M. Bastian, T. Froese: tesouros escondidos em sepulturas de dados. Em: qualidade e confiabilidade QZ. 3, 2014, pp. 38-41.
  2. ↑ Bhimsen Rout, Linor Unger, Gad Armony, Mark A. Iron, David Margulies: Medication Detection by a Combinatorial Fluorescent Molecular Sensor. In: Angewandte Chemie. 124, 2012, pp. 12645-12649, doi: 10.1002 / anie.201206374 .
  3. ↑ Bhimsen Rout, Petr Milko, Mark A. Iron, Leila Motiei, David Margulies: Authorizing Chemical Passwords by a Combinatorial Molecular Keypad Lock. In: Journal of the American Chemical Society. 135, 2013, pp. 15330-15333, doi: 10.1021 / ja4081748 .
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