Noi tipuri de senzori si traductoare

Prezentare generală

Evoluţia din ultimul timp a electronicii şi a circuitelor integrate a oferit noi posibilităţi pentru multe aplicaţii practice şi a condus la noi descoperiri în domeniul senzorilor.

Au apărut noi materiale şi noi principii de realizare, Senzorii devin din ce în ce mai performanţi, Condiţionerul şi senzorul sunt integraţi împreună în

aceeaşi componentă, Dimensiunile miniaturale au devenit ceva obişnuit. În asociere cu un DSP specific şi adesea cu un

servomecanism, se obţine un traductor inteligent ce poate fi utilizat direct în sistemele distribuite de măsurare.

Direcţiile principale de dezvoltare în domeniul senzorilor sunt următoarele: mărirea preciziei, a fineţei senzorilor şi a interşanjabilităţii acestora; au apărut noi semiconductoare, aliaje speciale, ceramici şi polimeri, principii noi pentru senzori prin folosirea tehnologiilor straturilor subţiri

sau a straturilor groase şi în general tehnicile microelectronicii şi ale optoelectronicii,

se foloseşte microinformatica utilizându-se toate resursele moderne de procesare a semnalelor,

pentru a concepe noi senzori, se utilizează posibilităţile oferite de calculator: proiectare asistată, modelarea şi simularea prealabilă;

noile domenii de investigare ştiinţifică şi de dezvoltare tehnologică creează noi necesităţi în special în medicină, în protecţia mediului, în domeniul automobilelor, al biochimiei şi al chimiei organice fine

domeniul microelecronicii însuşi necesită pentru dezvoltarea proprie, mijloace de control din ce în ce mai sofisticate

implementarea de reţele industriale impune dezvoltarea traductoarelor inteligente a căror interoperabilitate şi mentenabilitate sunt mult sporite

Se pot distinge câteva tehnologii noi utilizate pentru realizarea de noi senzori:

senzori ce utilizează tehnologia siliciului microprelucrat; tehnologia senzorilor cu straturi subţiri (thin-film); tehnologia senzorilor bazaţi pe straturi groase (thick-film); tehnologia senzorilor cu fibre optice.

1. Microtraductoare bazate pe tehnologia siliciului Exploatarea masivă a tehnicilor microelectronicii permite realizarea pe o

bucată de siliciu a unor senzori noi, de dimensiuni foarte mici, ce pot fi realizaţi în serie mare, în producţie de masă, la un preţ scăzut, cu caracteristici reproductibile.

Permit integrarea pe acelaşi cristal a circuitelor electronice necesare, Proprietăţile mecanice ale siliciului (Si) sunt foarte favorabile. El are:

o rezistenţă la efort mai mare ca oţelul (7.109N/m2 faţă de 4.109N/m2) modul de elasticitate foarte asemănător (1,9.1011N/cm2 faţă de 2,1.1011N/cm2) densitatea mai mică decât aluminiu (2,3g/cm3 faţă de 2,7g/cm3) conductivitate termică mai ridicată decât a oţelului (1,57W/cmoC faţă de 0,97W

/cmoC). Aceste tehnologii permit integrarea unor funcţii noi, care astfel ar necesita

circuite electronice anexe. Procedeele tehnologice utilizate pentru microprelucrarea siliciului, ca

nanolitografierea sau depunerea de straturi de Si anizotrop pe cristal, permit realizarea de dimensiuni spaţiale de ordinul a 0,011m.

1.1. Accelerometru integrat în siliciu

Se compune dintr-o lamă de grosime 515m decupată de substratul de Si şi încastrată la un singur capăt.

La celălalt capăt al lamei există o masă seismică de 200 m lăţime, mai mare ca lama, care constituie elementul sensibil la vibraţii.

Se poate adăuga, prin depunere, un strat de aur sau alt element greu pentru a schimba masa vibrantă.

Vibraţia acestei mase poate fi detectată cu un element sensibil piezorezistiv, capacitiv sau optic. Frecvenţa de rezonanţă a unui astfel de senzor este de câteva sute de Hz.

Gama uzuală de măsurare poate fi modificată în limite largi schimbând dimensiunile şi masa vibrantă între 5g şi 100 g (g - acceleraţia gravitaţională).

Fig.1. Traductor de acceleraţie integrat pe un cip de Si.a) vedere de sus, b) secţiune transversală

1.2. Senzori de temperatură ce utilizează siliciul. Se cunosc două tipuri de senzori de temperatură ce utilizează ca

material siliciul: senzori termorezistivi, senzori cu joncţiune.

a)Senzori termorezistivi cu Si. Ei utilizează dependenţa de temperatură a circulaţiei purtătorilor de

sarcină. “Rezistenţa spaţială” dintre un electrod cu diametrul d<<D, unde D este distanţa până la contactul de bază al cristalului (Fig.2) este dată de relaţia:

este rezistivitatea materialului substratului. Coeficientul de creştere cu temperatura 8x10-3 K-1 este, mult mai mare

decât al platinei dar mai mic decât la termistori. Faţă de termistori însă, aceşti senzori pot fi realizaţi mult mai uşor şi cu

dispersii mult mai mici a caracteristicilor.

dR

2

Se utilizează de obicei siliciu de tip n de dimensiuni sub 1-2 mm pentru substrat, grosimea fiind de ordinul 200 m.

Rezistenţa nominală este în gama 1 – 5 k ceea ce constituie un mare avantaj faţă de termorezistenţele metalice la conectarea la distanţă (conexiune cu 2 fire).

Fig.2. Dependenţa de temperatură a unui senzor rezistiv cu siliciu.

Pentru eliminarea nesimetriilor de contact la electrozi se utilizează de

obicei o construcţie simetrică cu doi electrozi ca în Fig. 3

Senzori bazaţi pe acest principiu sunt realizaţi pentru temperaturi în gama –50C până la +300C (KT 84 firma Valvo).

Fig. 3. Senzor de temperatură în construcţie simetrică, bazat pe rezistenţa spaţială

b) Senzori cu joncţiune. Aceşti senzori utilizează dependenţa de temperatură a transferului

purtătorilor de sarcină utilizând polarizarea unei joncţiuni p-n a unei diode, a tranzistorilor sau altei combinaţii de joncţiuni.

Se mai utilizează şi efectul dependenţei de temperatură a modificărilor polarităţii joncţiunii la capacităţile MOS pentru realizarea convertoarelor temperatură frecvenţă.

Astfel dependenţa tensiunii UBE funcţie de curentul de colector IC are expresia:

Cel mai folosit tip de senzor este compus din două tranzistoare pentru a se elimina dispersia dintre două tranzistoare realizate diferit.

La un astfel de cuplu de tranzistoare UBE este dată de relaţia:

Dependenţa de temperatură a UBE este funcţie numai de raportul celor două densităţi de curent de la colector:

)/ln()/( SCBE IIekTU

)]//()/ln[()/( 1122 AIAIekTU CCBE

rekTU BE ln)/(

Pentru a realiza raportul constant al celor două densităţi de curent se utilizează cu precădere curenţi egali de colector ce trec prin joncţiuni cu arii diferite.

Fig.4. Schema de principiu a unui senzor integrat de temperatură

• Menţinerea egală a celor doi curenţi de colector se realizează cu o schemă cu 4 tranzistori 2 din ei formând senzorul şi ceilalţi doi formând o oglindă de curent.• Diferenţa UBE produce un curent IC2 proporţional cu temperatura ce parcurge rezistorul R (Fig. ). Datorită oglinzii curentul total I va depinde direct proporţional de temperatură.• În acest mod se poate realiza o constantă de 1A/K, iar prin trecerea acestui curent printr-o rezistenţă de 10 k de exemplu se poate obţine o sensibilitate de 10 mV/K.• Pe acest principiu este senzorul A 590 ce poate măsura în gama –50 +150C, cu o eroare de 1K.

1.3. Senzori de presiune cu siliciu

Cea mai răspândită categorie de senzori de presiune utilizează efectul piezorezistiv. Rezistenţa difuzată sau implantată în monocristalul de Si produce efectul măsurabil.

Se mai utilizează şi efectul piezocapacitiv (piezoelectric) mai ales de când a devenit posibilă integrarea împreună cu senzorul a unui amplificator de sarcină. Ele este mai sensibil şi mai stabil cu temperatura decât cel piezorezistiv.

Senzorul piezorezistiv este mai simplu şi mai ieftin, are o caracteristică aproximativ liniară, condiţionarea semnalului este mai simplă. Se utilizează Si policristalin sau tehnologia MOSFET modificată.

a) Senzori piezorezistivi Efectul piezorezistiv constă în modificarea rezistenţei electrice a

uni material când este supus unui efort mecanic cum ar fi o întindere sau o compresiune. El se întâlneşte la cristale cu axe nepolare ce caracterizează şi semiconductorii.

Dependenţa variaţiei rezistivităţii / funcţie de efortul mecanic este dată de relaţia:

Se cunosc două efecte piezorezistive: efectul longitudinal când curentul este pe aceeaşi direcţie cu efortul şi efectul transversal când curentul este perpendicular pe efort. cele două efecte sunt caracterizate prin coeficienţi diferiţi.

Senzorii piezorezistivi sunt aplicaţi pe un element elastic sub formă de circuit rezistiv. Corpul elastic poate fi o bară sau sub formă de diafragmă dreptunghiulară sau circulară.

Rezistorii sunt conectaţi în punte pe partea cea mai solicitată a elementului elastic.

Fig.5. Senzori de presiune cu membrană şi piezorezistenţe.

Fig.6. Traductor de presiune(ST 300) cu senzori piezorezistivi şi ieşire digitală în impulsuri modulate

b)Senzori de presiune piezocapacitivi Capacitatea plană poate fi utilizată în construcţia senzorilor prin variaţia

distanţei dintre armături sau variind suprafaţa acestora. Pentru traductoarele de presiune se pot utiliza mici capacităţi realizate prin

depunere pe feţele unei membrane decupate din substrat, a unor pelicule metalice.

Deoarece capacităţile variază foarte puţin se utilizează în circuitele unor oscilatoare RC integrate pe substrat ce furnizează la ieşire semnale cu frecvenţa dependentă de temperatură.

Fig.7. Principiul unui senzor piezocapacitiv.

2. Senzori de câmp magnetic

Senzorii de câmp magnetic transformă câmpul magnetic într-un semnal electric. Se pot deosebi două feluri de aplicaţii:

utilizarea directă, pentru măsurarea componentelor câmpului magnetic, de exemplu: câmpul magnetic terestru, câmpul magnetic al diferitelor maşini, citirea codurilor magnetice etc.

utilizări indirecte, când câmpul magnetic este un purtător de informaţie neelectrică, de exemplu: în comutatoarele fără contacte, detecţia distanţelor şi a poziţiei ori a unghiului de rotaţie, măsurarea curenţilor intenşi, sau în wattmetrele integrate.

Aceasta gama larga de aplicatii necesita un domeniu larg de masurare, între 10mT si 10mT pâna la 2T.

Fenomenele şi materialele utilizate pentru senzori sunt foarte variate : forţa Lorentz, efectul galvanomagnetic, magnetostricţiunea, efectul magneto-optic, proprietăţile materialelor feromagnetice şi ferimagnetice în straturi

subţiri şi efectul inducţiei magnetice.

a) Generatoare Hall şi magnetorezistenţe Materialul activ în generatoarele Hall este desigur n-Si. Nivelul de

concentraţie tipică a purtătorilor este de n=1015 – 1016 cm-1. Grosimea stratului activ este 510m. Sunt astfel realizate cerinţele pentru

a obţine o tensiune Hall (UH) cât mai ridicată aşa cum arată ecuaţia:

BId

RU 0

MH

d - grosimea plăcuţei; I0 - curentul prin senzor; RH - constanta Hall a materialului; B - inducţia magnetică perpendiculară pe suprafaţa senzorului.

Dimensiunile tipice ale unei plăcuţe Hall sunt de aproximativ: L=200m şi l200400m.

Generatorul Hall, este sensibil la câmpurile magnetice care acţionează perpendicular pe suprafaţa plăcuţei.

Fig.8. Diagrama schematică a unui generator Hall.

Marele avantaj pe care îl prezintă utilizarea siliciului este acela că oferă compatibilitate deplină cu tehnologia circuitelor integrate.

Aceasta permite integrarea electronicii de condiţionare a semnalului pe aceeaşi plăcuţă de Si. Această facilitate devine foarte importantă când semnalul furnizat de generatorul Hall este mic (în domeniul mV) şi trebuie amplificat.

Fig. 9. Senzor Hall cu condiţionerul integrat.

Semiconductoarele cu un înalt grad de mobilitate a purtătorilor sunt necesare pentru realizarea senzorilor magnetorezistivi (cu magnetorezistenţe) şi de aceea efectul magnetorezistiv este dependent de pătratul permeabilităţii n :

Magnetorezistenta este realizata utilizându-se eutectic InSb/NiSb. Pentru a obtine rezistente de 100¸1000W, capatul semiconductorului este

topit pe o grosime de aproximativ 200 mm urmând o traiectorie sinuoasa gravata deasupra.

Pinii de NiSb sunt aliniati vertical în directia circuitului formând benzi în scurtcircuit.

Pentru compensarea dependentei de temperatura a magnetorezistentei, sunt uzual utilizate configuratii diferentiale pentru placheta.

Câmpul magnetic, va cauza o diferenta între cele doua magnetorezistente pereche. Aceasta diferenta este convertită intr-un semnal de tensiune într-o schema de punte.

22

nB10

B

0R

BR

3. Senzorii cu strat subţire

3.1 Noţiunea de strat subţire (thin-film) În principiu, un strat subţire dintr-un material dat este un strat din acest

material a cărui grosime este foarte redusă, ceea ce conduce la schimbarea majorităţii proprietăţilor fizice ale materialului.

În cazul unui metal, un strat poate fi considerat subţire, dacă grosimea sa este de ordinul de mărime al parcursului mediu liber al electronilor de conducţie în metalul considerat.

Diferenţa esenţială între materialul în stare masivă şi în stare de strat subţire este, legată de faptul că, în peliculă subţire efectele produse de suprafeţele limită sunt preponderente.

Stratul subţire este totdeauna solidar cu suportul pe care este realizat. În consecinţă, suportul poate influenţa foarte mult proprietăţile stratului depus.

Un strat subţire din acelaşi material, de aceeaşi grosime, va avea proprietăţi fizice sensibil diferite dacă va fi depus pe sticla sau pe un cristal de Si.

Ca urmare un strat subţire este anizotrop prin construcţie.

3.2. Senzori cu strat subţire Interesul straturilor subţiri pentru realizarea senzorilor se datorează

proprietăţilor lor specifice care permit : Miniaturizarea uşoară , Timp de răspuns foarte scurt, Posibilitatea de a crea materiale altfel imposibil de realizat,

Tehnologiile folosite sunt foarte apropiate de cele utilizate la componentele electronice pe siliciu şi se asociază foarte bine cu ele.

a) Senzori de presiune cu strat subţire Se arată un traductor de presiune, cu membrană rectangulară din

polisiliciu, de 300 nm grosime, destinat aplicaţiilor de măsurare a presiunii în domeniul automobilelor, în gama 0 -500 mbar.

Figura din stânga arată o secţiune prin zona cipului unde se găseşte senzorul în timp ce în figura din dreapta se prezintă ansamblul unui cip văzut de sus cu trei senzori (în extremitatea stângă) şi legăturile metalice pentru culegerea informaţiei (conexiunea din dreapta).

Suprafaţa cipului este de 400x2300 m2, în timp ce membrana reprezintă 150x250m2. Grosimea stratului de siliciu oxidat la suprafaţă este de 525

m. Un astfel de senzor prezintă o sensibilitate ce poate atinge 12mV/V/bar (în

funcţie de geometria membranei) cu o neliniaritate de 1%.

Fig.10. Senzori de presiune

b) Accelerometru cu strat subţire capacitiv Accelerometru este obţinut printr-o tehnologie mixtă, microuzinare şi

depunerea unui strat subţire, se distinge o placă metalică suspendată pe două bare de torsiune care

traversează substratul. Constituind o legătură comună a doi condensatori variabili, această

placă este liberă de a se roti în jurul axei de torsiune. Cei doi electrozi ficşi ai condensatoarelor, sunt depuşi pe suprafaţa

substratului (capacitate: câteva zeci de pF, dimensiuni : 40 x 25 milionimi de inch).

Sub acţiunea unei acceleraţii, placa, care este uşor decalată faţă de axa de torsiune, va suferi o rotaţie, crescând astfel capacitatea de o parte şi scăzând-o de cealaltă.

Un astfel de dispozitiv poate funcţiona până la 20.000 G. În practică, se realizează un senzor dublu care permite utilizarea unui

montaj de punte. Se convertesc, variaţiile de capacitate, într-o variaţie de frecvenţă (0 şi 250

kHz). Aplicaţia vizează controlul airbag-ului la automobil.

Fig.11. Accelerometru cu element sensibil capacitiv.

c) Senzori de temperatură cu rezistenţă din strat subţire

Un alt domeniu de utilizare, este cel al măsurării temperaturii. Traductorul, este constituit din 4 elemente termosensibile: 2 destinate

măsurării şi 2 destinate sistemului de încălzire. Geometria ansamblului, pe faţa de măsură şi pe faţa cu conexiuni, este dată în Fig..

Diferenţa esenţială de concepţie, faţă de traductorul masiv, este acela că, ansamblul dispozitivului este situat într-un singur plan.

Astfel este uşor de definit distanţa geometrică între elementul încălzitor şi elementul de măsurat (63 m) şi,

Ca urmare, timpul de răspuns al senzorului se poate ajusta, experimental, pentru a deveni compatibil cu performanţele microsistemului electronic de achiziţie şi control.

Se poate astfel câştiga un factor de 1000 faţă de timpul de răspuns obţinut cu un senzor masiv.

Fig. 12. Traductor de temperatură în tehnologie cu strat subţire.

4. Senzori cu straturi groase

Într-un anumit număr de cazuri tehnologia straturilor groase (zisă încă hibridă) poate aduce soluţii elegante la un anumit număr de probleme de măsurare.

Senzorii ceramici cu straturi groase prezintă numeroase avantaje în ceea ce priveşte fabricaţia ca şi proprietăţile lor metrologice.

Principalul avantaj este marea simplitate de utilizare faţă de tehnicile siliciu+straturi subţiri. Ei sunt deci mai bine adaptaţi la producerea cu mijloace tehnologice mai puţin pretenţioase.

Este în general posibil să obţinem un timp de răspuns mai scurt cu straturi groase decât cu ceramici monolitice.

Primul domeniu a fost măsurarea presiunii (1991), dar s-au realizat şi biosenzori şi senzori chimici cu straturi groase. În aceste două cazuri suportul este ceramic (tipic se utilizează alumina).

4.1. Senzori de NO cu strat gros Senzorii de NO au ca utilizare optimizarea unui arzător cu combustibil (sau

a unui motor de maşină)

Fig. 13. Senzor de NO cu strat gros

Tehnologia lor de fabricaţie se bazează pe descompunerea termică a anumitor săruri şi oxizi care au o mare reactivitate potenţială.

Procedura de fabricaţie implică amestecul unei pudre (cu granule de 5m) a materialului anorganic, care va fi elementul sensibil al senzorului, cu un compus organic de tip răşină epoxidică.

Acest amestec este apoi presat peste un ecran de imprimare (ce defineşte structura de reprodus) pe ceramica suport, solventul evaporându-se termic odată cu polimerizarea răşinei.

Se poate observa că, prin concepţie, un captor chimic de gaz sau de umiditate realizează un compromis între necesitatea aderenţei filmului la substrat şi o suprafaţă de schimb maximă (deci o porozitate maximă) combinată cu o rezistivitate a filmului nu prea ridicată (deci un contact electric bun între granulele materialului activ) .

Electrozii conductori vor fi realizaţi în aceeaşi manieră, din metale nobile ca: Au, Pt, Pd

Fig.14. Model de element activ

Fig. 15. Principiul sondei Lambda pentru detectia oxigenului în gazele de eşapament

5. Senzori cu fibre optice5.1.Generalităţi

Folosirea fibrelor optice este legată din ce în ce mai mult de disponibilitatea acestor materiale, iar cercetările în vederea utilizării lor se face în mai multe direcţii:

Pe de o parte transmisia de date (reţeaua telefonică este cel mai bun exemplu);

O folosire originală este alimentarea cu energie, pentru dispozitive ce necesită securitate intrinsecă;

Transmiterea unui flux luminos emis de o substanţă (dozat prin chimiluminiscenţă);

În sfârşit modificarea proprietăţilor de reflexie de la extremitatea unei fibre optice sub efectul unei mărimi de măsurat este utilizată pentru a concepe senzori miniaturizaţi utilizaţi în robotică şi medicină.

5.2. Descrierea fenomenologică a proceselor de detecţie Radiaţiile electromagnetice pot reacţiona cu materia în diferite moduri. Se

pot clasifica aceste acţiuni din punct de vedere al efectelor fotonice, termice şi ondulatorii.

În prima categorie, fotonii acţionează direct asupra electronilor materialului. Cum aceşti electroni pot fi legaţi de atomii din reţea sau din contră pot fi liberi, este posibilă o mare varietate de interacţiuni.

A doua categorie este caracterizată prin modificarea anumitor proprietăţi ale materiei ca urmare a creşterii temperaturii provocată de absorbţia radiaţiilor.

A treia categorie de efecte este bazată pe interacţiunea între câmpul electromagnetic datorat fotonilor, cu materia, a cărui rezultat este schimbarea anumitor proprietăţi interne ale materialelor.

5.3. Senzori de temperatură

Fibra optică poate fi în acelaşi timp senzor şi transmiţător de informaţii : dacă în extremitatea fibrei se realizează un microcorp negru se poate capta radiaţia emisă de corp a cărui temperatură se doreşte să se cunoască.

Se poate utiliza de asemenea fotoluminiscenţa, adică se transmite o radiaţie până la capătul fibrei, prevăzută cu o pastilă luminiscentă, care emite la rândul său raze dependente de căldura sa. Un astfel de senzor este descris mai jos.

Fotoconductivitatea(intrinsecă,

extrinsecă, microunde)

Efecte fotovoltaic(joncţiune p-n, barieră

Schottky,heterojoncţiune)

Efect fotoelectro-magnetic

Interacţiuneapurtătorilor liberi

(bolometru cu electronicalzi, captarea fotonilor)

Interacţiunilocalizate

(contor cuantic cuinfraroşii, film

fotografic)

Fotoemisie(fotocatod,

fotomultiplicator)

a) Senzori de temperatură cu substanţe luminiscente Elementul sensibil este o pastilă fluorescentă, înglobată în plastic

transparent, poziţionată în capătul unei fibre optice. Materialul luminiscent poate fi un cristal de AlGaAs. Sursa optică este o

diodă luminiscentă cu 0=750 nm. Această lumină va produce luminiscenţa cristalului sensibil cu temperatura

şi apoi, o rază reflectată de la acest cristal se întoarce, prin aceeaşi fibră, la un

element detector. Prin filtraj optic, se separă două fascicole luminoase cu două lungimi de

undă 1=800 nm şi 2=900 nm. După detecţia cu două fotodiode, raportul celor doi curenţi este determinat pe cale electronică.

Acest raport depinde în mod liniar de temperatură şi este utilizat pentru măsurare.

Acest fel de senzor este utilizabil în domeniul 0 la 200C cu o rezoluţie de aproximativ 0,1C.

Elementul sensibil al unui astfel de senzor are diametrul în jur de 0,5 mm

(ASEA).

Fig.3.25. Schema de principiu a unui senzor de temperatură cristal fluorescent.

b) Senzori de distanţă cu fibră optică Un alt domeniu este măsurarea distanţelor mici. Senzorii pentru distanţe

mici sunt realizaţi cu o fibră sau 2 fibre optice utilizându-se raportul dintre intensitatea luminii la intrarea în fibră şi intensitatea la ieşire. Acest raport depinde de distanţa normată R/D după o lege cunoscută

Această structură poate fi de asemenea folosită ca senzor de presiune, dacă suprafaţa utilizată este o membrană elastică. Se pot măsura, bazaţi pe acest principiu, turbiditatea, vibraţii, temperatura, debitul etc.

Fig.3.31. Senzori de distanţă .a) cu două fibre; b) cu o fibră.

c) Senzori de nivel Pentru a obţine un senzor de nivel se plasează în capul fibrei un con care,

în contact cu aerul, returnează în întregime lumina în fibră iar, în contact cu lichidul, o parte din lumină se va pierde, pentru că lichidul este mai dens decât aerul. În acest mod, se poate detecta nivelul stabilit (fig.4.33.a).

a) b)Fig.3. 32. Senzor de nivel cu fibră optică :

a) detector de nivel; b) senzor de nivel cu refractometru.

Pentru măsurarea continuă a nivelului se utilizează un refractometru cu fibră în formă de U, fibra fiind fără teacă pe partea curbată. În contact cu aerul, lumina rămâne în întregime în fibră.

Dacă partea fără teacă vine în contact cu lichidul, o parte proporţională se pierde şi intensitatea radiaţiei la ieşire este micşorată proporţional cu nivelul lichidului (fig.3.32.b).

O sursă de erori poate fi transparenţa lichidului sau poluarea fibrei în zona activă.

Gama temperaturilor de funcţionare este de la 20 la 45C. Rezoluţia poate fi de 0,1 mm.

6. Senzori inteligenţi

6.1. Arhitectura unui senzor inteligent Este senzorul care dispune de o anumită capacitate de calcul, care-i

permite: să ţină cont de derive, de mărimile de influenţă, şi care este capabil de a furniza un semnal corectat, pe care sistemul de achiziţie

să-l poată achiziţiona direct.

Fig.3.33. Principiul de organizare a unui senzor

inteligent.

Pe acelaşi cip s-a plasat senzorul principal şi cei asociaţi, astfel ca elementul de calcul să fie constituit dintr-un microcontroller şi un EEPROM.

În general se asociază fiecărui senzor un condiţioner specific dar, nu va fi implementat decât un singur CAN, prevăzut cu un multiplexor, pentru a culege secvenţial datele.

La ieşirea microprocesorului se găseşte fie o transmisie numerică directă, fie se va instala o conversie numeric-analogică a mărimii corectate, urmată de o transmisie analogică clasică.

Un astfel de ansamblu prezintă următoarele avantaje: Creşterea preciziei de 10 ori; Mentenanţa prin autotest integrat, alarme, memorizarea

evenimentelor excepţionale, configurare la distanţă, posibilitatea transmiterii unice pentru mai mulţi senzori de diferite tipuri.

Reducerea stocurilor, a duratelor de etalonare şi calibrare, fiabilitate sporită, alarmă locală sau la distanţă, degrevarea calculatorului central, care nu mai are de efectuat diverse calcule de corecţie

Fig.3.34. Acţiunile întreprinse într-un instrument inteligent.