تلعب المستشعرات دورًا كبيرًا في التطبيقات الصناعية: قياس ومراقبة وكشف أي عدد من المواد أو العمليات. نظرًا لأن المزيد من المصانع تطبق أنظمة أتمتة وتحكم متقدمة كجزء من الصناعة 4.0 وأتمتة إنترنت الأشياء الصناعية وتحسينات الاتصال ، أصبحت أجهزة الاستشعار أكثر ذكاءً وتقدم إمكانات جديدة.
الصناعة العالمية مدخل بطاقة الذاكرة : نعم من المتوقع أن يصل السوق إلى 35.5 مليار دولار بحلول عام 2027 ، ارتفاعًا من 18.8 مليار دولار في عام 2019 ، وفقًا لـ أبحاث السوق الحليفة. أكبر العوامل التي تدفع النمو هي إنترنت الأشياء والصناعة 4.0 ، بالإضافة إلى ظهور الأتمتة الصناعية ، النابعة من معلومات المعلمات الهامة التي توفرها هذه المستشعرات والتي لها تأثير كبير على العمليات والأنظمة.
هناك مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار المستخدمة في التطبيقات الصناعية. وتشمل هذه أجهزة استشعار القرب ، والضغط ، والحركة ، والاهتزاز ، والبيئة ، والمستوى ، والتدفق ، والرطوبة ، والغاز ، ودرجة الحرارة. يؤدون جميعًا دورًا حيويًا في ضمان تشغيل العمليات والأنظمة بدون أخطاء. فيما يلي عينة من عدة أنواع من أجهزة الاستشعار التي تقدم تحسينات في الأداء وقدرات جديدة للتطبيقات الصناعية.
أطلقت شركة Balluff Inc. مؤخرًا اثنين مجسات كهروضوئية التي توفر استشعار مراقبة الحالة. المطالبة بقدرات لم يسبق رؤيتها في السوق ، يقدم المستشعران الجديدان العديد من الميزات القابلة للبرمجة بالإضافة إلى مراقبة الحالة وميزات IO-Link المتقدمة لمحفظة نظام المراقبة والأتمتة الذكية (SAMS) من Balluff. صُممت هذه المحفظة للتخلص من فترات التوقف عن العمل من خلال تبسيط استكشاف الأخطاء وإصلاحها والتغيير وإعداد الأجهزة ، كما قالت الشركة.
مستشعرات Balluff الكهروضوئية BOS0285 / BOS0286 (الصورة: Balluff)
الإضافات الجديدة هي مستشعر الانتشار BOS0285 مع التثليث وضوء الليزر الأحمر ، مما يجعله مناسبًا للكشف عن الأجزاء الصغيرة بفضل قمع الخلفية ومستشعر BOS0286 الانعكاسي المزود بمصباح LED ، والذي يمكنه اكتشاف الأجسام الواضحة بشكل موثوق. توفر المستشعرات BOS0285 و BOS0286 نطاقات استشعار تتراوح من 30 إلى 250 ملم و 8 أمتار على التوالي.
من خلال برنامج إدارة الجهاز ، توفر هذه المستشعرات بيانات داخلية وبيئية في الوقت الفعلي ، بما في ذلك مراقبة درجة الحرارة ، والرطوبة النسبية ، واكتشاف الميل ، ومراقبة الاهتزازات.
توفر المستشعرات أربعة أوضاع تشغيل لاكتشاف الكائنات: التشغيل / الإيقاف القياسي ، ووضع السرعة ، والوضع الشفاف لاكتشاف المواد الشفافة مثل الزجاج ، ووضع الكشف المحسن. يتم عرض جودة إشارة المستشعر على مصابيح LED على المستشعر ، وتتوفر ساعات التشغيل ووظائف الوقت باستخدام IO-Link. يوفر مصباح LED الثاني معلومات تشخيصية.
تم تصميم كلا المستشعرين للتطبيقات الصعبة ، لا سيما تلك الموجودة في صناعة المواد الغذائية وتطبيقات أتمتة المصانع العامة حيث يتم استخدام الوسائط العدوانية والضغط العالي للتنظيف. لديهم شهادة Ecolab وكذلك تصنيفات IP67 و IP69K. بالإضافة إلى ذلك ، اجتازت هذه المستشعرات اختبار Washdown Plus ، الذي يحاكي أكثر من 1,000 دورة غسل.
سلسلة أخرى من أجهزة الاستشعار الكهروضوئية التي تهدف إلى تقليل متطلبات الصيانة هي سلسلة E3AS-HL من أجهزة الاستشعار الكهروضوئية CMOS من Omron Automation Americas. تضيف السلسلة الجديدة وظيفة قمع المقدمة والخلفية لتمكين المستشعرات من اكتشاف الكائن بدقة ، وهي قابلة للتكوين عبر IO-Link. باستخدام IO-Link ، يمكن لسلسلة E3AS-HL توصيل قيم المسافة بالمليمترات ويتم تعليمها عن بُعد لتعيين عتبات الكشف. مراقبة المخرجات ممكنة أيضًا.
أجهزة الاستشعار الكهروضوئية E3AS-HL CMOS من Omron Automation (الصورة: Omron Automation Americas)
توفر المستشعرات اكتشافًا مستقرًا حتى مع اختلاف الكائنات بفضل مجموعة صور CMOS الخاصة بها التكنلوجيا وقال أومرون، وخيار استخدام إما شعاع خطي أو نموذج شعاع نقطي. تتعامل المستشعرات مع اكتشاف الأجزاء الصغيرة لمعظم التطبيقات وتتميز بحجم نقطة صغير لنماذج مسافة الاستشعار 500 مم و150 مم. مسافات الاستشعار هي إما 35-500 ملم أو 35-150 ملم.
هذا مفيد بشكل خاص في تحدي خطوط التصنيع حيث تتطلب المستشعرات التقليدية غالبًا تعديلات المستخدم لتلائم شكل الكائن أو تتطلب تغييرًا عندما يتغير عتامة الكائن أو لونه أو نمطه.
قالت Omron أن تقنية الاستشعار الفريدة الخاصة بها تقلل بشكل كبير من تأثير أنماط الألوان واللمعان والشكل لتوفير اكتشاف موثوق به في متطلبات الإنتاج المتغيرة.
تتميز سلسلة E3AS-HL بآلية تعليمية تسهل الإعداد ، مع شاشة OLED توفر معلومات واضحة ومرئية عن الحالة. توفر المستشعرات مجموعة متنوعة من خيارات التدريس ، بما في ذلك تعليم الكائن من نقطتين ، وتدريس قمع الخلفية (BGS) ، وتدريس قمع المقدمة (FGS) ، وإعداد نافذة لكل من FGS و BGS.
مستشعرات E3AS-HL مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ SUS316L وهي مناسبة للاستخدام في البيئات القاسية بتصنيفات IP67 و IP69K.
مقياس التسارع ثلاثي المحاور TE (الصورة: TE Connectivity)
ليس هناك شك في أن تعطل الآلات يمكن أن يكون مكلفًا. هذا يعني أن المستشعرات مطلوبة لمراقبة صحة الآلات. اتصال TE 830M1 التسارع ثلاثي المحاور يوفر مستشعر تسارع متقدم مضمن لمراقبة صحة الماكينة. يمكن لجهاز الاستشعار الكهروإجهادي قياس التسارع في ثلاثة محاور (X و Y و Z).
يوجد في حزمة LCC المحكم ، يسمح المستشعر القابل للتركيب على PCB بتثبيت حزمة واحدة ، بدلاً من ثلاثة ، لتوفير التكلفة والمساحة. يتم تضمين مستشعر درجة حرارة RTD في العبوة في حالة تطلب التطبيق كلاً من إشارة مستشعر الاهتزاز ودرجة الحرارة.
يقال إن مستشعر 830M1 يقدم عرض نطاق قياس ممتاز ، مع استجابة ترددية واسعة تصل إلى 15 كيلو هرتز. وهي متوفرة بنطاقات ديناميكية من ± 25 جم إلى ± 2,000 جم وهي مناسبة لكل من الآلات الدوارة منخفضة وعالية السرعة. بالإضافة إلى مراقبة صحة الماكينة ، تشتمل التطبيقات الأخرى على تركيبات الصيانة التنبؤية ، ومراقبة الاهتزازات المضمنة ، ومراقبة الصدمات والصدمات ، وتركيبات المحامل.
الترويج لتصميم مبتكر اثنين في واحد ، الدقة العالية لجهاز الاستشعار الأول مجسات الضغط التفاضلي LHD ULTRA Microflow الجمع بين عنصري استشعار مع نطاقات ضغط مختلفة في مبيت واحد. توفر مستشعرات الضغط ، القائمة على القياس الحراري للتدفق الصغير ، نطاق ضغط أقصى يصل إلى 5,000 باسكال.
هذه هي المرة الأولى التي تجمع فيها الشركة بين قناتين مسعرتين للتدفق الدقيق وعناصر استشعار على شريحة واحدة. يضمن أحد عناصر الاستشعار قياسًا دقيقًا للضغوط التفاضلية المنخفضة بدقة عالية ، بينما تم تحسين الآخر للضغط في نطاق القياس العلوي. هذا يسمح للمستخدمين بإجراء قياسات عالية الدقة في النطاقات الدنيا أو العليا لتطبيقات الضغط الخاصة بهم.
توفر مستشعرات الضغط القائمة على التدفق ما مجموعه ثلاثة نطاقات ضغط: 1,250،2,500 باسكال و 5,000 باسكال و XNUMX باسكال.جميع الطرز متوفرة في إصدارات أحادية الاتجاه وثنائية الاتجاه.
تتميز السلسلة أيضًا بمحول تناظري رقمي 16 بت لنطاقات الضغط العلوية والسفلية. توفر وحدة التحكم على اللوحة 24 بت نتائج قياس دقيقة عبر نطاق القياس الديناميكي بأكمله.
تشمل الميزات الأخرى مقاومة عالية للغاية للتدفق مع تسرب منخفض للتدفق ، مما ينتج عنه مقاومة عالية للغبار والرطوبة. وقالت الشركة إنه حتى في التطبيقات ذات وصلات الخراطيم الطويلة ، تظل استجابة ودقة المستشعر دون تغيير.
تدعي السلسلة ثباتًا ممتازًا على المدى الطويل وتعويضًا بفضل تعويض الإزاحة في الوقت الحقيقي الحاصل على براءة اختراع وتكنولوجيا الخطية. تبلغ الدقة الإجمالية عادةً 1.5٪ من القيمة المقاسة على النطاق الكامل من 1٪ إلى 100٪ من قيمة النطاق الكامل. تبلغ قابلية استنساخ الإزاحة ± 0.02 باسكال في السنة.
قالت الشركة إن مستشعرات LHD ULTRA مناسبة تمامًا لتطبيقات قياس التدفق التي تتطلب درجة عالية من الدقة في قياسات الضغط التفاضلي المنخفض. تأتي المستشعرات مزودة بمقياس ضغط جوي داخلي لتعويض ضغط الوضع المشترك الاختياري في الوقت الفعلي. يتيح ذلك اختيار قياس التدفق الكتلي أو الحجمي دون الحاجة إلى جهاز مرجعي خارجي للضغط المحيط. يتوفر موصل FFT اختياري صغير الحجم وكابل الشريط.
بالإضافة إلى المستشعر البارومتري ، تم تجهيز كل طراز LHD ULTRA بمخرج I²C أو SPI خطي رقمي ومستشعر درجة حرارة مدمج على الرقاقة. يمكن استخدام هذه السلسلة في مجموعة من التطبيقات من التكنولوجيا الطبية إلى HVAC وتطبيقات التحكم في التدفق في الحجم في الإعدادات الصناعية إلى مراقبة المرشح عالية الدقة.
مستشعر غاز التبريد R-290 من NevadaNano (الصورة: NevadaNano)
قامت شركة NevadaNano Systems بتقديم تقنية مستشعر الكشف عن الغازات طراز R-290 مستشعر غاز التبريد لاكتشاف التسريبات في مجموعة من التطبيقات. باستخدام تقنية مطياف الخصائص الجزيئية (MPS) الخاصة بالشركة ، يكتشف مستشعر الغاز R-290 تسرب البروبان في تطبيقات مثل HVAC & R وأنظمة التبريد ومجففات الملابس وآلات البيع.
قالت الشركة إن البروبان R-290 يبرز كبديل رائد لمبردات الهيدروفلوروكربون ذات إمكانات الاحترار العالمي العالية (GWP). تبلغ قدرة R-290 على الاحترار العالمي 3 ، مقابل أكثر من 3,900 لمبرد R410.
وقال نيفادا نانو إنه في حالة حدوث تسريبات في وحدات R-290 ، والتي تكون مغلقة تمامًا ومكتفية ذاتيًا ، ومعرضة لمصدر اشتعال ، فإنها يمكن أن تسبب حرائق ، مما يتطلب اكتشاف حتى أصغر التسريبات.
تبلغ مستشعرات البروبان MPS بدقة من 0٪ إلى 100٪ LEL ولا تتطلب أي صيانة ميدانية على مدار عمرها المتوقع من 10 إلى 15 عامًا. تدمج المستشعرات القياسات في الوقت الفعلي والتعويض البيئي المدمج لدرجة الحرارة والضغط والرطوبة. بالإضافة إلى ذلك ، فهي بطبيعتها محصنة ضد الانجراف أو الاضمحلال أو السم من الملوثات ، حسبما قالت الشركة.
تستخدم مستشعرات التدفق بشكل عام لقياس كمية ومعدل تدفق سائل أو غاز. تقدم Posifa Technologies دقتها العالية سلسلة PLF2000 من مجسات تدفق السائل لقياس المياه كبديل لأجهزة استشعار تدفق التوربينات الميكانيكية. قياس معدلات التدفق حتى 700 مل / دقيقة (PLF2105) و 10 لتر / دقيقة (PLF2135) ، توفر الأجهزة أوقات استجابة سريعة للغاية تبلغ 5 مللي ثانية بشكل نموذجي وتعمل على مدى درجة حرارة تتراوح بين 5 درجات مئوية و 75 درجة مئوية.
مستشعرات تدفق السائل PLF2000 من Posifa (الصورة: Posifa Technologies)
تمت معايرة أجهزة سلسلة PLF2000 في المصنع للحصول على المياه بحد أدنى 5٪ ودقة نموذجية 3٪ لحساب الحجم. تتوافق المستشعرات مع NSF / ANSI 61: مكونات نظام مياه الشرب - التأثيرات الصحية ويمكن استخدامها بأمان في أجهزة المياه والمشروبات. تحتوي السلسلة أيضًا على ثنائي رقمي I2C وإخراج الجهد لمرونة أكبر.
تتميز المستشعرات الجديدة بقوالب التدفق الحراري من Posifa من الجيل الثالث ، والتي تستخدم زوجًا من الأنابيب الحرارية لاكتشاف التغيرات في التدرج الحراري الناتج عن التدفق الكتلي. قال Posifa إن هذا يوفر نسبة إشارة إلى ضوضاء ممتازة وتكرارًا بنسبة 0.5 ٪ FS ، كما أن هيكل العزل الحراري للحالة الصلبة على قالب المستشعر يلغي الحاجة إلى تجويف السطح أو الغشاء الهش المستخدم في التقنيات المنافسة. تتيح هذه الميزات وضع المستشعرات مباشرة في مسار تدفق السائل بأقل قدر ممكن من التغليف للحصول على حساسية أعلى.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن قالب المستشعر لا يعيق مسار التدفق ، كما قالت الشركة ، مما يسمح بأقل مقاومة للتدفق ويجعل من الممكن تدوير السائل عبر الجاذبية أو المرجل أو المضخة منخفضة الطاقة.