Temat czujników w procesach automatyzacji i robotyzacji przemysłowej wydaje się z początku nie tyle prosty, o ile raczej nieprzysparzający trudności. Kiedy jednak zaczynamy zagłębiać się w szczegóły, nietrudno poczuć się zagubionym. Mówiąc o czujnikach pierwsze, co przychodzi nam na myśl to pomiar. Sprawa jednak nie jest taka prosta. Trzeba zadać sobie pytanie, co konkretnie chcemy mierzyć. Wydawałoby się, że na tym koniec, ale to pytanie jest pierwszym kamyczkiem rozpoczynającym lawinę. Istotne jest również jakie mamy warunki do tego pomiaru, różne zmienne mogące występować w trakcie procesu, czy chcemy mierzyć tylko pierwotnie zakładaną wartość czy może poszerzyć parametry. Dzisiejszy rynek oferuje bardzo szeroki zakres produktów, a ceny potrafią znacznie się od siebie różnić w zależności od złożoności, rodzaju, poszczególnych komponentów oraz wielu innych czynników składających się na całość tworzącą czujnik. Nie powinno więc dziwić, że w takiej sytuacji można poczuć się przytłoczonym, szczególnie jeśli się na tym nie znamy.
Kiedy specjalizujemy się w wyrobie czekolady, znamy szczegóły procesu jej powstawania. Wiemy jaką powinna mieć temperaturę i gęstość w poszczególnych etapach, nie wiemy za to jak dobrać czujnik, który będzie w czasie rzeczywistym mierzył czy nasz wyrób powstaje w odpowiednich warunkach. W takiej sytuacji przybywamy z odsieczą, a nasi specjaliści rozwiązują tego typu problemy i sami proponują najlepsze rozwiązania wcielając je od razu w życie. Dzięki temu temat czujników staje się mniej straszny i nieznany, a bardziej przyjazny i zrozumiały.
Świat czujników jest tak rozbudowany i różnorodny, że stawiając w nim pierwsze kroki, laikowi trudno określić od czego zacząć. Wyjaśnijmy więc czym tak naprawdę są czujniki. To urządzenia, które rejestrują zjawiska fizyczne, takie jak ruch, temperatura, wilgotność czy ciśnienie, przekształcając je na sygnały elektryczne wysyłane do sterowników, gdzie są analizowane przez systemy komputerowe. Składają się z elementu detekcyjnego i przetwornika. Element detekcyjny bezpośrednio reaguje na zjawisko fizyczne. Może to być materiał zmieniający swoją rezystancję, pojemność, indukcyjność lub generujący napięcie pod wpływem zmieniających się warunków. Przetwornik przekształca te zmiany na standardowy sygnał elektryczny. Czujniki w zależności od rodzaju wysyłają do sterownika sygnały binarne (czyli takie 0-1) lub ciągłe. W przypadku czujników, których zadaniem jest zasygnalizowanie konkretnego stanu, np. wykryciu obecności przedmiotu, przekroczeniu wartości lub otwarcia bądź zamknięcia zaworu, czujnik wysyła do sterownika sygnał binarny, najczęściej o napięciu 24V. W przypadku, kiedy interesuje nas informacja o wartości danej wielkości fizycznej mierzonej w sposób ciągły w czasie rzeczywistym np. temperatury lub ciśnienia, przetwornik pomiarowy wysyła do systemu ciągły sygnał prądowy o natężeniu 4-20mA. Taki czujnik można dowolnie zaprogramować w tej właśnie skali, tak aby wartości graniczne sygnału prądowego odpowiadały rzeczywistej rozpiętości zakresu zmian interesującej nas wielkości fizycznej. Sygnał 4…20 mA ma też dodatkowe zalety. W wypadku, np. zbyt wysokiej lub zbyt niskiej temperatury wyjście prądowe przetwornika zostanie ustawione na z góry zaprogramowaną wartość 3,8 lub 22mA, co dla systemu automatyki stanowi jasną informację o alarmie. Bardziej zaawansowane przetworniki pomiarowe wyposażone w lokalny wyświetlacz i funkcje autodiagnostyki potrafią wyświetlać jasne informacje na temat rodzaju i statusu błędu, a także podpowiadać, jaka jest potencjalna przyczyna i rozwiązanie problemu.
Najczęściej mierzone wielkości fizyczne to temperatura, ciśnienie oraz wykrywanie/ruchu obiektów. W następnym artykule przyjrzymy im się bliżej i omówimy ich działanie.