I sensori svolgono un ruolo importante nelle applicazioni industriali: misurazione, monitoraggio e rilevamento di un numero qualsiasi di sostanze o processi. Man mano che sempre più fabbriche implementano sistemi avanzati di automazione e controllo come parte di Industry 4.0 e miglioramenti dell'automazione e della connettività IoT industriale, i sensori stanno diventando più intelligenti e offrono nuove funzionalità.
L'industriale globale sensore si prevede che il mercato raggiungerà i 35.5 miliardi di dollari entro il 2027, rispetto ai 18.8 miliardi di dollari del 2019, secondo Ricerche di mercato alleate. I principali fattori che guidano la crescita sono l'IoT e l'Industria 4.0, nonché l'ascesa dell'automazione industriale, derivanti dalle informazioni sui parametri critici fornite da questi sensori che hanno un grande impatto su processi e sistemi.
Esiste una varietà di sensori utilizzati nelle applicazioni industriali. Questi includono sensori di prossimità, pressione, movimento, vibrazione, ambiente, livello, flusso, umidità, gas e temperatura. Svolgono tutti un ruolo fondamentale nel garantire che processi e sistemi funzionino senza errori. Di seguito è riportato un campione di diversi tipi di sensori che offrono miglioramenti delle prestazioni e nuove funzionalità per applicazioni industriali.
Balluff Inc. ne ha recentemente lanciati due sensori fotoelettrici che forniscono il rilevamento del monitoraggio delle condizioni. Affermando capacità mai viste in precedenza sul mercato, i due nuovi sensori offrono molte funzionalità programmabili, nonché il monitoraggio delle condizioni e le funzionalità IO-Link avanzate del portafoglio di sistemi di automazione e monitoraggio intelligenti (SAMS) di Balluff. Questo portafoglio è progettato per eliminare i tempi di inattività semplificando la risoluzione dei problemi, la sostituzione e la configurazione delle macchine, ha affermato la società.
Sensori fotoelettrici Balluff BOS0285 / BOS0286 (Immagine: Balluff)
Le nuove aggiunte sono il sensore a tasteggio BOS0285 con triangolazione e luce rossa laser, che lo rende adatto per il rilevamento di piccole parti grazie alla soppressione dello sfondo e il sensore retroflettivo BOS0286 con un LED, in grado di rilevare in modo affidabile oggetti chiari. I sensori BOS0285 e BOS0286 offrono campi di rilevamento rispettivamente di 30–250 mm e 8 metri.
Attraverso il software di gestione del dispositivo, questi sensori forniscono dati interni e ambientali in tempo reale, inclusi monitoraggio della temperatura, umidità relativa, rilevamento dell'inclinazione e monitoraggio delle vibrazioni.
I sensori offrono quattro modalità operative per il rilevamento di oggetti: accensione / spegnimento standard, modalità velocità, modalità trasparente per il rilevamento di materiali trasparenti come il vetro e modalità di rilevamento avanzata. La qualità del segnale del sensore viene visualizzata sui LED sul sensore e le ore di funzionamento e le funzioni temporali sono disponibili utilizzando IO-Link. Un secondo LED fornisce informazioni diagnostiche.
Entrambi i sensori sono stati progettati per applicazioni impegnative, in particolare quelle che si trovano nell'industria alimentare e nelle applicazioni generali di automazione di fabbrica in cui vengono utilizzati fluidi aggressivi e alta pressione per la pulizia. Hanno la certificazione Ecolab e le classificazioni IP67 e IP69K. Inoltre, questi sensori hanno superato il test Washdown Plus, che simula oltre 1,000 cicli di lavaggio.
Un'altra serie di sensori fotoelettrici volta a ridurre al minimo i requisiti di manutenzione è il Serie E3AS-HL di sensori fotoelettrici CMOS di Omron Automation Americas. La nuova serie aggiunge la funzionalità di soppressione del primo piano e dello sfondo per consentire ai sensori di rilevare con precisione l'oggetto e sono configurabili tramite IO-Link. Con IO-Link, la serie E3AS-HL può comunicare i valori di distanza in millimetri ed essere appresa da remoto per impostare le soglie di rilevamento. È anche possibile il monitoraggio dell'uscita.
Sensori fotoelettrici CMOS E3AS-HL di Omron Automation (Immagine: Omron Automation Americas)
I sensori forniscono un rilevamento stabile anche quando gli oggetti variano grazie alla matrice di immagini CMOS la tecnologia e la possibilità di utilizzare un modello a fascio lineare o a fascio spot, ha affermato Omron. I sensori gestiscono il rilevamento di piccole parti per la maggior parte delle applicazioni e presentano uno spot di piccole dimensioni per i modelli con distanza di rilevamento di 500 mm e 150 mm. Le distanze di rilevamento sono 35–500 mm o 35–150 mm.
Ciò è particolarmente vantaggioso nelle complesse linee di produzione in cui i sensori tradizionali spesso richiedono regolazioni da parte dell'utente per adattarsi alla forma di un oggetto o richiedono un cambio quando l'opacità, il colore o il motivo dell'oggetto cambiano.
Omron ha affermato che la sua esclusiva tecnologia di rilevamento riduce significativamente l'influenza dei modelli di colore, della lucentezza e della forma per fornire un rilevamento affidabile nelle mutevoli esigenze di produzione.
La serie E3AS-HL è dotata di un meccanismo di apprendimento che semplifica la configurazione, con un display OLED che fornisce informazioni di stato visibili e chiare. I sensori offrono una varietà di opzioni di insegnamento, tra cui l'insegnamento di oggetti a due punti, l'insegnamento della soppressione dello sfondo (BGS), l'insegnamento della soppressione del primo piano (FGS) e un'impostazione della finestra sia per FGS che per BGS.
I sensori E3AS-HL sono realizzati in acciaio inossidabile SUS316L e sono adatti per l'uso in ambienti difficili con classificazione IP67 e IP69K.
Accelerometro triassiale di TE (Immagine: TE Connectivity)
Non c'è dubbio che i tempi di fermo dei macchinari possono essere costosi. Ciò significa che i sensori sono necessari per monitorare lo stato di salute dei macchinari. Di TE Connectivity Accelerometro triassiale 830M1 offre un rilevamento avanzato dell'accelerazione integrato per il monitoraggio dello stato della macchina. Il sensore piezoelettrico può misurare l'accelerazione su tre assi (X, Y e Z).
Alloggiato in un contenitore LCC ermetico, il sensore montabile su PCB consente l'installazione di un singolo pacchetto, invece di tre, per risparmiare sui costi e sullo spazio. Un sensore di temperatura RTD è incluso nella confezione nel caso in cui l'applicazione richieda sia un segnale di sensore di vibrazione che di temperatura.
Si dice che il sensore 830M1 offra un'eccellente larghezza di banda di misurazione, con un'ampia risposta in frequenza fino a 15 kHz. È disponibile in gamme dinamiche da ± 25 ga ± 2,000 ge è adatto per macchine rotanti sia a bassa che ad alta velocità. Oltre al monitoraggio dello stato di salute della macchina, altre applicazioni includono installazioni di manutenzione predittiva, monitoraggio integrato delle vibrazioni, monitoraggio di urti e urti e installazioni di cuscinetti.
Presentando un innovativo design due in uno, l'alta precisione di First Sensor Sensori di pressione differenziale a microflusso LHD ULTRA combina due elementi di rilevamento con diversi intervalli di pressione in un unico alloggiamento. I sensori di pressione, basati sulla misurazione termica dei microflussi, offrono un intervallo di pressione massimo fino a 5,000 Pa.
Questa è la prima volta che l'azienda combina due canali di microflusso calorimetrici e due elementi sensori su un singolo chip. Un elemento di rilevamento garantisce una misurazione precisa di basse pressioni differenziali con alta risoluzione, mentre l'altro è ottimizzato per la pressione nel campo di misurazione superiore. Ciò consente agli utenti di condurre misurazioni ad alta precisione negli intervalli inferiore o superiore delle loro applicazioni di pressione.
I sensori di pressione basati sul flusso offrono un totale di tre intervalli di pressione: 1,250 Pa, 2,500 Pa e 5,000 Pa. Tutti i modelli sono disponibili nelle versioni unidirezionale e bidirezionale.
La serie dispone anche di un convertitore analogico-digitale a 16 bit per gli intervalli di pressione superiore e inferiore. Un controller integrato a 24 bit fornisce risultati di misurazione precisi sull'intero intervallo di misurazione dinamico.
Altre caratteristiche includono un'impedenza di flusso estremamente elevata in combinazione con una bassa perdita di flusso, che si traduce in un'elevata resistenza a polvere e umidità. Anche nelle applicazioni con connessioni di tubi lunghi, la risposta e la precisione del sensore rimangono invariate, ha affermato l'azienda.
La serie vanta un'eccellente stabilità di offset e a lungo termine grazie alla compensazione brevettata dell'offset in tempo reale e alla tecnologia di linearizzazione. La precisione complessiva è tipicamente dell'1.5% del valore misurato sull'intero intervallo dall'1% al 100% del valore di fondo scala. La riproducibilità dell'offset è ± 0.02 Pa all'anno.
I sensori LHD ULTRA sono adatti per applicazioni di misurazione del flusso in cui è necessario un alto grado di precisione per misurazioni di bassa pressione differenziale, ha affermato la società. I sensori sono dotati di un barometro a bordo per la compensazione della pressione di modo comune in tempo reale opzionale. Ciò consente la selezione della misurazione della portata massica o volumetrica senza la necessità di un dispositivo di riferimento della pressione ambiente esterno. Sono disponibili un connettore FFT a fattore di forma ridotto e un cavo a nastro opzionali.
Oltre al sensore barometrico, ogni modello LHD ULTRA è dotato di un'uscita I²C o SPI digitale linearizzata e di un sensore di temperatura integrato su chip. Questa serie può essere utilizzata in una vasta gamma di applicazioni, dalla tecnologia medica alle applicazioni HVAC e di controllo del flusso di volume in ambienti industriali al monitoraggio di filtri ad alta precisione.
Sensore di gas refrigerante R-290 di NevadaNano (Immagine: NevadaNano)
Un fornitore di tecnologia dei sensori di rilevamento dei gas, NevadaNano Systems ha introdotto l'R-290 sensore di gas refrigerante per rilevare perdite in una vasta gamma di applicazioni. Utilizzando la tecnologia MPS (Molecular Property Spectrometer) dell'azienda, il sensore di gas R-290 rileva le perdite di propano in applicazioni come HVAC & R, sistemi di refrigerazione, asciugatrici e distributori automatici.
Il propano R-290 sta emergendo come una delle principali alternative ai refrigeranti idrofluorocarburi con un elevato potenziale di riscaldamento globale (GWP), ha affermato la società. L'R-290 ha un GWP di 3, contro più di 3,900 per un refrigerante R410.
Se si verificano perdite nelle unità R-290, che sono completamente sigillate e autonome, e sono esposte a una fonte di accensione, possono causare incendi, richiedendo quindi il rilevamento anche delle più piccole perdite, ha affermato NevadaNano.
I sensori di propano MPS riportano accuratamente da 0% a 100% LEL e non richiedono manutenzione sul campo per la loro durata prevista di 10-15 anni. I sensori integrano misurazioni in tempo reale e compensazione ambientale incorporata per temperatura, pressione e umidità. Inoltre, sono intrinsecamente immuni alla deriva, al decadimento o al veleno da contaminanti, ha affermato la società.
I sensori di flusso sono generalmente utilizzati per misurare la quantità e la portata di un liquido o di un gas. Posifa Technologies offre la sua alta precisione Serie PLF2000 di sensori di flusso di liquido per la misurazione dell'acqua in sostituzione dei sensori di flusso meccanici a turbina. Misurando velocità di flusso fino a 700 mL / min (PLF2105) e 10 L / min (PLF2135), i dispositivi offrono tempi di risposta estremamente rapidi di 5 ms tipici e funzionano in un intervallo di temperatura compreso tra 5 ° C e 75 ° C.
Sensori di flusso di liquido PLF2000 di Posifa (Immagine: Posifa Technologies)
I dispositivi della serie PLF2000 sono calibrati in fabbrica per l'acqua con un minimo del 5% e una precisione tipica del 3% per il calcolo del volume. I sensori sono conformi a NSF / ANSI 61: Componenti del sistema di acqua potabile - Effetti sulla salute e possono essere utilizzati in modo sicuro in apparecchi per l'acqua e le bevande. La serie dispone anche di dual digital I2C e uscita in tensione per una maggiore flessibilità.
I nuovi sensori sono dotati della matrice di flusso termico MEMS di terza generazione di Posifa, che utilizza una coppia di termopile per rilevare i cambiamenti nel gradiente di temperatura causati dal flusso di massa. Ciò fornisce un eccellente rapporto segnale-rumore e una ripetibilità dello 0.5% FS, ha affermato Posifa, e la struttura di isolamento termico a stato solido sul die del sensore elimina la necessità di una cavità superficiale o di una membrana fragile utilizzata nelle tecnologie concorrenti. Queste caratteristiche consentono di posizionare i sensori direttamente nel percorso del flusso del liquido con un imballaggio minimo per una maggiore sensibilità.
Inoltre, la matrice del sensore non ostruisce il percorso del flusso, ha affermato l'azienda, il che consente una resistenza al flusso minima e consente la circolazione del liquido per gravità, una caldaia o una pompa a bassa potenza.