Classificatie en basisparameters van meetapparaten van hoofd- en softwareapparaten

Elk automatisch regelsysteem voor het meten van de afwijking van de gecontroleerde waarde van de stationaire waarde heeft een meetlichaam dat niet alleen de grootte en het teken van de afwijking kan meten, maar deze afwijking ook kan omzetten in een vorm die handig is voor verder gebruik in het systeem voor automatische controle.

De fysische aard van de gereguleerde grootheden is zeer divers, daarom zijn de meetorganen ook divers. In de meeste gevallen zal de output van het meetapparaat echter een mechanische grootheid (verplaatsing, kracht) of een elektrische grootheid (spanning, stroom, elektrische weerstand, capaciteit, inductantie, faseverschuiving, etc.) zijn.

Aan meettoestellen die worden gebruikt in automatische besturingssystemen worden de volgende eisen gesteld:

• bedrijfszekerheid onder alle omstandigheden die kunnen voorkomen in een gecontroleerd technologisch proces,

• de vereiste gevoeligheid

• toegestane afmetingen en gewicht,

• vereist momentum,

• lage gevoeligheid voor invloeden van buitenaf,

• heeft geen invloed op het technologische proces en op de gemeten waarde,

• eenduidige indicaties,

• stabiliteit in de tijd,

• het matchen van ingangs- en uitgangssignalen met andere signalen automatiseringselementen.

Elektrische grootheden zijn het gemakkelijkst te meten, daarom wordt in veel gevallen bij het meten van niet-elektrische grootheden een speciaal apparaat (transducer) uitgevoerd samen met het meetlichaam, dat de niet-elektrische grootheid omzet aan de ingang van het meetlichaam in een elektrische grootheid aan de uitgang. Dergelijke meetinstrumenten worden sensoren genoemd.

Er wordt in de regel geen onderscheid gemaakt tussen de begrippen meetelement, sensor en gevoelig element (de achternaam komt ook vaak voor in de literatuur over automatische besturing).

De meest voorkomende zijn elektrische sensoren, dat wil zeggen meetapparaten met de omzetting van een gemeten niet-elektrische grootheid in een elektrische. De constructie van deze sensoren is afhankelijk van de fysieke aard van de gemeten grootheid en het principe dat is toegepast om de afwijking te meten.

De classificatie van meettoestellen wordt uitgevoerd volgens de naam van de waarde die ze meten: meettoestellen voor niveau, druk, temperatuur, snelheid, spanning, stroom, debiet, verlichting, vochtigheid, enz.

Sensoren worden geclassificeerd: ten eerste op de naam van de gemeten waarde en ten tweede op de parameter waarin de signalen van het meetapparaat worden omgezet, bijvoorbeeld capacitieve niveausensoren, inductieve druksensoren, weerstandstemperatuursensoren, etc.

Voor het gemak wordt bij het gebruik van de beschouwde classificatie in de regel een van de namen weggelaten, omdat dezelfde sensor kan worden gebruikt om verschillende niet-elektrische grootheden te meten.

Basisparameters van de sensoren

De belangrijkste parameters van het meetlichaam (sensor) die het kenmerken zijn:

• gevoeligheid

• luiheid.

Sensorgevoeligheid wordt de wijzigingsrelatie Δy-gestuurde variabele genoemd om Δx invoerhoeveelheid te wijzigen:

K = Δg /ΔNS

Bij automatische regelsystemen wordt deze verhouding ook wel systeem- of linkversterking genoemd (als er een link wordt overwogen).

De gevoeligheid van het meetelement komt dus overeen met zijn versterking.

De traagheid van het meetlichaam (sensor) bepaalt ook de toepassingsmogelijkheden in automatiseringssystemen, aangezien het een zekere vertraging veroorzaakt bij het meten van de waarde van de gecontroleerde parameter op een bepaald moment. De vertraging kan worden veroorzaakt door de massa van de onderdelen, thermische traagheid, inductantie, capaciteit en andere elementen van de sensor zelf.

Bij het bestuderen van de dynamische eigenschappen van een automatisch regelsysteem speelt de traagheid van het meetlichaam dezelfde rol als de traagheidseigenschappen van elk ander element van het automatiseringssysteem. Daarom moet bij het kiezen van een sensor niet alleen aandacht worden besteed aan de gevoeligheid, maar ook aan het momentum.