Цифровой датчик представляет собой электронный или электрохимический датчик , в котором данные в цифровом виде преобразуется и передается. Датчики часто используются для аналитических измерений, например, для измерения химических и физических свойств жидкостей. Типичными измеряемыми параметрами являются значение pH , проводимость , кислород, окислительно-восстановительный потенциал и другие. Такие измерения используются в промышленно развитых странах и дают жизненно важные данные для управления технологическим процессом .
Раньше использовались датчики аналогового типа, но сегодня все больше и больше используются цифровые датчики. В этой статье описывается разница между ними и обсуждается причина развития цифровых датчиков.
Общие аспекты
Цифровые датчики являются современными преемниками аналоговых датчиков. Цифровые датчики постепенно заменяют аналоговые датчики, поскольку они преодолевают традиционные недостатки аналоговых датчиков (см. Главу 3).
История
Электронные и электрохимические датчики обычно являются частью измерительной цепи. Измерительная цепь состоит из самого датчика, кабеля и преобразователя. В традиционных аналоговых системах датчик преобразует измеряемый параметр (например, значение pH) в аналоговый электрический сигнал. Этот аналоговый электрический сигнал подключается к передатчику через кабель. Передатчик преобразует электрический сигнал в читаемую форму (дисплей, токовые выходы, передача данных по шине и т. Д.).
Датчик и кабель часто подключаются не постоянно, а через электрические разъемы. Эта классическая конструкция с разъемами и передачей малых токов по кабелю имеет четыре основных недостатка: а) Влажность и коррозия разъема искажают сигнал. б) Кабель должен быть экранирован и иметь очень высокое качество, чтобы предотвратить изменение измерительного сигнала из-за электромагнитных помех. c) Датчик можно откалибровать или отрегулировать только после установки, поскольку влиянием кабеля (длина, омическое сопротивление, импеданс) нельзя пренебрегать. г) Длина кабеля ограничена.
Использование и дизайн
Цифровые датчики были разработаны для преодоления традиционных недостатков аналоговых датчиков. Цифровые датчики в основном используются в водных и промышленных процессах. Они измеряют такие параметры, как pH, окислительно-восстановительный потенциал , проводимость , растворенный кислород , аммоний , нитраты , SAC, мутность . Цифровая сенсорная система также состоит из самого сенсора, кабеля и передатчика. Отличия от аналоговых сенсорных систем: a) сенсор имеет электронную микросхему. Измерительный сигнал непосредственно преобразуется в цифровой сигнал внутри датчика. Передача данных по кабелю тоже цифровая. Эта цифровая передача данных не чувствительна к длине кабеля, сопротивлению или импедансу кабеля и не подвержена влиянию электромагнитных помех. Могут использоваться стандартные кабели. б) Соединение между датчиком и кабелем может быть бесконтактным и осуществляться посредством индуктивной связи. Влажность и связанная с ней коррозия больше не проблема. Альтернативные оптоволоконные кабели также могут быть вариантом для длинных или электромагнитных соединений. c) Датчик можно откалибровать отдельно от системы.
Рекомендации
- Х. Галстер: 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
- У. Титце, гл. Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnik, Springer Verlag, ISBN 978-3-642-01621-9