Sensoren

Wat is een sensor?

Een sensor zou je een kunstmatig zintuig voor in techniek kunnen noemen. Met een sensor neemt een systeem de omgeving waar of kan informatie verzameld worden waarmee acties bestuurd kunnen worden. De meeste sensoren zijn elektronisch of mechanisch uitgevoerd, waar met een bepaalde input een vaste output wordt gegeven.

Wat kan je meten met een sensor?

Uiteraard bestaan er voor verschillende toepassingen, verschillende sensoren. Hierbij kort een opsomming van welke grootheden je kan meten met sensoren.

• Straling
• Temperatuur
• Gassen (zoals luchtvochtigheid of CO2)
• Druk
• Magnetisme
• Niveau (zoals het waterniveau in een vat)
• Beweging
• Nabijheid
• Licht / UV / infrarood / kleuren
• Geluid
• Afstand
• Gewicht / kracht
• Oriëntatie / richting
• Stroom

Waar moet ik op letten bij het kiezen van een sensor?

Spanning

Belangrijk bij het kiezen van een sensor, is het weten van het voltage waarop de sensor werkt. Bij een te hoge spanning zal de sensor kapot gaan en bij en te lage spanning zal deze niet goed of helemaal niet werken. Mechanische sensoren hebben hier in mindere mate last van.

Type uitgang

Alle sensoren hebben 1 of meerdere uitgangen. Een uitgang zendt een meetwaarde van een sensor. Hoe dit signaal eruit ziet hangt af van het type van de uitgang van de sensor.

• Digitale uitgang: Een sensor met een digitale uitgang signaleert een logische waarde 0 of 1. Dit betekent dat het signaal ofwel aanwezig is ‘’1’’, ofwel niet aanwezig is ‘’0’’. Er zijn dus 2 toestanden. Een digitale uitgang is zeer geschikt wanneer je wilt weten of een object er wel of niet is of om te weten of een bepaalde ingestelde grenswaarde bereikt is of niet. Daarnaast kan een digitaal signaal ook nummers of zelfs hele registers doorgeven door middel van een gedefineerd communicatie protocol zoals I2C of SPI.
• Analoge uitgang: Een sensor met een analoge uitgang geeft een bepaalde analoge waarde (stroom, spanning of weerstand) door op basis van de geregistreerde input. Denk hierbij aan het meten van een temperatuur. De uitgang zal hierbij de waarde 27°C kunnen weergeven, maar ook de waarde 50°C of 100°C. Het voordeel van een analoge output is dat je deze direct op een actuator kan aansluiten, zoals een geluids sensor aan een LED (VU meter). Er zijn ook ADC (analog to digital) converters beschikbaar om het analoge signaal digitaal te maken.
• PNP Of NPN: Sensoren met een PNP of NPN schakeluitgang zijn voorzien van minstens 3 aansluitdraden. Hierbij is ‘’+’’ de bruine draad (pin 1), ‘’-‘’ de blauwe draad (pin 3) en de schakeldraad zwarte draad (pin 4). Bij een sensor met PNP schakeluitgang wordt de belasting (load) geschakeld tussen de schakeldraad en de ‘’-‘’. Bij een NPN schakeluitgang wordt de belasting (load) geschakeld tussen de schakeldraad en de ‘’+’’.
• PushPull-schakeluitgang: Deze uitgang wordt gebruikt wanneer NPN en PNP vereist is. Hierbij zal een voltage boven een bepaalde waarde ervoor zorgen dat NPN schakelt, terwijl een lagere waarde ervoor zorgt dat PNP schakelt.
• Normal open/ normal closed: Verder kan een uitgang normaal open (NO) of normaal gesloten (NC) zijn. Bij een normaal open uitgang, zal de sensor voor het schakelen een ‘’0’’ signaal geven en na het schakelen een ‘’1’’ signaal. Bij een normaal gesloten contact werkt dit dus omgekeerd en zal de sensor voor het schakelen een ‘’1’’ signaal geven en na het schakelen een ‘’0’’ signaal.

Meetbereik

Belangrijk om te weten is dat een sensor een bepaald meetbereik heeft. Dit meetbereik staat bij elke sensor duidelijk aangegeven. Wanneer er een meetbereik is van 5mm – 250mm, dan zal de sensor enkel kunnen meten tussen deze afstanden. De afstand mag in dit geval minimaal 5mm en maximaal 250mm bedragen. Buiten deze afstanden zal de sensor niet goed kunnen meten en zal er geen of een ongedefineerde output zijn. Deze afstanden verschillen van sensor tot sensor.

Resolutie

Met resolutie bedoelen we ‘’de kleinst mogelijke verandering die een sensor kan waarnemen’’. Voor een positioneringslaser is dit bijvoorbeeld verschuiving of afwijking in positie. Vaak gaat een grotere resolute gepaard met een duurdere sensor en/of tragere leestijd, ga dus niet direct voor de hoogste verkrijgbare resolutie.

Hoe betrouwbaar is een sensor?

Over het algemeen zijn sensoren zeer betrouwbaar als je binnen de specificaties blijft. Het is vooral belangrijk om de juiste sensor te kiezen voor de toepassing en rekening te houden met de eigenschappen van de sensor. Hierbij zal een sensor met een lage resolutie niet betrouwbaar zijn als het gaat over het positioneren van objecten op een pcb. Echter zal deze sensor wel betrouwbaar genoeg zijn als het gaat over veel minder precies werk zoals het uitwijken van een robot wanneer er een obstakel wordt gedetecteerd.

Hoe onderhoud je een sensor?

Onderhoud varieert per type sensor. Mechanische sensoren hebben vaak meer onderhoud nodig dan elektronische sensoren. Soms is het nodig om de sensor te reinigen, of onderdelen te vervangen zoals lenzen of filters. Bij sensoren die in een industriële omgeving worden gebruikt, is regelmatige inspectie en kalibratie aanbevolen om een betrouwbare werking te garanderen.

Hoe kan ik een sensor kalibreren?

Kalibratie is belangrijk om de nauwkeurigheid van een sensor te garanderen. Dit proces hangt af van het type sensor, maar over het algemeen vergelijkt het de output van de sensor met een bekende standaardwaarde. Op basis van deze vergelijking wordt de sensor zo nodig aangepast. Veel sensoren hebben een ingebouwde kalibratieprocedure, maar sommige vereisen externe apparatuur.