Průmyslové senzory jsou kritickou součástí automatizace továren a Průmyslu 4.0. Senzory pohybu, prostředí a vibrací monitorují stav zařízení, včetně lineárního nebo úhlového polohování, snímání náklonu, vyrovnávání a detekce nárazu nebo pádu. Specializované průmyslové snímače pohybu založené na součástech mikro-elektro{3}}mechanického systému (MEMS) jsou vhodné pro aplikace Průmyslu 4.0 a vyznačují se širokou šířkou pásma snímání mechanické frekvence, vysokou spolehlivostí, stabilitou měření a přesným provozem až do 105 stupňů.
Senzory průmyslové automatizace
Průmyslové senzory jsou kritickou součástí automatizace továren a Průmyslu 4.0. Průmyslové senzorové systémy jsou typicky napájeny 24V DC, což se výrazně liší od senzorů ve spotřebitelských systémech napájených 3V nebo 5V zdroji. V důsledku toho průmyslové senzorové systémy vyžadují dodatečné řízení napájení, aby bylo možné senzory efektivně řídit. Využívají digitální výstupy, jako je IO-Link, který se připojuje přímo k mikrokontrolérům nebo dokonce k bezdrátovým vysílačům a přijímačům. Analogové datové výstupy jsou obvykle upraveny operačními zesilovači a propojeny s analogovými-na-digitálními převodníky (ADC) v mikrokontrolérech.
1. Environmentální senzory
V prostředích tovární automatizace jsou senzory prostředí měřící teplotu, relativní vlhkost, tlak a slyšitelný hluk obvykle napájeny 24V DC. Tyto senzory běžně využívají komunikační protokol IO-Link pro výstup dat v digitálním formátu.
2. Obrazové snímače
Jako jádro systémů strojového vidění je snímání obrazu primárně nasazeno v aplikacích, které počítají fyzické objekty, počítají jejich hmotnost a objem a kontrolují jejich tvar. Obrazové snímače s vysokým dynamickým rozsahem (HDR) poskytují sadu kritických funkcí, včetně ovladačů automatického ostření (AF) a algoritmů korekce stínování objektivu (LSC), které podporují návrh vysoce-výkonných průmyslových obrazových snímačů.
3. Senzory pohybu a vibrací
Snímání a detekce pohybu a vibrací hraje zásadní roli v aplikacích automatizace továren, včetně lineárního nebo úhlového polohování, náklonu a vyrovnávání, monitorování stavu motoru a detekce nárazů a pádů. Inerciální senzory, které jsou obvykle napájeny 24V DC lištou, běžně používají komunikační protokol IO-Link pro výstup dat v analogových nebo digitálních formátech.
4. Senzory přiblížení
Bezdotykové senzory detekují přítomnost nebo vzdálenost blízkých objektů bez fyzického kontaktu. Mohou být konstruovány pomocí různých principů, včetně kapacitních nebo indukčních změn v reakci na kovové cíle nebo infračervené světlo, nebo měřením doby --letu (ToF) fotonů ve světelném paprsku.
ST nabízí řadu MEMS pohybových a environmentálních senzorů, 8-bitových STM8 a 32bitových STM32 mikrokontrolérů a rozsáhlá řešení konektivity (kabelová nebo bezdrátová, včetně IO-Link), která pomáhají návrhářům senzorových systémů úspěšně řešit tyto výzvy.
Senzory průmyslové automatizace se dodávají v různých typech, včetně:
1. Snímače teploty
Teplotní senzory se pohybují od zařízení s kladným teplotním koeficientem až po zařízení se záporným teplotním koeficientem a RTD (Resistance Temperature Detectors).
Termistory s kladným teplotním koeficientem (PTC) jsou rezistory s kladným teplotním koeficientem, což znamená, že jejich odpor se zvyšuje s rostoucí teplotou. Ty jsou obvykle vyrobeny z křemíku, aby poskytovaly lineární charakteristiky. Naproti tomu termistory PTC typu switch{2}} vykazují nelineární křivku měření teploty. Jak se termistor zahřívá, jeho odpor klesá, dokud nedosáhne kritické teploty, poté se zvýší.
Používají se s monitorovacími relé ve vinutích motorů v průmyslových zařízeních k zajištění ochrany proti přehřátí proti poškození izolace. Nelineární křivka odezvy způsobuje prudký nárůst odporu při maximální povolené teplotě vinutí, čímž se relé spustí, aby se zabránilo přehřátí. Poté může být připojen k bezdrátové senzorové síti.
Termistory se záporným teplotním koeficientem (NTC) vykazují klesající odpor s rostoucí teplotou. Udržují přesnost v širokém teplotním rozsahu od 0 stupňů do 70 stupňů s tolerancí ±0,1 stupně nebo ±0,2 stupně a vyznačují se vynikající dlouhodobou-stabilitou.
Tyto sestavy termistorových sond jsou běžně nasazovány v rámci IIoT a chytrých továren pro diagnostiku poruch. Prvky termistorových senzorů mohou monitorovat různé systémy a propojovat bezdrátové sítě senzorů zpět do cloudu.
Analogové a digitální integrované obvody snímače teploty
2. Senzory přiblížení
Indukční senzory přiblížení detekují blízké kovy a zvyšují bezpečnost rozhraní člověk{0}}stroj (HMI). K dispozici ve 2-vodičových a 3vodičových DC verzích, stejně jako senzory se samostatnými zesilovači pro vysokorychlostní provoz.
Laserové snímače vzdálenosti (lidar) umožňují detekci objektů v-jednorozměrných topologiích, jako jsou infračervené snímače pohybu na dopravníkových linkách. 2Snímače D LiDAR fungují jako snímače polohy k identifikaci umístění součástí na výrobních linkách.
Senzory vzdálenosti a času--letu (ToF).
3. Senzory vibrací
Vibrační snímače využívají prvky akcelerometru MEMS nebo piezoelektrické krystaly k měření frekvence vibrací a ladění harmonických sledovaných systémů. Poskytují kritická data pro diagnostiku poruch, zatímco akcelerometry slouží jako snímače pohybu pro měření náklonu, pádu a nárazu. Akcelerometry, gyroskopy, inerciální měřicí jednotky (IMU), elektronické kompasy
4. Další senzory: Tlak, pH, Průtok, Vlhkost, Ultrazvuk, PIR, Fotoelektrické senzory
Mezi další senzory používané v automatizaci patří tlakové senzory, senzory pH pro měření kyselosti kapalin a senzory průtoku, senzory vlhkosti a ultrazvukové senzory pro monitorování akčních členů. PIR senzory, fotoelektrické senzory a rotační enkodéry mohou sloužit jako limitní spínače pro prahová měření v průmyslových automatizačních systémech.
Všechny tyto senzory IoT se připojují k branám prostřednictvím průmyslových senzorových sítí (kabelových nebo bezdrátových), které se pak propojují s IoT pro-analýzu a monitorování stavu v reálném čase. Patentované průmyslové senzory ST.
Průmyslové bezdrátové senzory a sítě
Průmyslové bezdrátové senzorové sítě využívají širokou škálu protokolů, od -Bluetooth a Zigbee s krátkým dosahem až po Wi-Fi.
Pro sítě s průmyslovými bezdrátovými senzory (IWSN) s dlouhým{0}dosahem lze použít bezdrátovou komunikaci LoRa -pod-GHz.
Mobilní modemy představují dražší-možnost pro bezdrátové senzorové sítě, ale nabízejí spolehlivost telekomunikačních sítí. To je významné pro vyšší datové rychlosti poskytované systémy strojového vidění. V rámci IoT lze video odeslat zpět do cloudu k analýze.
Spotřeba energie je kritickým faktorem pro průmyslové senzorové sítě, protože tisíce senzorových uzlů a jejich bezdrátové transceivery spotřebovávají značnou energii. Některé bezdrátové směrovací protokoly ze své podstaty spotřebovávají méně energie, především díky nižším pracovním cyklům. V aplikacích s vysokou zátěží je někdy vyžadován vyšší výkon-k překonání rušení, zajištění spolehlivého sběru dat a spolehlivosti sítě.