デジタルセンサーは、電子式または電気化学式のセンサーであり、データがデジタル変換されて送信されます。センサーは、液体の化学的および物理的特性の測定など、分析測定によく使用されます。測定されるパラメータの例としては、pH値、導電率、酸素濃度、酸化還元電位などがあります。このような測定は産業界で広く利用されており、プロセス制御に不可欠な情報を提供します。
アナログセンサーはかつて使用されていましたが、マイクロプロセッサの時代においてはデジタルセンサーが主流となりました。本稿では、両者の違いとデジタルセンサー開発の理由について考察します。
デジタルセンサーは、アナログセンサーの現代版です。デジタルセンサーは、アナログセンサーシステムの従来の欠点を克服しているため、段階的にアナログセンサーに取って代わります(第3章を参照 – どの本ですか?)。
電子センサーや電気化学センサーは、一般的に測定チェーンの一部を構成する。測定チェーンは、センサー本体、ケーブル、およびトランスミッターで構成される。従来のアナログシステムでは、センサーが測定パラメータ(例えばpH値)をアナログ電気信号に変換する。このアナログ電気信号はケーブルを介してトランスミッターに接続される。トランスミッターは電気信号を読み取り可能な形式(表示、電流出力、バスデータ伝送など)に変換する。
センサーとケーブルは、多くの場合、恒久的に接続されるのではなく、電気コネクタを介して接続されます。コネクタとケーブルを介した微弱電流伝送というこの古典的な設計には、主に4つの欠点があります。
1) コネクタの湿気や腐食により信号が歪む。
2) 測定信号が電磁ノイズによって改変されるのを防ぐため、ケーブルはシールドされており、非常に高品質でなければならない。
3) ケーブル(長さ、抵抗、インピーダンス)の影響を無視できないため、センサーは設置されるまで校正または調整できません。
4) ケーブルの長さには制限があります。
デジタルセンサーは、従来のアナログセンサーの欠点を克服するために開発されました。デジタルセンサーは、水処理や工業プロセスで広く使用されています。pH、酸化還元電位、導電率、溶存酸素、アンモニウム、硝酸塩、SAC、濁度などのパラメータを測定します。デジタルセンサーシステムは、センサー本体、ケーブル、および送信機で構成されています。アナログセンサーシステムとの違いは次のとおりです。
a) センサーには電子チップが内蔵されています。測定信号はセンサー内部で直接デジタル信号に変換されます。ケーブルを介したデータ伝送もデジタルです。このデジタルデータ伝送は、ケーブルの長さ、抵抗、インピーダンスの影響を受けず、電磁ノイズの影響も受けません。標準的なケーブルを使用できます。
b) センサーとケーブル間の接続は非接触で誘導結合によって行うことができます。湿度やそれに伴う腐食はもはや問題になりません。長距離接続や電磁的に過酷な環境下での接続には、代替の光ファイバーケーブルも選択肢となります。
c) センサーはシステムとは別に校正することができる。
(ドイツ語、タイトルは英語に翻訳)