Megfelelő ipari érzékelők kiválasztása termékekhez

Az ipari érzékelők kulcsfontosságú szerepet játszanak az ipari környezetekben, fizikai jellemzőket alakítanak át jelekké, amelyek ezután számos különböző célra használhatók fel. Hogyan lehet biztos egy tervező abban, hogy megfelelő ipari érzékelőt választott egy adott termékhez?

Az ipari érzékelők olyan eszközök, amelyeket a környezeti vagy működési feltételek változásainak figyelésére, mérésére és észlelésére használnak ipari környezetben. Ezek az érzékelők a különböző fizikai jellemzőket (változókat), például a hőmérsékletet, a nyomást, a rezgést, a közelséget, a fényt, a páratartalmat vagy a kémiai tulajdonságokat egy rendszer vagy vezérlő által mérhető, elemezhető vagy figyelhető jelekké alakítják. Ezek az érzékelők által gyűjtött adatokra számos esetben elengedhetetlenül szükség van, a folyamatok automatizálásához, a biztonság javításához és a hatékonyság növeléséhez, például a feldolgozóiparban, az energiaiparban, az autóiparban, a repülőgépiparban és más iparágakon belül.

1. ábra: Futószalagra szerelt optikai érzékelő egy üzemen belül (kép: Adobe Stock)

Az ipari érzékelők kulcsfontosságú szerepe

Az ipari érzékelők kulcsfontosságú szerepét nem lehet alábecsülni, nélkülük nem működne az automatizálás, a különböző biztonsági funkciók, a minőségellenőrzési intézkedések az iparon belül, de használatuk messze túlmutat ezeken.

Az ipari érzékelők szerves részét képezik a folyamatok automatizálásának: lehetővé teszik a gépek és rendszerek minimális emberi beavatkozással való működését. Pontos és következetes működést tesznek lehetővé többek között szerelősorok, robotrendszerek, csomagolási folyamatok és más műveletek esetén.

A berendezések állapotának, például a rezgések, a hőmérséklet vagy a nyomás figyelésével az érzékelők korai figyelmeztető jeleket adhatnak a berendezések lehetséges meghibásodásáról, lehetővé téve a megelőző karbantartást és csökkentve a nem tervezett állásidőt.

Az érzékelők azt is biztosíthatják, hogy a gyártási folyamatok megfeleljenek az előírt szabványoknak a különböző változók, például a hőmérséklet, a nyomás és a méretpontosság ellenőrzésével. Az optikai érzékelők például a termékek méreteinek mérésére is használhatók a következetes minőség biztosítása érdekében.

Veszélyes környezetben ezek a funkciók kulcsfontosságúak lehetnek a nem biztonságos körülmények, például gázszivárgás vagy túlmelegedés észlelésében, és riasztási vagy biztonsági mechanizmusokat indíthatnak el a balesetek megelőzéséhez.

Eközben a különböző tényezők, mint például a hőmérséklet, az energiahasználat vagy a folyadékszintek nyomon követésével az érzékelők segíthetnek a folyamatok optimalizálásában, csökkentve a pazarlást és a túlzott energiafogyasztást.

Az ipari érzékelők emellett lehetővé teszik az ipari folyamatok széles skálájának valós idejű nyomon követését, és az adatok vezérlőrendszerekbe történő táplálását a megfelelő időben történő szabályozáshoz és optimalizáláshoz, segítve a zökkenőmentes és hatékony működést.

2. ábra: Mágnesességen alapuló rezgésérzékelő (kép: Adobe Stock)

Nehézségek az adott termékekhez megfelelő ipari érzékelők kiválasztásakor

Azon túlmenően, hogy igen széles a választék az ipari érzékelők esetében, megfelelő ipari érzékelőt választani egy adott termékhez gyakran bonyolult és nem könnyű feladat.

Az egyik legfőbb nehézség egyértelmű, átfogó dokumentációt szerezni egy-egy ipari érzékelőről. A gyártók gyakran eltérő adatokat adnak meg, különböző részletességgel, ami megnehezíti a specifikációk közvetlen összehasonlítását. A dokumentáció néha túlságosan technikai jellegű, vagy hiányoznak belőle a gyakorlati információk is, ami megnehezíti annak megértését, hogy az érzékelő hogyan illeszthető be a meglévő rendszerekbe, vagy hogyan működik adott körülmények között. Emellett előfordulhat, hogy a termékdokumentáció egyes esetekben nem frissül az újabb modellek vagy firmware-frissítések tükrében, vagy nehezen található meg a gyártó weboldalán.

Ipari környezetekben a sokféle kommunikációs protokoll gyakran lehet egy másik fájdalmas pont az érzékelők kiválasztásakor. Ilyen környezetekben különböző protokollokkal találkozhatunk, mint például a Modbus, a PROFINET, az EtherNet/IP vagy más protokollok. Előfordulhat, hogy egyes érzékelők nem támogatnak bizonyos protokollokat, így a már meglévő vezérlőrendszerekkel nem kompatibilisek, illetve használatukhoz költséges és időigényes módosítások elvégzésére lehet szükség. Az interoperabilitás problémájával is foglalkozni kell: kritikus fontosságú annak biztosítása, hogy a kiválasztott érzékelő hatékonyan tudjon kommunikálni a meglévő hardverrel és szoftverrel. Bizonyos esetekben további hardverelemekre (például átjárókra vagy átalakítókra) lehet szükség ahhoz, hogy az érzékelő kompatibilis legyen az adott rendszerrel, ami tovább bonyolítja az integrációt.

Az IO-Linkkel való integráció egy másik ilyen problémás pont, mivel ez a kommunikációs szabvány viszonylag új az érzékelők és működtetők esetén. Miközben jelentős előnyöket kínál, bevezetése kihívásokkal is járhat. A meredek tanulási görbe, a tudásanyag korlátozott elérhetősége és a meglévő régi rendszerekbe való integráció csak néhány ezek közül.

Végezetül, mindig ott van a probléma, hogy olyan forgalmazót kell találni, amely elegendő raktárkészlettel rendelkezik a szükséges érzékelőkből. Ez a probléma különösen nyomasztó lehet a szűk készletezési modellekkel működő iparágakban, vagy just-in-time típusú gyártási rendszerek működtetésekor.

Szerencsére a DigiKey kiemelkedik az ipari érzékelők piacán azzal, hogy széles választékot kínál kiváló minőségű érzékelőkből az iparág vezető beszállítóitól. A cikk későbbi részében ez részletesebben is kifejtésre kerül.

3. ábra: Optikai érzékelő egy automatizált gépi látásra alapuló ellenőrző eszközben (kép: Adobe Stock)

Milyen szempontokat kell előtérbe helyezni az ipari érzékelők kiválasztásakor

Ipari érzékelők kiválasztásakor egy strukturált döntési hierarchiához való igazodás egyszerűsítheti a folyamatot, és biztosíthatja, hogy a kiválasztott érzékelő megfeleljen az alkalmazási követelményeknek. Általában a következő döntéshozatali hierarchia követhető:

• Érzékelő típusa: mit kell érzékelnie az érzékelőnek?
• Tanúsítványok, amelyekkel az érzékelő rendelkezik: az érzékelőnek meg kell-e felelnie valamilyen különleges tanúsítványnak vagy szabványnak?
• Kommunikációs képesség: az érzékelő kommunikációs szempontból kompatibilis-e a meglévő automatizálási infrastruktúrával?
• Készlet és elérhetőség: az érzékelő könnyen beszerezhető? Milyenek az átfutási idők? Rendelkezésre állnak-e támogató szolgáltatások?
• Ár: az érzékelő ára költséghatékony-e a projekt szempontjából a kezdeti költségek, a teljes költség és a beruházás megtérülése szempontjából?

Az ipari érzékelők kiválasztásakor ezt a struktúrát követve az ügyfelek leszűkíthetik a lehetőségeket, és megtalálhatják azokat a legmegfelelőbb eszközöket, amelyek megfelelnek a műszaki követelményeknek, megfelelnek a tanúsítottsági követelményeknek, sikeresen integrálhatók, könnyen elérhetők, és nem kerülnek egy vagyonba.

A DigiKey kínálata

A DigiKey széles választékot kínál szinte minden igényt kielégítő ipari érzékelőkből. A mágneses, közelség-, nyomás- és optikai érzékelők széles választékában nagy gyártók nevei szerepelnek, mint például a SICK, a Honeywell, a Banner Engineering, a Pepperl+Fuchs, az Endress+Hauser és még sokan mások.

4. ábra: Honeywell gyártmányú SNG-SPRC-002 (fent) és SNG-SPRD-004 (lent) (kép: Honeywell)

A Honeywell SNG-S sorozatú fordulatszám-érzékelői egy nagyszerű példa a DigiKey által kínált mágneses érzékelőkre, amelyek egy speciálisan tervezett IC-t és egy állandó mágnest tartalmaznak, egy masszív, szondatípusú tokozásban. Ezek az érzékelők vasfém közeledése esetén a mágnes fluxussűrűség változásait érzékelik, és egy fogaskerék forgási sebességével arányos frekvenciájú digitális impulzus kimenetet szolgáltatnak. Az érzékelő teljesítménye olyan tényezőktől függ, mint a céltárgy anyaga, geometriája, sebessége, az érzékelő és a céltárgy közötti távolság és a hőmérséklet. Az SNG-S sorozat széles üzemi hőmérséklet-tartományt kínál -40 °C és +140 °C között, nem érzékeny a szerelés közbeni szögelfordulásra, és IP69K védettséget biztosít. Ezenfelül kivlóan védett az elektromos zaj ellen 100 V/m-ig, nulla-fordulatszám érzékeléssel rendelkezik, valamint 0–15 kHz közötti nagyfrekvenciás kapcsolási képességgel és tömítőgyűrűvel a biztonságos tömítéshez és rögzítéshez. Az érzékelők 4,5–24 V közötti tápfeszültséggel kompatibilisek és CE tanúsítvánnyal rendelkeznek.

5. ábra: a Banner Engineering K50RF-8060-LDQ radaros érzékelője (kép: Banner Engineering)

A Banner Engineering K50R R-GAGE radaros érzékelő sorozata egyik kiemelkedő darabja a DigiKey közelségérzékelőket tartalmazó széleskörű termékcsaládjának, és egy robusztus, költséghatékony megoldást kínál mind beltéri, mind kültéri környezetekhez. Az ultrahangos érzékelőkhöz hasonló pontosságú 40° x 30°-os valamint a szélesebb lefedettséget biztosító 80° x 60°-os típusokban kaphatók, és ideálisak automatizált irányított járművekhez (AGV), tartályszint-figyeléshez, elektromos járművek töltőállomásainál a járművek érzékeléséhez és más alkalmazási esetekben. A K50R sorozat egyszerű integrációt kínál a Banner Measurement Sensor szoftveren keresztül, kettős diszkrét és analóg kimenetes típusok választhatók, és különböző szerelési tartozékokkal rendelkezik a rugalmas telepítéshez. IP67 védettségüknek köszönhetően ezek az érzékelők védettek az eső, hó, köd, pára, szél és napfény ellen, így bármilyen környezetben kiválóan működnek. A mérőműszerek ellenállnak a pornak, a szennyeződésnek és a gőznek, működésük stabil és azt a hőmérséklet-változások minimálisan befolyásolják, és széles, 5 m-es méréstartományt kínálnak 50 mm-es rövid holtzónával. Ezenkívül az interferencia-mentességnek köszönhetően több érzékelő is felszerelhető egymás közelében.

6. ábra: Az Endress+Hauser Cerabar PMC21 sorozatú kompakt nyomástávadói (kép: Endress+Hauser)

Az Endress+Hauser Cerabar PMC21 sorozatú kompakt nyomástovábbítói kerámia anyagú, olajat nem tartalmazó érzékelők, amelyeket tartósságra és a nyomásimpulzusoknak való ellenállásra terveztek. Kerámiacelláik kiválóak az alacsony nyomású és vákuumos rendszerekben. A PMC21 sorozat tagjai abszolút és manometrikus nyomást egyaránt mérnek a 100 mbar és 40 bar közötti tartományban. A kommunikációra elsősorban egy M12-es vagy szelepes csatlakozón keresztül továbbított 4–20 mA közötti jel szolgál. Az érzékelési tartományt és a folyamatokba való beépítést a konkrét alkalmazási igényekhez kell igazítani. A feldolgozóipari igényes környezeteihez készült jeladók akár IP68 védettségűek, és rendkívül tartós Ceraphire membránnal és 316L típusú rozsdamentes acél házzal büszkélkedhetnek. Többféle tanúsítással rendelkeznek, beleértve a veszélyes területeken való és a tengerészeti jóváhagyásokat is, és széleskörűen alkalmazhatók különböző esetekben. A felhasználók számára előnyös, hogy könnyen kezelhetők, nagy teljesítményűek, hosszú távon stabilak és kiváló anyagminőségűek.

A DigiKey kínálata ezeken kívül optikai érzékelőket is tartalmaz fantasztikus választékban, például a Pepperl+Fuchs VOC ipari eseményérzékelő kameráját vagy a SICK CLV69x sorozatát.

7. ábra: A Pepperl+Fuchs VOC10M-F256-B12-V1D-CR03 eseményérzékelő kamerája (kép: Pepperl+Fuchs)

A Pepperl+Fuchs VOC ipari eseményérézkelő kamerája eseményvezérelt videofelvételre alkalmas, akár 60 másodperccel a kiváltó jel előtt és után, megkönnyítve a célzott távdiagnosztikát és az automatikus dokumentációt. A kamera videót rögzít meghibásodás, előre meghatározott állapot vagy folyamat bekövetkezése esetén, automatikus időbélyegzésre képes és User Datagram Protocol interfésszel rendelkezik a dinamikus szöveges feliratokhoz, így a fájlok visszakeresése gyors és egyszerű. Ideális automatizált nagyraktárak és biztonsági rendszerek működésének megfigyeléséhez, és webes felülettel rendelkezik a videofájlok és az élő streamek eléréséhez, az automatikus rögzítéshez videó gyűrű pufferrel, valamint UDP-n, REST API-n vagy digitális hardveres bemeneten keresztül történő integrációhoz szükséges triggerekkel. A kamera 0,05 m távolságtól kezdve használható a végtelenig, max. 1280 x 720 (HD) felbontást kínál, és akár 10 000 eseményt is tárolni tud egy 8 GB-os microSD-kártyán. 18–28 VDC közötti feszültségen működik, TCP/IP, HTTP, FTP és RTSP protokollokat használ, valamint IP65 védettségű.

8. ábra: A SICK CLV690-1000 (balra) és CLV691-0000 (jobbra) vonalkódolvasói (kép: SICK)

A SICK CLV69x sorozatú vonalkódolvasói beépített SMART+ kódrekonstrukciós technológiával rendelkeznek, aminek köszönhetően még az elmosódott és sérült vonalkódokat is olvasni tudják. Ezek a fixen szerelt 1D vonalkódolvasók kiváló olvasási teljesítményt, nagy sebességű feldolgozást és nagy pontosságot biztosítanak, autofókusz funkcióval, amely beépített távolságmérést használ a beolvasási mezőn belüli magasságfüggetlen kódolvasáshoz. Ezenkívül a felhasználóbarát SOPAS ET operációs rendszerük egyszerű paraméterezést biztosít. A beépített nyomkövetésnek köszönhetően az olvasó képes a szabványos igények kielégítésére kiegészítő rendszervezérlő szükségessége nélkül. Innovatív összekapcsolhatósága, beleértve a beépített paramétertárolást is, lehetővé teszi az olvasó gyors cseréjét és a különböző rendszerekbe való egyszerű integrációt. Legfontosabb funkciói közé tartozik a nagy mélységélességű, valós idejű autofókusz, a különböző csatlakozóadapterek használhatósága, a CAN, az Ethernet és a soros kommunikáció, valamint a fejlett rendezési, szűrési és logikai funkciók. A beépített, nyomógombokkal ellátott LED-es oszlopdiagram további előnyös használhatóságot biztosít.

Összegzés

A DigiKey által kínált ipari érzékelők széles választéka biztosítja, hogy ügyfeleink mindig megtalálhatják a saját egyedi igényeiknek megfelelő érzékelőt, és ezzel páratlan értéket kínálunk az automatizálási iparon belül. A SICK és a Banner gyártók széleskörűen ismertek a korszerű érzékelőikről és IoT integrációs innovatív hozzájárulásukról. A Pepperl+Fuchs az érzékelők által kínált kommunikációs képességek terén, míg az Endress+Hauser a mérőműszerek, különösen a nyomás- és folyadékmérés érzékelése terén jár élen. Bár kisebb szereplő, a Honeywell olyan speciális érzékelőket kínál, amelyek bővítik a DigiKey sokszínű portfólióját, így az széleskörűbb mint bármelyik versenytársáé.