Sensori

Cos'è un sensore?

Un sensore può essere considerato un organo di senso artificiale nella tecnologia. Con un sensore, un sistema percepisce il suo ambiente o raccoglie informazioni che possono essere utilizzate per controllare le azioni. La maggior parte dei sensori sono elettronici o meccanici e forniscono un output fisso in base a un determinato input.

Cosa puoi misurare con un sensore?

Naturalmente esistono diversi sensori per diverse applicazioni. Ecco un breve elenco delle quantità che puoi misurare con i sensori:

• Radiazione
• Temperatura
• Gas (come umidità o CO2)
• Pressione
• Magnetismo
• Livello (come il livello dell'acqua in un serbatoio)
• Movimento
• Prossimità
• Luce/UV/infrarossi/colori
• Suono
• Distanza
• Peso/forza
• Orientamento/direzione
• Attuale

Cosa devo cercare quando scelgo un sensore?

Voltaggio

Quando si sceglie un sensore, è importante conoscere la tensione alla quale funziona il sensore. Una tensione troppo alta distruggerà il sensore, mentre una tensione troppo bassa lo farà funzionare in modo improprio o non funzionerà affatto. I sensori meccanici ne sono meno influenzati.

Tipo di uscita

Tutti i sensori hanno una o più uscite. Un'uscita invia un valore di misurazione da un sensore. La natura di questo segnale dipende dal tipo di uscita del sensore.

• Output digitale: Un sensore con uscita digitale segnala un valore logico pari a 0 o 1. Ciò significa che il segnale è presente '1' o non è presente '0'. Ci sono quindi due stati. Un'uscita digitale è molto adatta per rilevare la presenza o l'assenza di un oggetto o per determinare se è stato raggiunto un certo limite preimpostato. Inoltre, un segnale digitale può anche trasmettere numeri o interi registri attraverso un protocollo di comunicazione definito come I2C o SPI.
• Uscita analogica: Un sensore con uscita analogica fornisce un valore analogico specifico (corrente, tensione o resistenza) in base all'ingresso registrato. Ad esempio, nella misurazione della temperatura, l'uscita potrebbe visualizzare il valore 27°C ma anche 50°C o 100°C. Il vantaggio dell'uscita analogica è che può essere collegata direttamente a un attuatore, come un sensore sonoro a un LED (VU meter). Sono disponibili anche convertitori ADC (da analogico a digitale) per rendere digitale il segnale analogico.
• PNP o NPN: I sensori con uscita di commutazione PNP o NPN hanno almeno tre fili di collegamento. Il "+" è il filo marrone (pin 1), il "-" è il filo blu (pin 3) e il filo di commutazione è il filo nero (pin 4). Con un'uscita di commutazione PNP il carico viene commutato tra il cavo di commutazione e il '-'. Con un'uscita di commutazione NPN il carico viene commutato tra il cavo di commutazione e il '+'.
• Uscita di commutazione PushPull: Questa uscita viene utilizzata quando sono richiesti sia NPN che PNP. Una tensione superiore a un certo valore causerà la commutazione NPN, mentre un valore inferiore causerà la commutazione PNP.
• Normalmente aperto/normalmente chiuso: Inoltre, un'uscita può essere normalmente aperta (NO) o normalmente chiusa (NC). In un'uscita normalmente aperta, il sensore fornirà un segnale "0" prima della commutazione e un segnale "1" dopo la commutazione. In un contatto normalmente chiuso, ciò è invertito: un segnale "1" prima della commutazione e un segnale "0" dopo la commutazione.

Campo di misura

È importante sapere che un sensore ha un determinato campo di misura. Questo intervallo è chiaramente indicato per ciascun sensore. Se l'intervallo è compreso tra 5 mm e 250 mm, il sensore può misurare solo entro queste distanze. Qualsiasi distanza al di fuori di questo intervallo non produrrà alcun output o ne produrrà uno indefinito. Queste distanze variano da sensore a sensore.

Risoluzione

Per risoluzione intendiamo "il più piccolo cambiamento possibile che un sensore può rilevare". Per un laser di posizionamento, ciò significherebbe uno spostamento o una deviazione della posizione. Spesso, una risoluzione più elevata è associata a un sensore più costoso e/o a un tempo di lettura più lento, quindi non optare immediatamente per la massima risoluzione disponibile.

Quanto è affidabile un sensore?

In generale, i sensori sono molto affidabili se si rispettano le loro specifiche. È fondamentale scegliere il sensore giusto per l'applicazione e considerarne le proprietà. Un sensore a bassa risoluzione, ad esempio, non sarà affidabile per posizionare oggetti su un PCB ma sarà sufficientemente affidabile per lavori meno precisi, come evitare ostacoli con un robot.

Come si effettua la manutenzione di un sensore?

La manutenzione varia in base al tipo di sensore. I sensori meccanici spesso richiedono più manutenzione rispetto ai sensori elettronici. A volte è necessario pulire il sensore o sostituire componenti come lenti o filtri. Per i sensori utilizzati in un ambiente industriale, si consigliano ispezioni e tarature regolari per garantire un funzionamento affidabile.

Come posso calibrare un sensore?

La calibrazione è fondamentale per garantire la precisione di un sensore. Il processo dipende dal tipo di sensore ma generalmente comporta il confronto dell'uscita del sensore con un valore standard noto. Sulla base di questo confronto, vengono apportate le modifiche necessarie. Molti sensori dispongono di procedure di calibrazione integrate, ma alcuni richiedono apparecchiature esterne.