Velge de riktige industrielle sensorene for et produkt

Industrielle sensorer spiller en avgjørende rolle i industrielle omgivelser, og de konverterer fysiske parametere til signaler som kan brukes for et bredt spekter av utrustninger. Så hvordan kan konstruktøren sørge for at riktig industrisensor blir valgt for et produkt?

Industrisensorer er enheter som brukes til å overvåke, måle og detektere endringer i miljø- eller driftsmessige forhold i industrielle omgivelser. Disse sensorene konverterer fysiske variabler som temperatur, trykk, vibrasjoner, nærhet, lys, luftfuktighet eller kjemiske egenskaper til signaler som kan måles, analyseres eller overvåkes av et system eller en styring. Dataene som samles inn av disse sensorene er avgjørende for å automatisere prosesser, forbedre sikkerheten og øke yteevnen i ulike industrier som produksjon, energi, kjøretøy, romfart med mer.

Figur 1: En optisk sensor installert på et transportbånd i en fabrikk. (Bildekilde: Adobe Stock)

Nøkkelrollen til industrielle sensorer

Nøkkelrollen som industrielle sensorer spiller kan ikke undervurderes. Disse enhetene er avgjørende for å muliggjøre automatisering, sikkerhet, kvalitetskontrolltiltak med mer, i industrielle omgivelser.

Industrisensorer er integrert i automatiseringsprosesser, slik at maskiner og systemer kan virke med minimal menneskelig inngripen. De bidrar til å sikre presisjon og konsistens i driften av samlebånd, robotsystemer og pakkeprosesser.

Ved å overvåke utstyrsforhold som vibrasjoner, temperatur eller trykk, kan sensorer gi tidlige varseltegn på potensiell utstyrssvikt, noe som muliggjør forebyggende vedlikehold og reduserer ikke-planlagt nedetid.

Sensorer kan også sørge for at produksjonsprosessene oppfyller de nødvendige standardene ved å overvåke variabler som temperatur, trykk og dimensjonsnøyaktighet. For eksempel kan optiske sensorer måle produktdimensjoner for å sikre konsistens i kvaliteten.

I farlige omgivelser kan disse funksjonene være avgjørende for å detektere usikre forhold, for eksempel gasslekkasjer eller overskuddsvarme, og utløse alarmer eller sikkerhetsmekanismer for å forhindre ulykker.

I mellomtiden, ved å overvåke faktorer som temperatur, energibruk eller væskenivåer, kan sensorer bidra til å optimalisere prosesser, noe som vil redusere avfall og energiforbruk.

I tillegg kan industrielle sensorer muliggjøre sanntidsovervåking av et bredt spekter av industrielle prosesser, mate data inn i styringssystemer for å gi rettidige justeringer og optimaliseringer, noe som bidrar til å sikre jevn og virkningsfull drift.

Figur 2: En vibrasjonssensor som bruker magnetikk for deteksjon. (Bildekilde: Adobe Stock)

Utfordringen med å finne riktig industrisensor for et produkt

Med et så bredt utvalg av industrielle sensorer å velge mellom, kan det ofte vise seg å være en kompleks oppgave å velge de riktige industrielle sensorene for et produkt.

Et av hovedproblemene er å skaffe tydelig, omfattende dokumentasjon for industrielle sensorer. Ulike produsenter kan ofte gi varierende detaljnivåer, noe som gjør det vanskelig å sammenligne spesifikasjoner direkte. Dokumentasjonen kan også noen ganger være altfor teknisk eller mangle praktisk informasjon, noe som gjør det vanskelig å forstå hvordan sensoren integreres med eksisterende systemer eller fungerer under bestemte forhold. I tillegg kan det i noen tilfeller hende at produktdokumentasjonen ikke oppdateres for å gjenspeile nyere modeller eller fastvareoppdateringer, eller at den kan være vanskelig å finne på produsentens nettsted.

Mangfoldet av kommunikasjonsprotokoller i industrimiljøer presenterer også ofte et annet smertepunkt når sensorer skal velges. Industrimiljøer kan være avhengige av en rekke protokoller som Modbus, PROFINET, EtherNet/IP eller andre. Det kan hende noen sensorer ikke støtter visse protokoller, noe som skaper en uoverensstemmelse med de eksisterende styringssystemene eller krever kostbare og tidkrevende modifikasjoner. Problemet med driftskompatibilitet må også fås bukt med, så det er svært viktig å sikre at den valgte sensoren kan kommunisere effektivt med eksisterende maskinvare og programvare. I noen tilfeller kan ekstra maskinvare (f.eks. gatewayer eller omformere) være nødvendig for å gjøre sensoren kompatibel med systemet, noe som ytterligere kompliserer integrasjonen.

Integrering med IO-Link er et annet av disse problempunktene, gitt at kommunikasjonsstandarden er relativt ny for sensorer og aktuatorer. Selv om den gir betydelige fordeler, kan innføringen komme med noen utfordringer. En bratt læringskurve, begrenset tilgjengelighet av kunnskapsressurser og integrering i eldre systemer, bare for å nevne noen.

Til slutt er det alltid et problem med å finne en distributør som har et tilstrekkelig lager av de nødvendige sensorene. Denne utfordringen er spesielt relevant i industrier som driver virksomheten med små lagerbeholdninger eller krever «just-in-time»-produksjon.

Heldigvis skiller DigiKey seg ut i markedet for industrielle sensorer ved å tilby et omfattende utvalg av høykvalitetssensorer fra bransjeledende leverandører. Vi vil utforske dette nærmere senere i artikkelen.

Figur 3: En optisk sensor som brukes i et inspeksjonsverktøy med maskinsyn for en automatiseringsmaskin. (Bildekilde: Adobe Stock)

Ting som bør prioriteres når en industrisensor skal velges

Når en industrisensor skal velges, kan et strukturert beslutningshierarki forenkle prosessen og sikre at den valgte sensoren oppfyller kravene til utrustningen. Det er vanligvis mulig å følge et beslutningshierarki som ser omtrent slik ut:

• Sensortype – Hva trenger sensoren for å detektere?
• Sensorsertifiseringer – Må sensoren overholde noen spesifikke sertifiseringer eller standarder?
• Evne til å kommunisere – Har sensoren evne til å kommunisere med eksisterende automasjonsinfrastruktur?
• Lagerbeholdning og tilgjengelighet – Er sensoren lett tilgjengelig, hva er leveringstiden, er det noen tilgjengelige støttetjenester?
• Pris – Er prisen på sensoren kostnadseffektiv for prosjektet når det gjelder innledende kostnader, totale eierkostnader og avkastning på investeringen?

Ved å følge denne strukturen når en industrisensor skal velges, kan kundene få hjelp med å begrense alternativene og finne de best egnede sensorene som oppfyller tekniske krav, overholder sertifiseringer, kan integreres med hell, er lett tilgjengelige og ikke tømmer bankkontoen.

DigiKey-tilbudet

DigiKey tilbyr et bredt utvalg av industrielle sensorer som er egnet for nesten alle behov. Det omfattende utvalget av magnetiske sensorer, nærhetssensorer, trykksensorer og optiske sensorer inkluderer store navn som SICK, Honeywell, Banner Engineering, Pepperl+Fuchs, Endress+Hauser og mange flere.

Figur 4: SNG-SPRC-002 (øverst) og SNG-SPRD-004 (nederst) fra Honeywell. (Bildekilde: Honeywell)

Honeywells hastighetssensorer i SNG-S-serien er et godt eksempel på DigiKeys magnetiske sensorutvalg, som har en spesialkonstruert IC og en permanent magnet innkapslet i robuste kapslinger av probe-typen. Disse sensorene detekterer endringer i magnetens flukstetthet når jernholdig metall nærmer seg, og forsyner en digital pulsutgang med en frekvens som er proporsjonal med hastigheten til et tannhjul. Sensorens ytelse avhenger av faktorer som målmateriale, geometri, hastighet, sensor/mål-mellomrom og temperatur. SNG-S-serien tilbyr et bredt driftstemperaturområde fra –40 til +140 °C, er ufølsom for vinkelrotasjon under montering og gir miljøforsegling med IP69K-klassifisering. I tillegg har den robust elektrisk støyimmunitet klassifisert til 100 V/m, nullhastighetsdeteksjon, høyfrekvent svitsjefunksjon fra 0 Hz til 15 kHz og en O-ringforsegling for å gi sikker montering. Sensorene er kompatible med forsyningsspenninger fra 4,5 til 24 V og er CE-sertifisert.

Figur 5: K50RF-8060-LDQ-radarsensoren fra Banner Engineering. (Bildekilde: Banner Engineering)

K50R R-GAGE-radarsensorserien fra Banner Engineering fremhever en av DigiKeys omfattende sortiment av nærhetssensorer, og tilbyr en robust, kostnadseffektiv løsning for både innendørs- og utendørsmiljøer. Tilgjengelig i 40° x 30°-modeller for presisjon, som kan sammenlignes med ultralydsensorer, og 80° x 60°-modeller for bredere dekning. Disse sensorene er ideelle for utrustninger som automatiserte veiledede kjøretøy (AGV-er), tanknivåstyring og kjøretøysdeteksjon ved ladestasjoner for elbiler. K50R-serien tilbyr enkel integrering gjennom Banner Measurement Sensor-programvaren, og har to separate og analoge utgangsalternativer, samt ulike monteringstilbehør for å gi fleksibel installasjon. Med IP67-klassifisering er sensorene beskyttet mot regn, snø, tåke, damp, vind og sollys, og dette sikrer overlegen drift i alle miljøer. De er immune mot støv, smuss og damp, har minimale temperaturvirkninger for stabile målinger og tilbyr et bredt måleområde på 5 m, med en kort dødsone på 50 mm. I tillegg muliggjør de tett montering av flere sensorer uten forstyrrelser, takket være fraværet av krysstale.

Figur 6: Kompakte trykksendere i Cerabar PMC21-serien fra Endress+Hauser. (Bildekilde: Endress+Hauser)

Kompakte trykksendere i Cerabar PMC21-serien fra Endress+Hauser har keramiske, oljefrie sensorer som er utviklet for å gi holdbarhet og motstandsdyktighet mot trykkstøt. De keramiske cellene utmerker seg i lavtrykks- og vakuumutrustninger. PMC21-serien måler både absolutt trykk og manometertrykk fra 100 mbar til 40 bar. Kommunikasjonen muliggjøres først og fremst gjennom et signal på 4 mA til 20 mA, som kobles til via en M12- eller ventilplugg. Sensorrekkevidden og prosesstilkoblingen bør skreddersys slik at de oppfyller spesifikke behov. Disse senderne er bygget for de krevende miljøene i prosessindustrien, og har beskyttelsesgrader på opptil IP68, en svært slitesterk Ceraphire-membran og et 316L-hus i rustfritt stål. Med flere sertifiseringer, inkludert farlige områder og maritime godkjenninger, er de egnet for et bredt spekter av bruksområder. Brukere drar nytte av enhetenes brukervennlighet, høye ytelse, langsiktige stabilitet og overlegne materialkvalitet.

DigiKey har også et fantastisk utvalg av optiske sensorer som tilbys kunder, for eksempel Pepperl+Fuchs VOC industrielle hendelseskamera eller CLV69x-serien fra SICK.

Figur 7: VOC10M-F256-B12-V1D-CR03 fra Pepperl+Fuchs. (Bildekilde: Pepperl+Fuchs)

VOC industrielle hendelseskamera fra Pepperl+Fuchs er utviklet for hendelsesdrevet videoopptak på opptil 60 sekunder før og etter et utløsersignal, noe som legger til rette for målrettet ekstern diagnostikk og automatisk dokumentasjon. Kameraet tar opp video når det oppstår en feil, en forhåndsdefinert status eller en prosess, med automatisk tidsstempling og et «User Datagram Protocol»-grensesnitt som gir dynamiske tekstoverlegg, noe som gjør det raskt og enkelt å hente opp igjen filer. Det er ideelt for overvåking av automatiserte lagre med høye hyller og sikkerhetsutrustninger, og har et nettgrensesnitt som gir tilgang til videofiler og live-strømmer, en videoringbuffer for automatisk opptak og utløsere via UDP, REST API eller digital maskinvareinngang for integrering. Kameraet støtter monteringsavstander fra 0,05 m til uendelig, har oppløsninger på opptil 1280 x 720 (HD) og kan lagre opptil 10 000 hendelser på et 8 GB microSD-kort. Det virker fra 18 til 28 VDC og bruker protokoller som TCP/IP, http, FTP og RTSP, og det har en beskyttelsesklassifisering på IP65.

Figur 8: CLV690-1000 (venstre) og CLV691-0000 (høyre) fra SICK. (Bildekilde: SICK)

Strekkodeskannere i CLV69x-serien fra SICK kommer med integrert SMART+-koderekonstruksjonsteknologi, slik at enheten kan lese selv kontaminerte og skadede strekkoder. Disse fastmonterte 1D-strekkodeskannerne gir utmerket leseytelse, høyhastighetsbehandling og høy nøyaktighet, og har en autofokusfunksjon som bruker integrert avstandsmåling for høydeuavhengig kodelesing i skannefeltet. I tillegg sikrer det brukervennlige SOPAS ET-operativsystemet enkel parameterisering. Med integrert sporing kan skanneren administrere standardutrustninger uten at det kreves noen ekstra systemstyring. De innovative tilkoblingsmulighetene, som omfatter integrert parameterlagring, muliggjør rask skannerutskifting og enkel integrering på tvers av ulike utrustninger. Viktige funksjoner inkluderer sanntidsautofokus for å gi høy dybdeskarphet, fleksibel kloningspluggteknologi, CAN, Ethernet og seriell kommunikasjon, samt avansert sortering, filtrering og logiske funksjoner. Et integrert LED-stolpediagram med trykknapper gir bedre brukervennlighet.

Konklusjon

DigiKeys brede utvalg av industrielle sensorer sikrer at kundene finner den riktige sensoren for deres spesifikke behov, noe som gir enestående verdi i automasjonsindustrien. SICK og Banner er kjent for sine avanserte sensorer og innovative bidrag til IoT-integrering. Pepperl+Fuchs utmerker seg innen sensorkommunikasjon, mens Endress+Hauser leder an i måleinstrumentering, spesielt for trykk- og væskemåling. Selv om Honeywell er en mindre aktør, tilbyr de spesialiserte sensorer som forbedrer DigiKeys mangfoldige sortiment, som er mer ekspansivt enn noen av konkurrentene.