Viktigast att överväga för att välja rätt sensor

Oavsett om de befinner sig på ett kretskort eller inte är sensorer viktiga komponenter i ett intelligent elektroniskt system. De tar emot och tolkar data från den fysiska världen och konverterar dem till läsbara utsignaler. Med deras hjälp kan automatiserade system bli effektivare med förbättrad pålitlighet, noggrannhet och optimerad produktivitet.

Viktigast att överväga för att välja rätt sensor

Ingenjörer kommer att glädjas över att få höra att både företag, studenter och hobbyanvändare som använder sensorer effektivt erbjuds möjligheten att gå från en reaktiv lösning till en proaktiv modell vilket ger slutanvändaren mer för pengarna. Det kan vara det som skiljer effektiva användare av sensorutrustning åt.

Utbudet och variationen på tillgängliga sensorer på marknaden är utförligt. Därför kan det vara en överväldigande uppgift att försöka välja rätt sensor för ett visst syfte. Som hjälp för detta kan köpare använda följande som guide:

Nio viktiga saker att överväga

1. Typ av sensor

Valet av sensor avgörs av egenskaperna hos det som ska läsas av (metall, fast, vätska, gasformigt, m.m.). Det är den främsta faktorn för att avgöra om en viss sensor är lämplig eller inte.

Bland sensorer som ofta används finns:

• Temperatursensorer

Temperatursensorer finns tillgängliga i ett antal former, bland annat temperatursensorer, termistorer, termoelement och resistiva temperaturenheter. De kan användas till mycket, olika typer av temperatursensorer används i allt från datorer, mobiltelefoner och bilar till luftkonditioneringssystem.

• Proximity Sensors

A proximity sensor is a non-contact sensor that detects the presence of an object. They can be used for Optical, Ultrasonic and Hall Effect techniques amongst others. Proximity sensors are used in applications such as mobile phones, parking sensors in cars and for ground proximity in aircrafts.

• Infraröda (IR-) sensorer

Det finns två typer av IR-sensorer, transmissiva och reflektiva:Det finns två typer av IR-sensorer, transmissiva och reflektiva:

Transmissiva: IR-sändaren och IR-detektorn är placerade mot varandra så att sensorn känner av objekt som passerar mellan dem.

Reflektiva: Sändaren och detektorn är placerade intill varandra riktade mot objektet så att sensorn känner av objektet när det är framför sensorn.

• Trycksensorer

Det finns tre typer av tryck som kan mätas: manometertryck, absoluttryck och differentialtryck.

1) Manometertryck: mäter tryck relativt till den omliggande atmosfärens tryck. Den här sensorn är användbar för att mäta vätskenivåer i en ventilerad tank genom att mäta skillnaden mellan det atmosfäriska trycket och det hydrostatiska.

2) Absoluttryck: mäter trycket relativt ett absolut vakuum. Absoluttrycksensorer kan användas för att mäta atmosfäriskt tryck för att avgöra höjden från marken. En annan användning är för att övervaka däcktryck.

3) Differentialtryck: mäter skillnaden i tryck mellan två punkter. Dessa sensorer används ofta för att känna av skillnaden i tryck på två sidor av ett föremål. Ett utmärkt exempel på detta är övervakande av luftflöde i luftkonditioneringssystem.

• 

• 

• 

• Ljussensorer

Det finns flera typer av ljussensorer, bland annat fotoresistorer, fotodioder och fototransistorer.

Fotoresistorer är ljuskänsliga komponenter. När ljuset landar på dem förändras deras resistens. Dessa är de mest använda fotosensorerna, ett typexempel på användningsområde för dem är gatlyktor.

Fotodioder är ljuskänsliga halvledare som är små, lätta och billiga. De kan lätt mäta picowatt till milliwatt optisk effekt och är väldigt responsiva med korta svarstider i picosekunder. De används ofta i så skilda tillämpningar som sensorer för automatiska dörrar, rökdetektorer och blodsockermätare för diabetiker.

Fototransistorer är i stort sett en kombination av en fotodiod och en amplifieringstransistor. De konverterar ljusenergi till elektrisk energi och producerar både ström och spänning. Fototransistorer används i säkerhetssystem, givare och för ljusstyrning (till exempel i hallar).

• Flödes- och nivåsensorer

Flödessensorer mäter flödeshastighet för massa och volym. De används ofta i, bland annat, andningsanordningar, oxygenanrikare och luftkonditioneringsenheter.

En nivåsensor är en enhet som avgör den mängd/nivå av vätskor som flödar i ett öppet eller stängt system. Det finns två typer av mätningar: kontinuerliga och punktvisa. Kontinuerliga nivåsensorer mäter till en specifik gräns och ger korrekta resultat medan punktnivåsensorer endast avgör om vätskenivån är hög eller låg.

2. Avsedd användning

Alla tillämpningskrav måste övervägas innan valet av sensor görs. Dessa kan inkludera faktorer som:

• Avstånd till målet – Detta ger vägledning kring huruvida den erforderliga känsligheten hos sensorn uppfyller målet och har den räckvidd som krävs, för att säkerställa att den är lämplig för ändamålet.
• Placering av sensorn – Den miljö som sensorn placeras i avgör lämplig storlek på sensorn och i vilken utsträckning monteringsalternativ krävs.

Oavsett hur effektiv en isolerad sensor må vara är det viktigt att ta den miljö där sensorn ska placeras i beaktande.

3. Noggrannhet och precision

Noggrannhet är ofta en viktig egenskap för en produkt att uppfylla. När sensorer marknadsförs används ofta uttrycken noggrannhet och precision om samma sak, men faktum är att det handlar om två olika saker. Det är viktigt att förstå skillnaden mellan de två när man avgör vilken egenskap som ska prioriteras.

Noggrannhet är ofta en viktig egenskap för en produkt att uppfylla. När sensorer marknadsförs används ofta uttrycken noggrannhet och precision om samma sak, men faktum är att det handlar om två olika saker. Det är viktigt att förstå skillnaden mellan de två när man avgör vilken egenskap som ska prioriteras.

4. Hållbarhet

Vid val av sensor är det viktigt att överväga faktorer gällande dess hållbarhet. Frågor att överväga inkluderar:

• Hur hållbar är sensorn?
• Kommer den att hålla längre utan att behöva bytas ut?
• Kommer den att klara sig i tuffa förhållanden?

Varje sensor håller en begränsad tid som ofta avgörs av dess livslängd, dess lagringstid eller sensorns utgångsdatum. Faktorer som kan påverka sensorns varaktighet är: designen, materialet, tillverkningen, uppnådda koncentrationsnivåer och miljömässiga förhållanden i sensorns omgivning.

Till exempel kommer vissa sensorer som konsumerar material som syre eller glukos troligen att ha en kort livslängd medan andra sensorer, till exempel temperatursensorer, har en livslängd på mer än tio år. Det är dock värt att observera att sensorer med längre livslängd kan åldras med tiden och tappa i känslighet och noggrannhet som resultat av detta.

Hållbarhet är viktigt för att säkerställa att sensorerna är kostnadseffektiva, lämpliga för ändamålet och för att minska förekomsten av avdrift. Även om avdrift (som uppstår då en sensor utsätts för förhållanden som minskar dess noggrannhet) är ofrånkomligt med tiden kan det minimeras genom att ta hänsyn till miljön och sensorns hållbarhet.

5. Utmatningstyper  

Det finns tre viktiga utmatningstyper:

1) Analog spänning

2) Pulsmodulering

3) Seriell digital

Digitala signaler föredras ofta framför analoga då de senare har en tendens att påverkas av yttre störningar. Detta kan leda till fel i utsignalen. Dessutom anses en digital utsignal vara mer avancerad på grund av att den är kompatibel med datorprogram. Dock saknar detta relevans för vissa tillämpningar i och med att viss data kan användas och tolkas utan ett datorprogram. Dessutom är det med hjälp av en analog till digital konverterare möjligt att konvertera signalen från en sensor till en digital utsignal.

Många styrsensorer använder strömslingor på 4-20 mA där 4 mA representerar en låg analog signal och 20 mA representerar en hög sådan. Detta används ofta för dataöverföring i och med att strömslingor inte är känsliga för elektroniska störningar.

6. Svarstid   

De flesta sensorer har svarstider som mäts i millisekunder men vissa (oftast sensorer för gaser och läckor) kan mätas i sekunder eller minuter. Den optimala svarstiden avgörs ofta av de data som inhämtas.

7. Repeterbarhet

Det är viktigt att avgöra om den variabel som avläses kan mätas kontinuerligt inom samma miljö. Repeterbarhet handlar om hur kontinuerlig en sensor är gentemot sig själv och avgör huruvida den kommer att ge samma resultat under samma omständigheter om och om igen. Detta värde kopplas ofta till noggrannhet, men en sensor kan brista i noggrannhet men ändå producera repeterbara observationer.

8. Kostnad  

Sensorer arbetar oftast inom en större infrastrukturs nätverk. Därför är sensorns kostnad en viktig faktor när man överväger potentialen för utveckling och skalbarhet. Även om sensorer är en viktig komponent i varje infrastruktur måste de prissättas på en nivå som är proportionell mot den finansiella omfattningen för det övergripande projektet som de stödjer.

9. Särskilda krav

Det kan finnas särskilda krav som är specifika för en viss sensor eller användning av en sensor som måste tas i beaktande. Sådana krav kan innebära mycket höga temperaturer, luftfuktighet eller närhet till svetsning som kan göra att en i övrigt lämplig sensor blir olämplig för en viss tillämpning.

Sensorernas betydelse i kampen mot Covid-19

Sensorer har varit viktiga i kampen mot Covid-19 på tre nyckelsätt; genom att främja social distansering, möjliggöra effektiva medicinska kontroller och genom att förbättra personlig skyddsutrustning (PPE) och bärbara produkter.

Sensortekniken gör det därför möjligt för arbetsplatser att göra arbetsmiljön så säker som möjligt för alla anställda, genom att möjliggöra kontaktspårning och erbjuda medicinska kontroller innan de går in. Bärbar teknik har också varit oerhört fördelaktig under pandemin tack vare den hälsoinformation som samlats in via inbäddade sensorer. Dessa tekniska framsteg har accelererat under Covid-19 och kommer sannolikt att fortsätta göra det i framtiden.

Framtidens sensorer  

Utvecklingen inom områden som mikroteknik och nanoteknik formar alltmer sensorernas framtid och gör att de kan användas på mer kreativa och mångsidiga sätt. Kraven på mindre sensorer är ett resultat av att de används inbäddade i mobiler och bärbara enheter. Ett typexempel på detta är användningen av accelerometrar i mobiltelefoner för att se till att skärmen på mobilen alltid har rätt sida upp oavsett hur man vrider enheten. Dessutom kan dessa mikrosensorer kombineras med digitala elektroniska och mekaniska komponenter (mikro-elektro-mekaniska system) så att de kan användas för att driva bredare IoT-applikationer och även på så vis ha ett bredare användningsområde.

Dessutom utvecklas tekniker för att innehålla intelligenta system som drivs allt mer som förnimmande varelser. Sådana tekniker är självövervakande, självkorrigerande självmodifierande och har ofta möjligheten att kunna se, känna, lukta, höra och kommunicera tack vare den snabba utvecklingen av sensorer. Intelligenta sensorer som fungerar på det sättet kommer oundvikligen att bli effektivare i den rollen och kommer att minska behovet av mänsklig påverkan vilket leder till en bekvämare upplevelse för konsumenten.

Fokuseringen på att utveckla sensorer för att minska arbetsbördan är utvecklingen av Radio Frequency Identification-sensorer (RFID). RFID-sensorer har gjort det möjligt att skapa system för pappersfria räkningar i mobiler och har förbättrat säkerheten med användning av automatiserade dörröppningssystem. RFID-sensorer har också påverkat den globala digitala förpackningsmarknaden i och med snabbare behandling, transport och leverans. Detta är klart fördelaktigt för branscher som måste leverera varor inom korta tidsramar så som färskvaror i mat- och dryckesbranschen.

Annan aktuell utveckling vad gäller sensorteknik är den ökade användningen av sensorfusion. När en kombination av sensorer används simultant kompenserar styrkorna hos var och en av sensorerna för svagheterna hos andra. Detta leder till skapandet av effektivare enheter som drar nytta av flera sensorers kombinerade egenskaper. Ett stort antal tillämpningar har dragit fördel av sensorfusion, bland annat hälsoövervakning, transportsystem, underhållningsbranschen och väderprognoser för att nämna ett fåtal. Denna förmåga att känna av flera kvaliteter, inhämta intelligent data och initiera åtgärder är revolutionerande för ett stort antal branscher.

Med denna utveckling i åtanke, och med tanke på de överväganden som utforskas i denna guide, bör det nu vara något mindre problematiskt att välja rätt sensor till din tillämpning. Det utförliga utbud av sensorer som finns tillgängliga på marknaden är spännande för teknikens framtid i och med att möjligheter till snabbare innovationsframsteg görs möjliga.

Rekommenderade produkter

Recommended brands

• 

• 

• 

• 

•