Sisteme Senzoriale

NOŢIUNI FUNDAMENTALE

1.1. Definiţie

Necesitatea culegerii de informaţii din mediul înconjurător în scopul prelucrării lor este evidentă şi, mai mult, ea creşte odată cu evoluţia tehnologică. Senzorii reprezintă interfaţa dintre mediu, proces, instalaţie, pe de o parte şi sistemul electronic de măsurare şi control, pe de altă parte.

In prezent, noţiunea de senzor nu se află în urma altor concepte, cum ar fi microprocesor, memorie sau alte componente electronice. Cu toate acestea, nu există o definiţie exactă a termenului “senzor”, aşa cum se regăsesc pentru alţi termeni din domeniul electric. De aceea, aproape toate publicaţiile referitoare la senzori încep cu o definire a acestora. Plecând de la termenul “senzor”, s-au dezvoltat şi alte noţiuni legate de acelaşi domeniu, cum ar fi element sensibil, sistem senzorial, senzor inteligent, tehnologie senzorială, etc.

Etimologic, cuvântul “senzor” provine din limba latină, de la cuvântul “sensorium”, care înseamnă “organ de simţ” sau de la cuvântul “sensus”, adică “simţ”. Plecând de la originea cuvântului, pare firesc să evidenţiem analogia dintre senzorii tehnici şi organele senzitive umane (figura 1.1). Ce se poate remarca din această comparaţie este faptul că atât senzorii, cât şi organele de simţ, ca elemente independente, nu “spun” foarte mult despre mediul înconjurător, sistemul inteligent fiind cel care creează, de fapt, informaţia.

Figura 1.1 Comparaţie între senzori şi organele de simţ umane.

O definiţie a noţiunii de senzor poate fi următoarea:

Senzorul este un element care converteşte mărimea (fenomenul) de măsurat într-o caracteristică de natură electrică (sarcină, tensiune, curent sau impedanţă), ce poate fi prelucrată şi transmisă electronic.

O altă definiţie posibilă:

Senzorul este elementul sensibil cu rolul de a sesiza mărimea de măsurat aplicată la intrarea sa, x(t) şi de a o converti într-o altă mărime fizică, de aceeaşi natură sau de natură diferită, yint (t), care poate fi uşor măsurată, cel mai frecvent pe cale electrică.

Conversia mărimii de intrare în mărime de ieşire la senzori se bazează pe efecte fizice sau chimice. Senzorii care servesc numai la detectarea prezenţei unei mărimi constituie o categorie aparte şi se numesc detectori (detectori de proximitate, detectori de radiaţii ionizante etc).

Ansamblul format din elementul sensibil (senzorul) şi elementele de adaptare şi prelucrare (condiţionarea semnalelor) se numeşte traductor (Figura 1.1.b). In unele lucrări de specialitate nu se face o distincţie clară între senzor si traductor.

Figura 1.1.b. Schema funcţională a unui traductor.

Traductorul poate avea în structura sa mai mulţi senzori, capabili să efectueze conversia mărimii de măsurat într-o mărime electrică, indirect, prin mai multe etape intermediare, până la obţinerea mărimii de ieşire finale y(t).

Ansamblul format dintr-un senzor integrat in acelaşi circuit (chip) cu elementul de adaptare poartă numele de traductor "integrat". Recent a apărut conceptul de senzor sau traductor "inteligent" care prezină asocierea unui traductor cu un microprocesor (microcontroller). Astfel se pot obţine semnale de ieşire cu mare imunitate la perturbaţii, liniarizarea caracteristicii de conversie a mărimii de intrare x(t) in mărime de ieşire y(t), autocalibrarea, corecţii faţă de diverşi factori de influenţă, generarea unor mărimi de control. Traductoarele inteligente s-au dezvoltat rapid ca elemente componente principale ale sistemelor automate, de măsură, monitorizare şi control, precum şi în domeniul roboticii industriale.