디지털 센서

디지털 센서는 전자 또는 전기화학 센서로, 데이터가 디지털로 변환되어 전송된다. 센서는 예를 들어 액체의 화학적 및 물리적 특성 측정과 같은 분석적 측정에 자주 사용된다. 대표적인 측정 파라미터는 pH 값, 전도도, 산소, 리독스 전위 등이다. 이러한 측정은 산업화된 세계에서 사용되며 프로세스 제어를 위해 필수적인 입력 정보를 제공한다.

과거에는 아날로그 유형의 센서가 사용되었지만 오늘날에는 점점 더 많은 디지털 센서가 사용되고 있다. 이 글은 이들 간의 차이를 설명하고 디지털 센서 개발 이유에 대해 논한다.

일반적인 측면

디지털 센서는 아날로그 센서의 현대적 계승자다. 디지털 센서는 아날로그 센서 시스템의 전통적인 단점을 극복하기 때문에 단계적으로 아날로그 센서를 대체한다(cf 3장).

역사

전자 및 전기 화학 센서는 일반적으로 측정 체인의 한 부분이다. 측정 체인은 센서 자체, 케이블 및 송신기로 구성된다. 기존의 아날로그 시스템에서 센서는 측정 파라미터(예: pH 값)를 아날로그 전기 신호로 변환한다. 이 아날로그 전기 신호는 케이블을 통해 송신기에 연결된다. 송신기는 전기 신호를 판독 가능한 형태(디스플레이, 전류 출력, 버스 데이터 전송 등)로 변환한다.

센서와 케이블은 종종 영구적으로 연결되지 않고 전기 커넥터를 통해 연결된다. 커넥터를 포함한 고전적 설계와 케이블을 통한 작은 전류의 전송은 4가지 주요 단점을 가지고 있다: a) 습도와 커넥터의 부식은 신호를 변조한다. b) 측정 신호가 전자기 소음에 의해 변형되지 않도록 케이블을 차폐하고 매우 높은 품질을 가져야 한다. c) 센서만 보정할 수 있다. 케이블의 영향(길이, 저항, 임피던스)을 무시할 수 없기 때문에 설치 시 조절된다. d) 케이블 길이는 제한된다.

사용 및 설계

디지털 센서는 아날로그 센서의 전통적인 단점을 극복하기 위해 개발되었다. 디지털 센서는 주로 물과 산업 공정에서 사용된다. pH, redox 전위, 전도성, 용존산소, 암모늄, 질산염, SAC, 탁도 등의 파라미터를 측정한다. 디지털 센서 시스템은 또한 센서 자체, 케이블, 송신기로 구성된다. 아날로그 센서 시스템과의 차이점은 a) 센서에는 전자 칩이 있다. 측정 신호는 센서 내부의 디지털 신호로 직접 변환된다. 케이블을 통한 데이터 전송도 디지털이다. 이 디지털 데이터 전송은 케이블 길이, 케이블 저항 또는 임피던스에 민감하지 않으며 전자파 노이즈의 영향을 받지 않는다. 표준 케이블을 사용할 수 있다. b) 센서와 케이블 사이의 연결은 비접촉이 가능하고 유도 커플링에 의해 이루어질 수 있다. 습도와 관련된 부식은 더 이상 문제가 되지 않는다. 대체 광섬유 케이블은 또한 긴 또는 전자적으로 적대적인 연결에 대한 옵션일 수 있다. c) 센서는 시스템과 별도로 보정할 수 있다.

참조

• H. Galster: pH-Messung, VCH Verlagsgesellschaft mbH, ISBN3-527-27836-2
• C.H. 하만, W. 비엘스티치: 일렉트로케미 1세, 베를라크 케미, ISBN 3-527-21039-3
• 슈뢰터 / 로텐슐레거 / 비브랙: Taschenbuch der Chemie, Verlag Harri Deutsch, ISBN 3-8171-1472-9
• U. Tietze, Ch. 스켄크: 할블라이터-샬퉁슈니크, 스프링거 베라크, ISBN 978-3-642-01621-9