Cảm biến đóng một vai trò lớn trong các ứng dụng công nghiệp: đo lường, giám sát và phát hiện bất kỳ số lượng chất hoặc quá trình nào. Khi ngày càng có nhiều nhà máy triển khai các hệ thống tự động hóa và điều khiển tiên tiến như một phần của Công nghiệp 4.0 và các cải tiến kết nối và tự động hóa IoT công nghiệp, các cảm biến ngày càng trở nên thông minh hơn và cung cấp các khả năng mới.
Công nghiệp toàn cầu cảm biến thị trường dự kiến sẽ đạt 35.5 tỷ đô la vào năm 2027, tăng từ 18.8 tỷ đô la vào năm 2019, theo Nghiên cứu thị trường đồng minh. Các yếu tố lớn nhất thúc đẩy tăng trưởng là IoT và Công nghiệp 4.0, cũng như sự gia tăng của tự động hóa công nghiệp, xuất phát từ thông tin tham số quan trọng mà các cảm biến này cung cấp có tác động lớn đến các quy trình và hệ thống.
Có nhiều loại cảm biến được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp. Chúng bao gồm cảm biến độ gần, áp suất, chuyển động, rung, môi trường, mức, dòng chảy, độ ẩm, khí và nhiệt độ. Tất cả chúng đều thực hiện một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo rằng các quy trình và hệ thống đang chạy không có lỗi. Dưới đây là mẫu của một số loại cảm biến cung cấp các cải tiến về hiệu suất và các khả năng mới cho các ứng dụng công nghiệp.
Balluff Inc. gần đây đã tung ra hai cảm biến quang điện cung cấp cảm biến giám sát điều kiện. Tuyên bố về khả năng chưa từng thấy trên thị trường trước đây, hai cảm biến mới cung cấp nhiều tính năng có thể lập trình cũng như theo dõi tình trạng và các tính năng IO-Link nâng cao trong danh mục Hệ thống Giám sát và Tự động Thông minh (SAMS) của Balluff. Công ty cho biết danh mục đầu tư này được thiết kế để loại bỏ thời gian chết bằng cách đơn giản hóa việc khắc phục sự cố, chuyển đổi và thiết lập máy móc.
Cảm biến quang điện BOS0285 / BOS0286 của Balluff (Ảnh: Balluff)
Các bổ sung mới là cảm biến khuếch tán BOS0285 với phép đo tam giác và ánh sáng đỏ laser, làm cho nó phù hợp để phát hiện từng phần nhỏ nhờ triệt tiêu nền và cảm biến phản xạ BOS0286 với đèn LED, có thể phát hiện các vật thể rõ ràng một cách đáng tin cậy. Cảm biến BOS0285 và BOS0286 cung cấp phạm vi cảm biến lần lượt là 30–250 mm và 8 mét.
Thông qua phần mềm quản lý thiết bị, các cảm biến này cung cấp dữ liệu bên trong và môi trường theo thời gian thực, bao gồm giám sát nhiệt độ, độ ẩm tương đối, phát hiện độ nghiêng và giám sát rung động.
Các cảm biến cung cấp bốn chế độ hoạt động để phát hiện đối tượng: bật / tắt tiêu chuẩn, chế độ tốc độ, chế độ trong suốt để phát hiện các vật liệu trong suốt như kính và chế độ phát hiện nâng cao. Chất lượng tín hiệu của cảm biến được hiển thị trên đèn LED trên cảm biến và các chức năng thời gian và giờ hoạt động có sẵn bằng IO-Link. Đèn LED thứ hai cung cấp thông tin chẩn đoán.
Cả hai cảm biến đều được thiết kế cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe, đặc biệt là những ứng dụng được tìm thấy trong ngành công nghiệp thực phẩm và các ứng dụng tự động hóa nhà máy nói chung, trong đó phương tiện tích cực và áp suất cao được sử dụng để làm sạch. Chúng có chứng nhận Ecolab cũng như xếp hạng IP67 và IP69K. Ngoài ra, các cảm biến này đã vượt qua thử nghiệm Washdown Plus, mô phỏng hơn 1,000 chu kỳ giặt.
Một loạt cảm biến quang điện khác nhằm mục đích giảm thiểu các yêu cầu bảo trì là Dòng E3AS-HL của cảm biến quang điện CMOS từ Omron Automation Americas. Loạt ảnh mới bổ sung chức năng triệt tiêu nền trước và hậu cảnh để cho phép các cảm biến phát hiện chính xác đối tượng và chúng có thể định cấu hình thông qua IO-Link. Với IO-Link, Dòng E3AS-HL có thể giao tiếp các giá trị khoảng cách tính bằng milimét và được dạy từ xa để đặt ngưỡng phát hiện. Giám sát đầu ra cũng có thể.
Cảm biến quang điện E3AS-HL CMOS của Omron Automation (Ảnh: Omron Automation Americas)
Cảm biến cung cấp khả năng phát hiện ổn định ngay cả khi các vật thể thay đổi nhờ mảng hình ảnh CMOS của chúng công nghệ và tùy chọn sử dụng mô hình chùm tia vạch hoặc chùm tia điểm, Omron cho biết. Cảm biến xử lý việc phát hiện các bộ phận nhỏ cho hầu hết các ứng dụng và có kích thước điểm nhỏ cho các mẫu có khoảng cách phát hiện 500 mm và 150 mm. Khoảng cách phát hiện là 35–500 mm hoặc 35–150 mm.
Điều này đặc biệt có lợi trong các dây chuyền sản xuất đầy thử thách, trong đó các cảm biến truyền thống thường yêu cầu người dùng điều chỉnh để phù hợp với hình dạng của đối tượng hoặc yêu cầu thay đổi khi độ mờ, màu sắc hoặc kiểu của đối tượng thay đổi.
Omron cho biết công nghệ cảm biến độc đáo của họ làm giảm đáng kể ảnh hưởng của các mẫu màu, độ bóng và hình dạng để cung cấp khả năng phát hiện đáng tin cậy trong các yêu cầu sản xuất thay đổi.
Dòng E3AS-HL có cơ chế dạy học giúp thiết lập dễ dàng, với màn hình OLED cung cấp thông tin trạng thái hiển thị và rõ ràng. Các cảm biến cung cấp nhiều tùy chọn giảng dạy, bao gồm giảng dạy đối tượng hai điểm, giảng dạy triệt tiêu nền (BGS), giảng dạy triệt tiêu nền trước (FGS) và cài đặt cửa sổ cho cả FGS và BGS.
Cảm biến E3AS-HL được chế tạo bằng thép không gỉ SUS316L và phù hợp để sử dụng trong môi trường khắc nghiệt với xếp hạng IP67 và IP69K.
Máy đo gia tốc ba trục của TE (Hình ảnh: Kết nối TE)
Không nghi ngờ gì rằng thời gian ngừng hoạt động của máy móc có thể gây tốn kém. Điều này có nghĩa là cần phải có các cảm biến để theo dõi tình trạng của máy móc. TE Connectivity's Máy đo gia tốc ba trục 830M1 cung cấp cảm biến gia tốc nhúng nâng cao để theo dõi tình trạng máy. Cảm biến áp điện có thể đo gia tốc theo ba trục (X, Y và Z).
Được đặt trong một gói LCC kín, cảm biến có thể gắn PCB cho phép lắp đặt một gói duy nhất, thay vì ba, để tiết kiệm chi phí và không gian. Một cảm biến nhiệt độ RTD được bao gồm trong gói trong trường hợp ứng dụng yêu cầu cả tín hiệu cảm biến nhiệt độ và rung động.
Cảm biến 830M1 được cho là cung cấp băng thông đo tuyệt vời, với đáp tuyến tần số rộng lên đến 15 kHz. Nó có sẵn trong phạm vi động từ ± 25 g đến ± 2,000 g và phù hợp cho cả máy quay tốc độ thấp và tốc độ cao. Ngoài theo dõi tình trạng máy móc, các ứng dụng khác bao gồm cài đặt bảo trì dự đoán, giám sát rung động nhúng, giám sát va đập và sốc và lắp đặt ổ trục.
Chào hàng thiết kế hai trong một sáng tạo, độ chính xác cao của Cảm biến thứ nhất Cảm biến chênh lệch áp suất vi dòng LHD ULTRA kết hợp hai yếu tố cảm biến với các dải áp suất khác nhau trong một vỏ duy nhất. Các cảm biến áp suất, dựa trên phép đo nhiệt của các dòng vi lượng, cung cấp phạm vi áp suất tối đa lên đến 5,000 Pa.
Đây là lần đầu tiên công ty kết hợp hai kênh vi dòng nhiệt lượng và hai phần tử cảm biến trên một con chip duy nhất. Một phần tử cảm biến đảm bảo phép đo chính xác các áp suất chênh lệch thấp với độ phân giải cao, trong khi phần tử còn lại được tối ưu hóa cho áp suất trong dải đo phía trên. Điều này cho phép người dùng thực hiện các phép đo chính xác cao trong phạm vi thấp hơn hoặc cao hơn của các ứng dụng áp suất của họ.
Các cảm biến áp suất dựa trên dòng chảy cung cấp tổng cộng ba dải áp suất: 1,250 Pa, 2,500 Pa và 5,000 Pa. Tất cả các mẫu đều có sẵn trong các phiên bản một chiều và hai chiều.
Dòng sản phẩm này cũng có bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang kỹ thuật số 16 bit cho dải áp suất trên và dưới. Bộ điều khiển 24 bit trên bo mạch mang lại kết quả đo chính xác trên toàn bộ dải đo động.
Các tính năng khác bao gồm trở kháng dòng chảy cực cao kết hợp với khả năng rò rỉ dòng chảy thấp, dẫn đến khả năng chống bụi và độ ẩm cao. Công ty cho biết ngay cả trong các ứng dụng có kết nối ống dài, phản ứng và độ chính xác của cảm biến vẫn không thay đổi.
Dòng sản phẩm này khẳng định độ ổn định lâu dài và bù trừ tuyệt vời nhờ công nghệ tuyến tính hóa và bù đắp thời gian thực đã được cấp bằng sáng chế. Độ chính xác tổng thể thường là 1.5% giá trị đo được trên toàn bộ phạm vi từ 1% đến 100% giá trị toàn thang đo. Độ tái lập bù đắp là ± 0.02 Pa mỗi năm.
Công ty cho biết các cảm biến LHD ULTRA rất phù hợp cho các ứng dụng đo lưu lượng trong đó độ chính xác cao là cần thiết ở các phép đo chênh lệch áp suất thấp. Các cảm biến đi kèm với một khí áp kế trên bo mạch để bù áp suất chế độ chung theo thời gian thực tùy chọn. Điều này cho phép lựa chọn phép đo khối lượng hoặc lưu lượng thể tích mà không cần thiết bị tham chiếu áp suất môi trường bên ngoài. Có sẵn đầu nối FFT dạng nhỏ tùy chọn và cáp ruy-băng.
Ngoài cảm biến khí áp, mỗi kiểu máy LHD ULTRA đều được trang bị đầu ra I²C hoặc SPI kỹ thuật số tuyến tính hóa và cảm biến nhiệt độ tích hợp trên chip. Dòng máy này có thể được sử dụng trong một loạt các ứng dụng từ công nghệ y tế đến HVAC và các ứng dụng điều khiển lưu lượng-thể tích trong các cơ sở công nghiệp đến giám sát bộ lọc chính xác cao.
Cảm biến gas lạnh R-290 của NevadaNano (Ảnh: NevadaNano)
Nhà cung cấp công nghệ cảm biến phát hiện khí, NevadaNano Systems đã giới thiệu R-290 cảm biến gas lạnh để phát hiện rò rỉ trong một loạt các ứng dụng. Sử dụng công nghệ Quang phổ kế thuộc tính phân tử (MPS) của công ty, cảm biến khí R-290 phát hiện rò rỉ khí propan trong các ứng dụng như HVAC & R, hệ thống tủ lạnh, máy sấy quần áo và máy bán hàng tự động.
R-290 propane đang nổi lên như một chất thay thế hàng đầu cho chất làm lạnh hydrofluorocarbon có khả năng làm nóng lên toàn cầu cao (GWP), công ty cho biết. R-290 có GWP là 3, so với hơn 3,900 đối với chất làm lạnh R410.
NevadaNano cho biết, nếu rò rỉ xảy ra trong các thiết bị R-290, được đóng kín và khép kín, và tiếp xúc với nguồn bắt lửa, chúng có thể gây ra hỏa hoạn, do đó yêu cầu phát hiện ngay cả những rò rỉ nhỏ nhất.
Các cảm biến propane MPS báo cáo chính xác LEL từ 0% đến 100% và không cần bảo trì tại hiện trường trong thời gian tồn tại dự kiến từ 10 đến 15 năm. Các cảm biến tích hợp các phép đo thời gian thực và tích hợp tính năng bù trừ môi trường cho nhiệt độ, áp suất và độ ẩm. Ngoài ra, chúng vốn có khả năng miễn nhiễm với sự trôi dạt, phân hủy hoặc chất độc từ chất gây ô nhiễm, công ty cho biết.
Cảm biến lưu lượng thường được sử dụng để đo số lượng và tốc độ dòng chảy của chất lỏng hoặc khí. Posifa Technologies cung cấp độ chính xác cao Dòng cảm biến lưu lượng chất lỏng PLF2000 để đo nước thay thế cho cảm biến lưu lượng tuabin cơ học. Đo tốc độ dòng chảy lên đến 700 mL / phút (PLF2105) và 10 L / phút (PLF2135), các thiết bị này cung cấp thời gian phản hồi cực kỳ nhanh, điển hình là 5 ms và hoạt động trong phạm vi nhiệt độ từ 5 ° C đến 75 ° C.
Cảm biến lưu lượng chất lỏng PLF2000 của Posifa (Ảnh: Posifa Technologies)
Các thiết bị dòng PLF2000 được hiệu chuẩn tại nhà máy về nước ở mức tối thiểu 5% và độ chính xác 3% điển hình để tính toán thể tích. Các cảm biến tuân theo NSF / ANSI 61: Các thành phần của hệ thống nước uống - Ảnh hưởng đến sức khỏe và có thể được sử dụng an toàn trong các thiết bị nước và đồ uống. Sê-ri cũng có tính năng I kỹ thuật số kép2C và đầu ra điện áp để linh hoạt hơn.
Các cảm biến mới có khuôn đúc dòng nhiệt MEMS thế hệ thứ ba của Posifa, sử dụng một cặp nhiệt dẻo để phát hiện những thay đổi về gradient nhiệt độ do dòng khối gây ra. Posifa cho biết, điều này mang lại tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu tuyệt vời và độ lặp lại 0.5% FS và cấu trúc cách ly nhiệt trạng thái rắn trên khuôn cảm biến loại bỏ nhu cầu về khoang bề mặt hoặc màng mỏng manh được sử dụng trong các công nghệ cạnh tranh. Các tính năng này cho phép các cảm biến được đặt trực tiếp trong đường dẫn dòng chất lỏng với bao bì tối thiểu để có độ nhạy cao hơn.
Ngoài ra, công ty cho biết, khuôn cảm biến không cản trở đường dẫn dòng chảy, cho phép giảm thiểu lực cản dòng chảy và giúp chất lỏng có thể luân chuyển thông qua trọng lực, lò hơi hoặc máy bơm công suất thấp.