Print

Technologie zvyšují dosah a přesnost senzorů přítomnosti

-- 20.09.17

S rozvojem senzorů mohou konstruktéři využívat nové technologie pro zvýšení jejich výkonu.

Dosah a přesnost jsou kritickými parametry senzorů, které konstruktérům a výrobcům OEM nabízejí pohled na to, jak běží procesy na úrovni zařízení. 

To platí zejména pro senzory přítomnosti, jež se využívají v automatizovaných prostředích. Od detekce produktů na dopravníkovém pásu přes monitorování výšky hladiny v nádržích až po kontrolu přítomnosti komponent na určeném místě je spolehlivá a přesná detekce objektů nezbytná pro pracovní tok. 

Porozumí-li technici základům teorie dosahu senzorů a jejich přesnosti a současně tomu, jak tyto funkce ovlivňují nové technologie, pak mohou pro své aplikace vybrat ta nejlepší řešení. 

Základy teorie dosahu a přesnosti senzorů

Schopnost snímat přítomnost objektu určuje fyzika a pravidla této vědy stanovují také dosah a přesnost. Dvěma běžnými kategoriemi senzorů přítomnosti jsou indukční senzory přiblížení a ultrazvukové senzory. 

Indukční senzory přiblížení využívají technologii vnitřní cívky, která generuje radiofrekvenční pole pro detekci přítomnosti objektu. Pro získání co nejlepší přesnosti by měli technici volit co nejmenší radiofrekvenční pole nezbytné pro detekci objektů. 

Je to z důvodu opakovatelnosti a hystereze. Opakovatelnost znamená přesnost pracovního bodu při opakovaných operacích a obvykle činí 2 % snímacího rozsahu nebo i méně. Hystereze je rozdíl mezi okamžikem, kdy senzor signalizuje, že objekt je přítomen, když se cíl blíží k čelu senzoru, a okamžikem, kdy se signál při vzdalování cíle vypne. Počítá se jako procento pohybu ve snímacím poli a obvykle činí 5 %. 

Pokud má například 8mm senzor dosah 3 mm, opakovatelnost by byla 0,06 mm a typická hystereze by činila 0,15 mm. Mnohem větší senzor typu „hokejového puku“ o rozměru 80 × 80 mm s dosahem 50 mm by měl opakovatelnost 1 mm a typickou hysterezi 2,5 mm. V aplikacích, které vyžadují velmi precizní snímání přítomnosti, by byl senzor o průměru 8 mm přesnější, protože okno zapnutí/vypnutí signálu je přesnější. 

Pro snímání přítomnosti s delšími dosahy jsou často lepší volbou ultrazvukové senzory. Tyto senzory využívají pro detekci objektů zvukové vlny, a to prostřednictvím vyzařování akustických impulzů a přijímání odraženého signálu.

Ultrazvukové senzory mohou dosahovat spolehlivé detekce v rozsazích až do 6 m. Tato zařízení jsou ideální také pro složitější snímání přítomnosti, jako jsou nepravidelně tvarované nebo transparentní cíle, nekovové objekty, široké snímací oblasti a objekty umístěné v prostorách s přítomností prachu nebo mastných povlaků. 

Monitorování výšky hladiny kapalin a detekce skleněných předmětů jsou dvěma aplikacemi, v nichž ultrazvukové senzory excelují. Detekce průhledných objektů, jako je sklo, může být pro systémy na bázi počítačového vidění problematická, ale tyto transparentní materiály stále odrážejí zvukové vlny, pokud jsou senzory řádně nainstalované.

Když je povrch čistý, kapaliny výborně odrážejí zvukové vlny a ultrazvukové senzory se často používají pro monitorování výšky hladiny kapalin v nádržích. 

Na dosah a přesnost má výrazný vliv také nepříznivý charakter prostředí. V nepříznivém prostředí se může vyskytovat celá řada negativních vlivů, od agresivních chemikálií přes prach až po další vnikající látky. Výběr materiálu je kritický pro to, aby senzor dokázal tyto vlivy vydržet a spolehlivě detekoval objekty. V přítomnosti agresivních chemikálií je nejlepším řešením nerezová ocel. Mosaz je obvykle vhodná pro prostředí bez chemikálií. 

Vliv nových technologií na výkon senzorů

Dnešní senzory přítomnosti dostávají vylepšení výkonu díky mikroprocesorům a pokroku v oblasti interních technologií senzorů. S příchodem nových řešení na trh zkoumají technici a výrobci OEM, jak tyto inovace zvyšují přesnost nebo rozšiřují rozsah senzorů v provozu.

Jednou z těchto nových technologií je IO-Link, standardizovaná komunikační technologie typu point-to-point navržená za účelem zvýšení objemu dat, která lze získávat ze senzorů a přenášet do řídicího prvku. Má rovněž praktické přínosy v oblasti přesnosti dat, zejména u analogových systémů.

U tradičních analogových systémů může být signál převáděn z digitálního na analogový předtím, než je nakonec přenesen do programovatelného automatu (PLC), kde je konvertován z analogového zpátky na digitální. Při každém převodu může dojít ke ztrátě dat. 

S technologií IO-Link jsou však signály ze senzoru přenášeny ihned digitálně, než jsou převedeny zpět do masteru IO-Link a nakonec do prvku PLC. Omezení počtu převodů omezuje příležitosti ke ztrátám dat. 

Tato technologie rovněž zvyšuje přesnost snímaných hodnot, protože digitální rozlišení je fixní. Technik se může podívat na binární digitální signál, vybrat body, které reprezentují pozici, a přijmout rozhodnutí na základě odečtů. 

Technik už nemusí škálovat analogový signál přes požadovaný měřicí rozsah. Interní mikroprocesory jsou navrženy tak, aby umožňovaly větší linearizaci a digitální signály tak byly ještě přesnější. 

Konstrukční provedení a funkce senzorů

Kromě technologie IO-Link má na konstrukční provedení a funkce senzorů zásadní vliv také technologie mikroprocesorů. Firmy mohou vyrábět chytré senzory s diagnostickými funkcemi, linearizovat interní signály a získat tak ještě přesnější a více opakovatelný senzor. 

V minulosti potřebovala elektronika místo navíc, aby bylo možné připájet přívody k desce tištěných spojů. Nová provedení typu „flip chip“ mají pájené spoje na spodní straně prvku, dokážou přenášet vyšší proudy, mají větší výpočetní výkon a delší snímací dosahy, přičemž zabírají méně prostoru. To umožňuje dosahovat kompaktnější velikosti senzorů. Senzory uváděné na trh v nedávné době mají konstrukční provedení až o 30 % menší než předchozí řešení a jejich snímací dosahy jsou o 50 % delší. 

Provedení senzorů se budou nadále vyvíjet a budou představovat nové příležitosti k získávání vhledu do procesů a pracovního toku. Pokud mají technici znalosti základů teorie senzorů přítomnosti a využijí dostupnosti technologií, jako je IO-Link, a stále výkonnějších mikroprocesorů, mohou realizovat zvýšení výkonnosti systému a operací z úrovně prvků PLC až na úroveň zařízení. 

Tony Udelhoven je viceprezident divize senzorů společnosti Turck. Upravil Chris Vavra, redaktor časopisu Control Engineering, CFE Media, cvavra@cfemedia.com.


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

CONTROLLING LOGISTICKÝCH NÁKLADŮ A TVORBA KPI
2017-10-23 - 2017-10-23
Místo: Křenová 409/52, 602 00 Brno
parts2clean
2017-10-24 - 2017-10-26
Místo: Exhibition Center Stuttgart, Germany
Beckhoff roadshow: Novinky a aplikace
2017-10-24 - 2017-10-24
Místo: Trenčín, Hotel Magnus
LOGISTIKA DISTRIBUCE A SKLADOVÁNÍ
2017-10-24 - 2017-10-25
Místo: Křenová 409/52, 602 00 Brno
Výrobný manažment
2017-10-25 - 2017-10-26
Místo: Holiday Inn, Žilina

Katalog

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

Mitsubishi Electric Europe B.V.
Mitsubishi Electric Europe B.V.
Pekařská 621/7
155 00 Praha 5
tel. +420 251 551 470

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 737 489 292

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Ano, proto se je snažíme minimalizovat
Ne, jsou na odpovídající úrovni
Nejsou vysoké, ale rychle rostou

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2017 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI