At vælge de rigtige industrielle sensorer til et produkt

Industrisensorer spiller en afgørende rolle i industrielle sammenhænge, hvor de omdanner fysiske parametre til signaler, der kan bruges til en lang række anvendelser. Så hvordan kan designeren sikre sig, at den rigtige industrielle sensor vælges til et produkt?

Industrielle sensorer er enheder, der bruges til at overvåge, måle og registrere ændringer i miljø- eller driftsforhold i industrielle omgivelser. Disse sensorer omdanner fysiske variabler som temperatur, tryk, vibrationer, nærhed, lys, fugtighed eller kemiske egenskaber til signaler, der kan måles, analyseres eller overvåges af et system eller en controller. De data, der indsamles af disse sensorer, er afgørende for at automatisere processer, forbedre sikkerheden og øge effektiviteten på tværs af forskellige industrier som produktion, energi, bilindustri, rumfart og meget mere.

Figur 1: En optisk sensor installeret på et transportbånd på en fabrik. (Billedkilde: Adobe Stock)

Industrielle sensorers nøglerolle

Den nøglerolle, som industrielle sensorer spiller, kan ikke undervurderes. Disse enheder er afgørende for at muliggøre automatisering, sikkerhed, kvalitetskontrol og meget mere i industrielle sammenhænge.

Industrielle sensorer er en integreret del af automatiseringen af processer, så maskiner og systemer kan fungere med minimal menneskelig indgriben. De hjælper med at sikre præcision og konsistens i operationer som samlebånd, robotsystemer og pakkeprocesser.

Ved at overvåge udstyrets tilstand, f.eks. vibrationer, temperatur eller tryk, kan sensorer give tidlige advarsler om potentielle udstyrssvigt, hvilket muliggør forebyggende vedligeholdelse og reducerer uplanlagt nedetid.

Sensorer kan også sikre, at produktionsprocesser lever op til de krævede standarder ved at overvåge variabler som temperatur, tryk og dimensionsnøjagtighed. Optiske sensorer kan f.eks. måle produktdimensioner for at sikre ensartet kvalitet.

I farlige miljøer kan disse funktioner være afgørende for at opdage usikre forhold, såsom gaslækager eller overskydende varme, og udløse alarmer eller sikkerhedsmekanismer for at forhindre ulykker.

Ved at overvåge faktorer som temperatur, energiforbrug eller væskeniveauer kan sensorer hjælpe med at optimere processer og reducere spild og energiforbrug.

Derudover kan industrielle sensorer muliggøre realtidsovervågning af en lang række industrielle processer og sende data ind i kontrolsystemer til rettidige justeringer og optimeringer, hvilket hjælper med at sikre en jævn og effektiv drift.

Figur 2: En vibrationssensor, der bruger magnetisme til detektering. (Billedkilde: Adobe Stock)

Problemet med at finde den rigtige industrielle sensor til et produkt

Med så mange forskellige industrisensorer at vælge imellem kan det ofte vise sig at være en kompleks opgave at vælge de rigtige industrisensorer til et produkt.

En af de største vanskeligheder er at få klar, omfattende dokumentation for industrielle sensorer. Forskellige producenter kan ofte give forskellige niveauer af detaljer, hvilket gør det vanskeligt at sammenligne specifikationer direkte. Dokumentationen kan nogle gange være alt for teknisk eller mangle praktiske oplysninger, hvilket gør det svært at forstå, hvordan sensoren integreres med eksisterende systemer eller fungerer under specifikke forhold. Derudover er produktdokumentationen i nogle tilfælde ikke opdateret til at afspejle nyere modeller eller firmwareopdateringer, eller den kan være svær at finde på producentens hjemmeside.

De mange forskellige kommunikationsprotokoller i industrielle miljøer udgør ofte et andet problem, når man skal vælge sensorer. Industrielle miljøer kan være afhængige af en række forskellige protokoller som Modbus, PROFINET, EtherNet/IP eller andre. Nogle sensorer understøtter måske ikke bestemte protokoller, hvilket skaber uoverensstemmelse med de eksisterende kontrolsystemer eller kræver dyre og tidskrævende ændringer. Der er også problemet med interoperabilitet, og det er afgørende at sikre, at den valgte sensor kan kommunikere effektivt med eksisterende hardware og software. I nogle tilfælde kan det være nødvendigt med ekstra hardware (som gateways eller konvertere) for at gøre sensoren kompatibel med systemet, hvilket komplicerer integrationen yderligere.

Integration med IO-Link er et andet af disse problemer, da kommunikationsstandarden er relativt ny for sensorer og aktuatorer. Selv om det giver betydelige fordele, kan det være forbundet med nogle udfordringer at indføre det. En stejl indlæringskurve, begrænset tilgængelighed af videnressourcer og integration i ældre systemer er blot nogle få eksempler.

Endelig er der altid problemet med at finde en forhandler, der har et tilstrækkeligt lager af de nødvendige sensorer. Denne udfordring er særlig presserende i brancher, der opererer med lean lagermodeller eller kræver just-in-time-produktion.

Heldigvis skiller DigiKey sig ud på markedet for industrisensorer ved at tilbyde et omfattende udvalg af sensorer af høj kvalitet fra branchens førende leverandører. Dette vil blive uddybet senere i artiklen.

Figur 3: En optisk sensor, der bruges i et automatiseret maskinvision-inspektionsværktøj. (Billedkilde: Adobe Stock)

Hvad du skal prioritere, når du vælger en industrisensor

Når man skal vælge en industrisensor, kan det forenkle processen at følge et struktureret beslutningshierarki og sikre, at den valgte sensor opfylder applikationens krav. Generelt kan man følge et beslutningshierarki, der ser nogenlunde sådan ud:

• Sensortype - Hvad skal sensoren registrere?
• Sensorcertificeringer - Skal sensoren overholde specifikke certificeringer eller standarder?
• Evne til at kommunikere - Har sensoren mulighed for at kommunikere med eksisterende automatiseringsinfrastruktur?
• Lagerbeholdning og tilgængelighed - Er sensoren let tilgængelig, hvad er leveringstiderne, er der supporttjenester til rådighed?
• Pris - Er prisen på sensoren omkostningseffektiv med hensyn til startomkostninger, samlede ejeromkostninger og investeringsafkast for projektet?

Hvis man følger denne struktur, når man vælger en industrisensor, kan det hjælpe kunderne med at indsnævre mulighederne og finde de bedst egnede sensorer, der opfylder de tekniske krav, overholder certificeringer, kan integreres, er let tilgængelige og ikke koster en formue.

DigiKey-tilbuddet

DigiKey tilbyder en bred vifte af industrielle sensorer, der passer til næsten ethvert behov. Det omfattende udvalg af magnetiske, nærheds-, tryk- og optiske sensorer omfatter store navne 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. (Billedkilde: Honeywell)

Honeywells hastighedssensorer i SNG-S-serien er et godt eksempel på DigiKeys sortiment af magnetiske sensorer med en specialdesignet IC og en permanent magnet, der er indkapslet i robuste pakker af probetypen. Disse sensorer registrerer ændringer i magnetens fluxtæthed, når den nærmer sig jernholdigt metal, og leverer et digitalt pulsoutput med en frekvens, der er proportional med et tandhjuls hastighed. Sensorens ydeevne afhænger af faktorer som målmateriale, geometri, hastighed, afstand mellem sensor og mål og temperatur. SNG-S-serien har et bredt driftstemperaturområde på -40 °C til +140 °C, er ufølsom over for vinkeldrejning under montering og er miljøtæt med en IP69K-klassificering. Derudover har den en robust immunitet over for elektrisk støj på op til 100 V/m, nul-hastighedsdetektering, højfrekvent skiftefunktion fra 0 Hz til 15 kHz og en O-ringstætning for sikker montering. Sensorerne er kompatible med forsyningsspændinger fra 4,5 V til 24 V og er CE-certificerede.

Figur 5: Radarsensoren K50RF-8060-LDQ fra Banner Engineering. (Billedkilde: Banner Engineering)

Banner Engineerings K50R R-GAGE radarsensorserie fremhæver en af DigiKeys omfattende serier af nærhedssensorer, der tilbyder en robust og omkostningseffektiv løsning til både indendørs og udendørs miljøer. Disse sensorer fås i 40° x 30°-modeller med en præcision, der kan sammenlignes med ultralydssensorer, og 80° x 60°-modeller med en bredere dækning, og de er ideelle til anvendelser som automatisk styrede køretøjer (AGV'er), styring af tankniveauer og registrering af køretøjer ved ladestationer til elbiler. K50R-serien tilbyder enkel integration via Banner Measurement Sensor-software og har dobbelt diskrete og analoge udgangsmuligheder med forskelligt monteringstilbehør til fleksibel installation. Med en IP67-klassificering er sensorerne beskyttet mod regn, sne, tåge, damp, vind og sollys, hvilket sikrer fremragende drift i ethvert miljø. De er immune over for støv, snavs og damp, har minimale temperatureffekter for stabile målinger og tilbyder et bredt måleområde på 5 m med en kort dødzone på 50 mm. Derudover giver de mulighed for tæt montering af flere sensorer uden interferens, takket være fraværet af krydstale.

Figur 6: Endress+Hausers kompakte tryktransmittere i Cerabar PMC21-serien. (Billedkilde: Endress+Hauser)

Endress+Hausers kompakte tryktransmittere i Cerabar PMC21-serien har keramiske, oliefrie sensorer, der er designet til at være holdbare og modstandsdygtige over for trykstød. Deres keramiske celler udmærker sig i lavtryks- og vakuumapplikationer. PMC21-serien måler både absolut- og manometertryk fra 100 mbar til 40 bar. Kommunikationen foregår primært via et 4 mA til 20 mA-signal, der tilsluttes via et M12- eller ventilstik. Sensorområdet og procestilslutningen skal skræddersys til at opfylde specifikke applikationsbehov. Disse transmittere er bygget til de krævende miljøer i procesindustrien og har en indtrængningsbeskyttelse på op til IP68, en meget holdbar Ceraphire-membran og et hus i 316L rustfrit stål. Med flere certificeringer, herunder godkendelser til farlige områder og brug på havet, er de velegnede til en lang række anvendelser. Brugerne nyder godt af enhedernes brugervenlighed, høje ydeevne, langsigtede stabilitet og overlegne materialekvalitet.

DigiKey har også et fantastisk udvalg af optiske sensorer til sine kunder, f.eks. Pepperl+Fuchs' VOC-industrielle eventkamera eller CLV69x-serien fra SICK.

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

Det industrielle eventkamera VOC fra Pepperl+Fuchs er designet til hændelsesstyret videooptagelse i op til 60 sekunder før og efter et udløsende signal, hvilket muliggør målrettet fjerndiagnosticering og automatisk dokumentation. Kameraet optager video, når der opstår en funktionsfejl, en foruddefineret status eller en proces, med automatisk tidsstempling og en User Datagram Protocol-grænseflade til dynamiske tekstoverlejringer, hvilket gør det hurtigt og nemt at hente filer. Det er ideelt til overvågning af automatiserede høje lagre og sikkerhedsapplikationer og har en webgrænseflade til adgang til videofiler og live-streams, en video-ringbuffer til automatisk optagelse og triggere via UDP, REST API eller digitalt hardwareinput til integration. Kameraet understøtter monteringsafstande fra 0,05 m til uendeligt, tilbyder opløsninger på op til 1280 x 720 (HD) og kan gemme op til 10.000 hændelser på et 8 GB microSD-kort. Det kører på 18 VDC til 28 VDC og bruger protokoller som TCP/IP, HTTP, FTP og RTSP med en IP65-beskyttelsesgrad.

Figur 8: CLV690-1000 (til venstre) og CLV691-0000 (til højre) fra SICK. (Billedkilde: SICK)

SICK's CLV69x-serie af stregkodescannere kommer med indbygget SMART+ kodegenopbygningsteknologi, så enheden kan læse selv forurenede og beskadigede stregkoder. Disse fastmonterede 1D-stregkodescannere giver en fremragende læseydelse, højhastighedsbehandling og høj nøjagtighed med en autofokusfunktion, der bruger indbygget afstandsmåling til højdeuafhængig kodelæsning inden for scanningsfeltet. Derudover sikrer det brugervenlige SOPAS ET-operativsystem enkel parameterisering. Med integreret sporing kan scanneren styre standardapplikationer uden at kræve en ekstra systemcontroller. Dens innovative tilslutningsmuligheder, herunder indbygget parameterlagring, giver mulighed for hurtig udskiftning af scanneren og nem integration på tværs af forskellige applikationer. Nøglefunktionerne omfatter autofokus i realtid med stor dybdeskarphed, fleksibel cloning plug-teknologi, CAN-, Ethernet- og seriel kommunikation samt avancerede sorterings-, filtrerings- og logiske funktioner. Et integreret LED-søjlediagram med trykknapper øger brugervenligheden.

Konklusion

DigiKeys brede udvalg af industrisensorer sikrer, at kunderne finder den rigtige sensor til deres specifikke behov, hvilket giver uovertruffen værdi i automatiseringsbranchen. SICK og Banner er kendt for deres avancerede sensorer og innovative bidrag til IoT-integration. Pepperl+Fuchs udmærker sig inden for sensorkommunikation, mens Endress+Hauser er førende inden for måleinstrumenter, især til tryk- og væskemåling. Selv om Honeywell er en mindre aktør, tilbyder de specialiserede sensorer, der forbedrer DigiKeys mangfoldige portefølje, som er mere omfattende end nogen af konkurrenternes.