Czujnik cyfrowy

Czujnik cyfrowy to czujnik elektroniczny lub elektrochemiczny , w którym dane są cyfrowo przetwarzane i przesyłane. Czujniki są często wykorzystywane do pomiarów analitycznych, np. do pomiaru właściwości chemicznych i fizycznych cieczy. Typowymi mierzonymi parametrami są wartość pH , przewodność , tlen, potencjały redoks i inne. Takie pomiary są stosowane w świecie uprzemysłowionym i stanowią istotny wkład w sterowanie procesem .

W przeszłości stosowano czujniki typu analogowego, ale obecnie coraz częściej stosuje się czujniki cyfrowe. W tym artykule opisano różnicę między nimi i omówiono przyczyny rozwoju czujników cyfrowych.

Aspekty ogólne

Czujniki cyfrowe to współcześni następcy czujników analogowych. Czujniki cyfrowe stopniowo zastępują czujniki analogowe, ponieważ eliminują tradycyjne wady analogowych systemów czujników (por. rozdział 3)

Historia

Czujniki elektroniczne i elektrochemiczne są zazwyczaj częścią łańcucha pomiarowego. Łańcuch pomiarowy składa się z samego czujnika, kabla i przetwornika. W tradycyjnych układach analogowych czujnik przetwarza mierzony parametr (np. wartość pH) na analogowy sygnał elektryczny. Ten analogowy sygnał elektryczny jest podłączony do nadajnika za pomocą kabla. Nadajnik przetwarza sygnał elektryczny na postać czytelną (wyświetlacz, wyjścia prądowe, transmisja danych magistrali itp.).

Czujnik i kabel często nie są połączone na stałe, ale za pomocą złączy elektrycznych. Ta klasyczna konstrukcja ze złączami i przesyłaniem małych prądów przez kabel ma cztery główne wady: a) Wilgoć i korozja złącza fałszują sygnał. b) Kabel musi być ekranowany i bardzo wysokiej jakości, aby zapobiec zmianie sygnału pomiarowego przez zakłócenia elektromagnetyczne. c) Czujnik można kalibrować lub regulować tylko po zainstalowaniu, ponieważ nie można pominąć wpływu kabla (długość, rezystancja omowa, impedancja). d) Długość kabla jest ograniczona.

Używaj i projektuj

Czujniki cyfrowe zostały opracowane w celu przezwyciężenia tradycyjnych wad czujników analogowych. Czujniki cyfrowe są stosowane głównie w procesach wodnych i przemysłowych. Mierzą parametry takie jak pH, potencjał redoks , przewodnictwo , tlen rozpuszczony , amoniak , azotany , SAC, zmętnienie . Cyfrowy system czujników składa się również z samego czujnika, kabla i nadajnika. Różnice w stosunku do analogowych systemów czujników są następujące: a) Czujnik ma elektroniczny układ scalony. Sygnał pomiarowy jest bezpośrednio przetwarzany na sygnał cyfrowy wewnątrz czujnika. Transmisja danych przez kabel jest również cyfrowa. Ta cyfrowa transmisja danych nie jest wrażliwa na długość kabla, jego rezystancję lub impedancję i nie ma na nią wpływu szum elektromagnetyczny. Można użyć standardowych kabli. b) Połączenie między czujnikiem a kablem może być bezkontaktowe i realizowane za pomocą sprzężenia indukcyjnego. Wilgoć i związana z nią korozja nie stanowią już problemu. Alternatywne kable światłowodowe mogą być również opcją dla długich lub wrogich elektromagnetycznie połączeń. c) Czujnik można kalibrować poza systemem.

•   H. Galster: pH-Messung, VCH Verlagsgesellschaft mbH, ISBN 3-527-27836-2
•   CH Hamann, W. Vielstich: Elektrochemie I, Verlag Chemie, ISBN 3-527-21039-3
•   Schröter / Lautenschläger / Bibrack: Taschenbuch der Chemie, Verlag Harri Deutsch , ISBN 3-8171-1472-9
•   U. Tietze, Ch. Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnik, Springer Verlag, ISBN 978-3-642-01621-9