Auteur: Karl D’haveloose

Dit artikel beschrijft 6 essentiële sensoren, samen met 4 noodzakelijke vragen die jouw ontwerpingenieur moet stellen, voordat hij/zij kiest welke sensor in het volgende ontwerp wordt gebruikt.

In de wereld van R&D en elektronicaontwerp gaat het kiezen van de ideale sensor voor jouw toepassing verder dan prijs en beschikbaarheid. Of je nu slimme huishoudelijke apparaten, automatiseringssystemen voor gebouwen, auto-elektronica of industriële apparatuur ontwikkelt, sensoren zijn de kritieke onderdelen die ervoor zorgen dat een product werkt zoals bedoeld. Bij het selecteren van een sensor moeten ingenieurs holistisch denken en rekening houden met prestaties, betrouwbaarheid, maatwerk en de mogelijkheden van de leverancier.

Hieronder vind je een overzicht van sensortypes, hun toepassingen en de belangrijkste vragen die elke technicus zich moet stellen voordat er een keuze wordt gemaakt.

Sensortoepassingen onder de loep

Sensoren spelen een cruciale rol in verschillende toepassingen, waaronder:

• Van kleine keukengadgets tot grote huishoudtoestellen, sensoren controleren omstandigheden, zoals temperatuur, vochtigheid en nabijheid. Bovendien zorgen ze zo voor een veilige en efficiënte werking.
• Gebouw- en industriële automatisering. Sensoren maken slimme gebouwfuncties mogelijk, zoals verlichtingsregeling, HVAC-optimalisatie en beveiligingsbewaking.
• Auto's/elektrische voertuigen (EV's). In moderne voertuigen zijn sensoren van vitaal belang voor veiligheid, prestaties en gebruikerservaring. Ze bewaken parameters, zoals snelheid, bandenspanning, accutemperatuur en nabijheid voor parkeerhulp. In elektrische voertuigen spelen sensoren een cruciale rol in batterijbeheer en motorbesturing. Tevens zorgen ze voor efficiënt energiegebruik, wat een directe invloed heeft op de actieradius en de veiligheid van het voertuig.

Een blik op 6 essentiële sensortypes

Om de juiste sensor te kiezen, moet je de verschillende beschikbare sensortechnologieën begrijpen. Hier volgt een gedetailleerd overzicht van de 6 belangrijkste types die worden gebruikt bij het ontwerpen van elektronica.

Reed-schakelaars
Bevatten 2 ferromagnetische bladen, die in een glazen buis gevuld met stikstofgas zitten om oxidatie te voorkomen. De gevoeligheid van een reed-schakelaar hangt af van de stijfheid van de bladen, de spleet en de overlapping van de contacten. Ze worden geactiveerd door een permanente magneet of een elektromagneet en werken zonder externe voeding. Hierdoor zijn ze ideaal voor apparaten die op batterijen werken.

Hall-effectsensoren
Deze sensoren zijn gemaakt van halfgeleidermaterialen en genereren spanning in reactie op magnetische velden. Ze vereisen signaalconditionering vanwege hun uitgangen op microvolt/millivolt-niveau, temperatuurcompensatie en bescherming tegen elektromagnetische compatibiliteit (EMC). Hall-effectsensoren zijn geschikt voor nabijheidsdetectie en continue lineaire of roterende positionering.

Reed relais
Deze bestaan uit een reed-schakelaar en een regelspoel. Ze zorgen voor een galvanische scheiding tussen het stuurcircuit en de belasting. Ze bieden voordelen, zoals een hoge isolatieweerstand, een lage contactweerstand en een lange levensduur. Door hun compacte afmetingen en hoge magnetische efficiëntie zijn ze geschikt voor toepassingen met een laag aandrijfvermogen.

TMR-schakelaars
Deze integreren Tunneling Magneto Resistance (TMR) met CMOS-technologie en bieden een hoge gevoeligheid en een ultralaag energieverbruik. Ze beschikken over spanningsgeneratoren op de chip voor magnetische detectie, versterkers, comparatoren en ruiswerende Schmitt-triggers. Dankzij de interne temperatuurcompensatie kunnen deze sensoren werken over een breed voedingsspanningsbereik.

Thermistors
Dit zijn thermisch gevoelige weerstanden die voorspelbaar veranderen met de temperatuur. Thermistors met een negatieve temperatuurcoëfficiënt (NTC) verlagen hun weerstand als de temperatuur stijgt, terwijl exemplaren met een positieve temperatuurcoëfficiënt (PTC) het tegenovergestelde doen. Ze bieden een hoge nauwkeurigheid over een smal bereik (-50°C tot 100°C), waardoor ze ideaal zijn voor nauwkeurige temperatuurregeltoepassingen.

Platina weerstandstemperatuurdetectoren (Pt-RTD's)
Met bijna-lineaire weerstandsveranderingen over een breed temperatuurbereik (-70 °C tot 500 °C) zijn Pt-RTD's ideaal voor toepassingen die temperatuurmeting en -regeling over een groot bereik vereisen. Door hun stabiliteit en uniforme weerstandsveranderingssnelheid onderscheiden ze zich van andere temperatuursensoren.

4 cruciale vragen bij het selecteren van sensoren

Bij het selecteren van sensoren kan het stellen van de juiste vragen leiden tot betere prestaties, een kortere ontwikkelingstijd en een grotere betrouwbaarheid:

1. Biedt de leverancier een breed assortiment sensoren en extra componenten?

Samenwerken met een leverancier die verschillende sensoren produceert, betekent dat je samenwerkt met een team dat diepgaande expertise bezit in meerdere technologieën. Deze aanpak kan van onschatbare waarde zijn bij het aanpassen van sensoren om aan specifieke eisen te voldoen. Bovendien vereenvoudigt het betrekken van verschillende componenten van één leverancier de toeleveringsketen, waardoor de activiteiten worden gestroomlijnd en het leveranciersbeheer minder complex wordt. Een leverancier met een breed portfolio zal eerder innovatieve oplossingen introduceren om jouw product een concurrentievoordeel te geven.

2. Biedt de leverancier ondersteuning en advies bij je toepassing?

Technische ondersteuning van de leverancier kan kostbare ontwikkelingstijd besparen. Hun expertise kan helpen bij het selecteren van een geschikte sensor en ervoor zorgen dat je rekening houdt met essentiële parameters, zoals temperatuur, trillingen en elektrische ruisgevoeligheid. Applicatie-ingenieurs van de leverancier kunnen je begeleiden bij installatie- en gebruiksnuances en eventueel ongemakken identificeren voordat het kostbare problemen in het veld worden.

3. Biedt de leverancier engineering op maat?

Jouw ontwerp kan unieke vereisten hebben, zoals beperkte afmetingen, verbeterde gevoeligheid of specifieke connectortypen. Een leverancier met engineeringsmogelijkheden op maat kan aan deze behoeften voldoen door een sensor op maat van jouw toepassing te vervaardigen. Leveranciers die zich alleen richten op standaardproducten kunnen jouw ontwerpflexibiliteit beperken en het succes van het project op de lange termijn in de weg staan. Ga op zoek naar fabrikanten die geavanceerde hulpmiddelen gebruiken, zoals simulatiesoftware en 3D CAD-ontwerp, om efficiënt te kunnen voldoen aan aangepaste sensorverzoeken.

4. Heeft de leverancier voldoende capaciteit om jouw ordervereisten te beheren?

Verstoringen in de toeleveringsketen en lange doorlooptijden kunnen de omzet aanzienlijk beïnvloeden. Dat hebben we goed geleerd in 2021. Zorg ervoor dat je leverancier de productiecapaciteit heeft om zowel aan de verwachte behoeftes als aan onverwachte grote orders te voldoen. Deze capaciteit is van cruciaal belang om de beschikbaarheid van producten te handhaven en snel aan de marktvraag te voldoen. De productiefaciliteiten van vandaag hebben de capaciteit om honderden miljoenen sensoren en andere componenten te produceren.

De voordelen van een bekwame sensorleverancier

Werken met een leverancier die aan deze kritische criteria voldoet, kan betekenen dat je aanloopkosten voor de sensor hoger zijn. De voordelen, zoals een kortere ontwikkelingstijd, lagere garantiekosten, verbeterde productbetrouwbaarheid en hogere klanttevredenheid, kunnen echter leiden tot aanzienlijke besparingen op lange termijn. De leverancierskeuze is net zo belangrijk als de sensorselectie zelf en draagt uiteindelijk bij aan het succes van jouw product op de markt.

Final thoughts

Bij het kiezen van sensoren zijn prijs en levertijd essentieel, maar technische mogelijkheden, aanpassingsopties, toepassingsondersteuning en supplychainmanagement kunnen de algehele productprestaties en het concurrentievermogen op de markt aanzienlijk beïnvloeden. Neem weloverwogen beslissingen om ervoor te zorgen dat jouw sensoren voldoen aan de eisen van jouw project en deze zelfs overtreffen.