Alegerea senzorilor industriali potriviți pentru un produs

Senzorii industriali au un rol esențial în mediul industrial, convertind parametrii fizici în semnale care pot fi utilizate pentru o gamă largă de aplicații. Așadar, ce pot face proiectanții pentru a se asigura că aleg senzorul industrial potrivit pentru un produs?

Senzorii industriali sunt dispozitive utilizate pentru monitorizarea, măsurarea și detectarea schimbărilor în condițiile de mediu sau operaționale dintr-un mediu industrial. Acești senzori convertesc variabile fizice precum temperatura, presiunea, vibrațiile, proximitatea, lumina, umiditatea sau proprietățile chimice în semnale care pot fi măsurate, analizate sau monitorizate de un sistem sau un controler. Datele colectate de acești senzori sunt esențiale pentru automatizarea proceselor, îmbunătățirea siguranței și creșterea eficienței în diverse industrii, cum ar fi producția, energia, industria auto, industria aerospațială și altele.

Figura 1: Un senzor optic instalat pe un transportor de linie într-o fabrică. (Sursa imaginii: Adobe Stock)

Rolul cheie al senzorilor industriali

Rolul cheie pe care îl au senzorii industriali nu poate fi subestimat, aceste dispozitive fiind vitale pentru automatizare, siguranță, măsurile de control al calității și alte aspecte din mediile industriale.

Senzorii industriali sunt parte integrantă a automatizării proceselor, permițând mașinilor și sistemelor să funcționeze cu intervenție umană minimă. Acestea ajută la asigurarea preciziei și consecvenței în operațiuni precum liniile de asamblare, sistemele robotizate și procesele de ambalare.

Prin monitorizarea condițiilor echipamentelor, cum ar fi vibrațiile, temperatura sau presiunea, senzorii pot furniza semnale de avertizare timpurie privind potențialele defecțiuni ale echipamentelor, permițând mentenanța predictivă și reducând timpii morți neplanificați.

De asemenea, senzorii pot garanta că procesele de fabricație îndeplinesc standardele necesare prin monitorizarea unor variabile precum temperatura, presiunea și precizia dimensională. De exemplu, senzorii optici pot măsura dimensiunile produselor pentru a asigura consecvența calității.

În medii periculoase, aceste caracteristici pot fi esențiale pentru detectarea condițiilor nesigure, cum ar fi scurgeri de gaze sau căldură excesivă, și pot declanșa alarme sau mecanisme de siguranță pentru a preveni accidentele.

În același timp, prin monitorizarea unor factori precum temperatura, consumul de energie sau nivelul fluidelor, senzorii pot contribui la optimizarea proceselor, reducând risipa și consumul de energie.

În plus, senzorii industriali pot permite monitorizarea în timp real a unei game largi de procese industriale, introducând date în sistemele de control pentru ajustări și optimizări în timp util, contribuind la asigurarea unor operațiuni eficiente și fără probleme.

Figura 2: Un senzor de vibrații care utilizează fenomenul magnetic pentru detectare. (Sursa imaginii: Adobe Stock)

Dificultatea găsirii senzorului industrial potrivit pentru un produs

Cu o gamă atât de largă de senzori industriali din care se poate alege, selectarea senzorilor industriali potriviți pentru un produs se poate dovedi adesea a fi o sarcină complexă.

Una dintre principalele dificultăți este obținerea unei documentații clare și complete pentru senzorii industriali. Diferiți producători pot furniza adesea niveluri diferite de detalii, ceea ce face dificilă compararea directă a specificațiilor. Documentația poate fi uneori prea tehnică sau lipsită de informații practice, făcând dificilă înțelegerea modului în care senzorul se integrează în sistemele existente sau funcționează în condiții specifice. În plus, în unele cazuri, este posibil ca documentația produsului să nu fie actualizată pentru a reflecta noile modele sau actualizările firmware, sau poate fi greu de găsit pe site-ul web al producătorului.

Diversitatea protocoalelor de comunicare din mediile industriale reprezintă, de asemenea, un alt punct sensibil în alegerea senzorilor. Mediile industriale se pot baza pe o varietate de protocoale, cum ar fi Modbus, PROFINET, EtherNet/IP sau altele. Este posibil ca unii senzori să nu accepte anumite protocoale, ceea ce creează o neconcordanță cu sistemele de control existente sau necesită modificări costisitoare și care durează mult timp. În plus, trebuie gestionată și problema interoperabilității, pentru a asigura comunicarea eficientă dintre senzorul selectat și hardware-ul și software-ul existent, acesta fiind un aspect esențial. În unele cazuri, ar putea fi necesar hardware suplimentar (cum ar fi gateway-uri sau convertoare) pentru a face senzorul compatibil cu sistemul, complicând și mai mult integrarea.

Integrarea cu IO-Link este un alt punct problematic, având în vedere că standardul de comunicare este relativ nou pentru senzori și actuatoare. Deși oferă beneficii semnificative, adoptarea sa poate veni la pachet cu unele provocări. O curbă de învățare abruptă, disponibilitatea limitată a resurselor de cunoștințe și integrarea sa în sistemele tradiționale sunt doar câteva dintre acestea.

În cele din urmă, există întotdeauna problema găsirii unui distribuitor care să dețină un stoc suficient de senzori necesari. Această provocare este deosebit de presantă în industriile care operează cu modele de stocuri reduse sau care necesită producție „fix la timp”.

Din fericire, DigiKey iese în evidență pe piața senzorilor industriali prin oferirea unei game extinse de senzori de înaltă calitate de la furnizori de top din industrie. Acest aspect va fi analizat în detaliu ulterior în articol.

Figura 3: Un senzor optic utilizat într-un instrument de inspecție vizuală automată. (Sursa imaginii: Adobe Stock)

Ce trebuie să prioritizați atunci când selectați un senzor industrial

La selectarea unui senzor industrial, respectarea unei ierarhii decizionale structurate poate simplifica procesul și poate garanta că senzorul ales îndeplinește cerințele aplicației. În general, se poate urma o ierarhie decizională care arată cam așa:

• Tipul senzorului – Ce trebuie să detecteze senzorul?
• Certificările senzorului – Senzorul trebuie să respecte certificări sau standarde specifice?
• Capacitatea de comunicare – Senzorul are capacitatea de a comunica cu infrastructura de automatizare existentă?
• Inventar și disponibilitate – Senzorul este disponibil imediat, care sunt termenele de livrare, există servicii de asistență disponibile?
• Preț – Este prețul senzorului rentabil pentru proiect, din punctul de vedere al costurilor inițiale, al costurilor totale de proprietate și al rentabilității investiției?

Urmarea acestei structuri la selectarea unui senzor industrial îi poate ajuta pe clienți să restrângă opțiunile și să găsească cei mai potriviți senzori care îndeplinesc cerințele tehnice, sunt în conformitate cu certificările, se integrează cu succes, sunt ușor disponibili și nu sunt prea scumpi.

Oferta DigiKey

DigiKey oferă o gamă largă de senzori industriali care se potrivesc aproape oricărei nevoi. Gama sa extinsă de senzori magnetici, de proximitate, de presiune și optici include nume mari precum SICK, Honeywell, Banner Engineering, Pepperl+Fuchs, Endress+Hauser și mulți alții.

Figura 4: SNG-SPRC-002 (sus) și SNG-SPRD-004 (jos) de la Honeywell. (Sursa imaginii: Honeywell)

Senzorii de viteză din seria SNG-S de la Honeywell sunt un exemplu excelent al gamei de senzori magnetici de la DigiKey, având un circuit integrat special proiectat și un magnet permanent încastrate în capsule robuste, de tip sondă. Acești senzori detectează modificările densității fluxului magnetului atunci când se apropie de un metal feros, furnizând un impuls digital de ieșire cu o frecvență proporțională cu viteza unei roți dințate. Performanța senzorului depinde de factori precum materialul țintei, geometria, viteza, distanța senzor/țintă și temperatura. Seria SNG-S oferă o gamă largă de temperaturi de funcționare de la -40 °C la +140 °C, este insensibilă la rotația unghiulară în timpul asamblării și oferă etanșare la mediu cu o clasificare IP69K. În plus, se mândrește cu imunitate robustă la zgomot electric de până la 100 V/m, detectare la viteză zero, capacitate de comutare la frecvență înaltă de la 0 Hz la 15 kHz și o garnitură inelară pentru montare sigură. Senzorii sunt compatibili cu tensiuni de alimentare de la 4,5 V la 24 V și sunt certificați CE.

Figura 5: Senzorul radar K50RF-8060-LDQ de la Banner Engineering. (Sursa imaginii: Banner Engineering)

Seria de senzori radar K50R R-GAGE de la Banner Engineering evidențiază una dintre gamele extinse de senzori de proximitate de la DigiKey, oferind o soluție robustă și rentabilă atât pentru mediile de interior, cât și pentru cele de exterior. Disponibile în modele de 40° x 30°, pentru o precizie comparabilă cu cea a senzorilor cu ultrasunete, și în modele de 80° x 60° pentru o acoperire mai largă, acești senzori sunt ideali pentru aplicații precum vehiculele cu ghidare automată (AGV), gestionarea nivelului rezervoarelor și detectarea vehiculelor la stațiile de încărcare EV. Seria K50R oferă o integrare simplă prin intermediul software-ului Banner Measurement Sensor și dispune de două opțiuni de ieșire discrete și analogice, cu diverse accesorii de montare pentru o instalare flexibilă. Având o evaluare IP67, senzorii sunt protejați împotriva ploii, zăpezii, ceții, aburului, vântului și luminii solare, asigurând o funcționare superioară în orice mediu. Aceștia sunt imuni la praf, murdărie și abur, au efecte minime de temperatură pentru măsurători stabile și oferă o gamă largă de măsurare de 5 m cu o zonă moartă scurtă, de 50 mm. În plus, permit montarea apropiată a mai multor senzori fără interferențe, datorită absenței diafoniei.

Figura 6: Transmițătoare de presiune compacte din seria Cerabar PMC21 de la Endress+Hauser. (Sursa imaginilor: Endress+Hauser)

Transmițătoarele de presiune compacte din seria Cerabar PMC21 de la Endress+Hauser dispun de senzori ceramici, fără ulei, proiectați pentru durabilitate și rezistență la șocurile de presiune. Celulele lor ceramice excelează în aplicații cu presiune scăzută și vid. Seria PMC21 măsoară atât presiuni absolute, cât și presiuni manometrice, de la 100 mbar la 40 bar. Comunicarea este facilitată în principal printr-un semnal de la 4 mA la 20 mA, conectat printr-o mufă M12 sau de supapă. Gama de senzori și conexiunea la proces trebuie să fie adaptate pentru a satisface nevoile specifice ale aplicației. Construite pentru mediile exigente din industria de proces, aceste transmițătoare au un grad de protecție la intrare de până la IP68, o membrană Ceraphire foarte durabilă și o carcasă din oțel inoxidabil 316L. Având certificări multiple, inclusiv aprobări pentru zone periculoase și marine, sunt potrivite pentru o gamă largă de aplicații. Utilizatorii beneficiază de ușurința de utilizare a dispozitivelor, de performanțele ridicate, de stabilitatea pe termen lung și de calitatea superioară a materialelor.

De asemenea, DigiKey are o gamă fantastică de senzori optici pentru clienții săi, cum ar fi camera pentru evenimente industriale VOC Pepperl+Fuchs sau seria CLV69x de la SICK.

Figura 7: VOC10M-F256-B12-V1D-CR03 de la Pepperl+Fuchs. (Sursa imaginii: Pepperl+Fuchs)

Camera pentru evenimente industriale VOC de la Pepperl+Fuchs este proiectată pentru înregistrarea video în funcție de evenimente cu până la 60 de secunde înainte și după un semnal de declanșare, facilitând diagnosticarea la distanță și documentarea automată. Camera captează imagini video atunci când apare o defecțiune, o stare predefinită sau un proces, cu marcarea automată a timpului și o interfață User Datagram Protocol pentru suprapuneri de text dinamice, ceea ce face ca recuperarea fișierelor să fie rapidă și ușoară. Ideală pentru monitorizarea depozitelor automatizate cu rafturi înalte și a aplicațiilor de securitate, aceasta dispune de o interfață web pentru accesarea fișierelor video și a fluxurilor live, un buffer video inelar pentru înregistrarea automată și declanșări prin UDP, REST API sau intrare hardware digitală pentru integrare. Camera acceptă distanțe de montare de la 0,05 m la infinit, oferă rezoluții de până la 1280 x 720 (HD) și poate stoca până la 10.000 de evenimente pe un card microSD de 8 GB. Aceasta funcționează de la 18 Vc.c. până la 28 Vc.c. și utilizează protocoale precum TCP/IP, HTTP, FTP și RTSP, cu un grad de protecție IP65.

Figura 8: CLV690-1000 (stânga) și CLV691-0000 (dreapta) de la SICK. (Sursa imaginii: SICK)

Seria CLV69x de scanere de coduri de bare de la SICK vine cu tehnologia încorporată SMART+ de reconstrucție a codurilor, permițând dispozitivului să citească chiar și codurile de bare contaminate și deteriorate. Aceste scanere de coduri de bare 1D cu montare fixă oferă performanțe excelente de citire, viteză mare de procesare și precizie ridicată, cu o funcție de focalizare automată care utilizează măsurarea încorporată a distanței pentru citirea codurilor independent de înălțime în câmpul de scanare. În plus, sistemul de operare SOPAS ET ușor de utilizat asigură o parametrizare simplă. Cu urmărirea integrată, scanerul poate gestiona aplicații standard fără a necesita un controler de sistem suplimentar. Conectivitatea sa inovatoare, inclusiv stocarea parametrilor încorporați, permite înlocuirea rapidă a scanerului și integrarea ușoară în diverse aplicații. Caracteristicile cheie includ focalizare automată în timp real pentru o adâncime mare a câmpului, tehnologie flexibilă de clonare a fișei, comunicații CAN, Ethernet și seriale, precum și funcții avansate de sortare, filtrare și logice. Un grafic de bare cu leduri integrat cu butoane îmbunătățește ușurința de utilizare.

Concluzie

Selecția largă de senzori industriali DigiKey garantează că există senzorul potrivit pentru cerințele specifice ale clienților, oferind o valoare de neegalat în industria automatizării. SICK și Banner sunt renumiți pentru senzorii lor avansați și contribuțiile inovatoare la integrarea IoT. Pepperl+Fuchs excelează în comunicarea prin senzori, în timp ce Endress+Hauser este lider în instrumentația de măsurare, în special pentru detectarea presiunii și măsurarea fluidelor. Deși este o companie mai mică, Honeywell oferă senzori specializați care sporesc portofoliul diversificat al DigiKey, care este mai extins decât cel oferit de oricare dintre concurenții săi.