De juiste industriële sensors voor een product kiezen

Industriële sensors spelen een cruciale rol in industriële omgevingen door fysieke parameters om te zetten in signalen die gebruikt kunnen worden voor een groot aantal toepassingen. Dus hoe kan de ontwerper ervoor zorgen dat de juiste industriële sensor wordt gekozen voor een product?

Industriële sensors zijn apparaten die worden gebruikt om veranderingen in omgevings- of operationele omstandigheden in industriële omgevingen te bewaken, meten en detecteren. Deze sensors zetten fysieke variabelen zoals temperatuur, druk, trillingen, nabijheid, licht, vochtigheid of chemische eigenschappen om in signalen die kunnen worden gemeten, geanalyseerd of bewaakt door een systeem of controller. De gegevens die deze sensors verzamelen zijn essentieel voor het automatiseren van processen, het verbeteren van de veiligheid en het verhogen van de efficiëntie in verschillende industrieën zoals productie, energie, auto's, lucht- en ruimtevaart en nog veel meer.

Afbeelding 1: Een optische sensor geïnstalleerd op een transportband in een fabriek. (Bron afbeelding: Adobe Stock)

De sleutelrol van industriële sensors

De sleutelrol die industriële sensors spelen kan niet worden onderschat. Deze apparaten zijn van vitaal belang voor automatisering, veiligheid, kwaliteitscontrole en nog veel meer in industriële omgevingen.

Industriële sensors zijn een integraal onderdeel van het automatiseren van processen, waardoor machines en systemen kunnen werken met minimale menselijke tussenkomst. Ze zorgen voor precisie en consistentie bij bewerkingen zoals assemblagelijnen, robotsystemen en verpakkingsprocessen.

Door apparatuurcondities zoals trillingen, temperatuur of druk te bewaken, kunnen sensors vroegtijdige waarschuwingssignalen geven van mogelijke storingen aan apparatuur, waardoor voorspellend onderhoud mogelijk wordt en ongeplande stilstand wordt beperkt.

Sensors kunnen er ook voor zorgen dat productieprocessen voldoen aan de vereiste normen door variabelen zoals temperatuur, druk en maatnauwkeurigheid te controleren. Optische sensors kunnen bijvoorbeeld productafmetingen meten om een consistente kwaliteit te garanderen.

In gevaarlijke omgevingen kunnen deze functies belangrijk zijn bij het detecteren van onveilige omstandigheden, zoals gaslekken of oververhitting, en alarmen of veiligheidsmechanismen activeren om ongelukken te voorkomen.

Ondertussen kunnen sensoren, door factoren zoals temperatuur, energieverbruik of vloeistofniveaus te controleren, helpen om processen te optimaliseren en zo verspilling en energieverbruik te verminderen.

Daarnaast kunnen industriële sensors een breed scala aan industriële processen in realtime bewaken, waarbij gegevens worden doorgegeven aan regelsystemen voor tijdige aanpassingen en optimalisaties, zodat een soepele en efficiënte werking wordt gegarandeerd.

Afbeelding 2: Een trillingssensor met magnetische detectie. (Bron afbeelding: Adobe Stock)

De pijn van het vinden van de juiste industriële sensor voor een product

Met zo'n breed aanbod aan industriële sensors om uit te kiezen, kan het selecteren van de juiste industriële sensoren voor een product vaak een complexe taak zijn.

Een van de grootste problemen is het verkrijgen van duidelijke, uitgebreide documentatie voor industriële sensors. Verschillende fabrikanten geven vaak verschillende detailniveaus, waardoor het moeilijk is om specificaties direct te vergelijken. Documentatie kan soms te technisch zijn of ook praktische informatie missen, waardoor het moeilijk te begrijpen is hoe de sensor in bestaande systemen integreert of onder specifieke omstandigheden werkt. Daarnaast is het mogelijk dat productdocumentatie in sommige gevallen niet is bijgewerkt om nieuwere modellen of firmware-updates weer te geven, of moeilijk te vinden is op de website van de fabrikant.

De diversiteit aan communicatieprotocollen in industriële omgevingen vormt ook vaak een pijnpunt bij het kiezen van sensors. Industriële omgevingen kunnen gebruik maken van verschillende protocollen zoals Modbus, PROFINET, EtherNet/IP of andere. Sommige sensors ondersteunen bepaalde protocollen niet, waardoor er een mismatch ontstaat met de bestaande besturingssystemen of kostbare en tijdrovende aanpassingen nodig zijn. Daarnaast is er het probleem van interoperabiliteit, waarbij het van cruciaal belang is dat de geselecteerde sensor effectief kan communiceren met bestaande hardware en software. In sommige gevallen kan extra hardware (zoals gateways of converters) nodig zijn om de sensor compatibel te maken met het systeem, wat de integratie nog ingewikkelder maakt.

Integratie met IO-Link is een van deze probleempunten, aangezien de communicatiestandaard relatief nieuw is voor sensors en actuators. Hoewel het aanzienlijke voordelen biedt, kan de invoering ervan gepaard gaan met een aantal uitdagingen. Een steile leercurve, beperkte beschikbaarheid van kennisbronnen en de integratie in legacysystemen zijn slechts enkele voorbeelden.

Tot slot is er altijd nog het probleem om een distributeur te vinden die voldoende voorraad heeft van de vereiste sensors. Deze uitdaging is vooral urgent in industrieën die werken met slanke voorraadmodellen of just-in-time productie vereisen.

Gelukkig onderscheidt DigiKey zich op de markt van industriële sensors door een uitgebreid assortiment sensors van hoge kwaliteit van toonaangevende leveranciers aan te bieden. Dit zal later in het artikel verder worden onderzocht.

Afbeelding 3: Een optische sensor gebruikt in een automatiseringsinspectietool met machine vision. (Bron afbeelding: Adobe Stock)

Wat zijn de prioriteiten bij het kiezen van een industriële sensor?

Bij het kiezen van een industriële sensor kan het volgen van een gestructureerde beslissingshiërarchie het proces vereenvoudigen en ervoor zorgen dat de gekozen sensor voldoet aan de vereisten van de toepassing. Over het algemeen kan een beslissingshiërarchie worden gevolgd die er ongeveer zo uitziet:

• Sensortype - Wat moet de sensor detecteren?
• Sensorcertificeringen - Moet de sensor voldoen aan specifieke certificeringen of normen?
• Mogelijkheid tot communicatie - Kan de sensor communiceren met bestaande automatiseringsinfrastructuur?
• Inventaris en beschikbaarheid - Is de sensor direct beschikbaar, wat zijn de levertijden, zijn er ondersteuningsdiensten beschikbaar?
• Prijs - Is de prijs van de sensor kosteneffectief, in termen van initiële kosten, totale eigendomskosten en rendement op investering, voor het project?

Door deze structuur te volgen bij het selecteren van een industriële sensor, kunnen klanten de opties beperken en de meest geschikte sensoren vinden die voldoen aan de technische vereisten, certificeringen naleven, succesvol integreren, gemakkelijk verkrijgbaar zijn en niet duur zijn.

Het aanbod van DigiKey

DigiKey biedt een breed assortiment industriële sensoren voor bijna elke behoefte. Het uitgebreide assortiment magnetische, nabijheids-, druk- en optische sensors omvat grote namen als SICK, Honeywell, Banner Engineering, Pepperl+Fuchs, Endress+Hauser en nog veel meer.

Afbeelding 4: De SNG-SPRC-002 (boven) en SNG-SPRD-004 (onder) van Honeywell. (Bron afbeelding: Honeywell)

Honeywell's SNG-S-serie snelheidssensors zijn een goed voorbeeld van DigiKey's magnetische sensorreeks, met een speciaal ontworpen IC en een permanente magneet in een robuuste, sondeachtige behuizing. Deze sensors detecteren veranderingen in de fluxdichtheid van de magneet wanneer deze wordt benaderd door ferrometaal en leveren een digitale pulsuitgang met een frequentie die evenredig is met de snelheid van een tandwiel. De prestaties van de sensor zijn afhankelijk van factoren zoals het materiaal van het doelwit, de geometrie, de snelheid, de afstand tussen sensor en doelwit en de temperatuur. De SNG-S serie biedt een breed bedrijfstemperatuurbereik van -40 °C tot 140 °C, is ongevoelig voor hoekverdraaiing tijdens assemblage en biedt afdichting tegen omgevingsinvloeden met een IP69K-classificatie. Daarnaast heeft hij een robuuste elektrische ruisbestendigheid tot 100 V/m, nulsnelheidsdetectie, hoogfrequent schakelvermogen van 0 Hz tot 15 kHz en een O-ringafdichting voor een veilige montage. De sensors zijn compatibel met voedingsspanningen van 4,5 V tot 24 V en zijn CE-gecertificeerd.

Afbeelding 5: De K50RF-8060-LDQ-radarsensor van Banner Engineering. (Bron afbeelding: Banner Engineering)

De K50R R-GAGE-radarsensorserie van Banner Engineering benadrukt een van de uitgebreide assortimenten benaderingssensors van DigiKey en biedt een robuuste, kostenefficiënte oplossing voor zowel binnen- als buitenomgevingen. Deze sensoren zijn verkrijgbaar in modellen van 40° x 30° voor een precisie die vergelijkbaar is met die van ultrasone sensoren en in modellen van 80° x 60° voor een bredere dekking. Ze zijn ideaal voor toepassingen zoals AGV's (automated guided vehicles), tankniveaubeheer en voertuigdetectie bij EV-laadstations. De K50R-serie biedt eenvoudige integratie via de Banner Measurement Sensor-software en beschikt over dubbele discrete en analoge uitgangsopties, met diverse montageaccessoires voor flexibele installatie. Met een IP67-classificatie zijn de sensors beschermd tegen regen, sneeuw, mist, stoom, wind en zonlicht, zodat ze in elke omgeving superieur functioneren. Ze zijn ongevoelig voor stof, vuil en stoom, hebben minimale temperatuureffecten voor stabiele metingen en bieden een groot meetbereik van 5 m met een korte dode zone van 50 mm. Bovendien kunnen meerdere sensors dicht bij elkaar worden gemonteerd zonder interferentie, dankzij de afwezigheid van overspraak.

Afbeelding 6: De Cerabar PMC21-serie compacte druktransmitters van Endress+Hauser. (Bron afbeelding: Endress+Hauser)

De compacte druktransmitters uit de Cerabar PMC21-serie van Endress+Hauser hebben keramische, olievrije sensors die ontworpen zijn voor duurzaamheid en weerstand tegen drukschokken. Hun keramische cellen blinken uit in lagedruk- en vacuümtoepassingen. De PMC21-serie meet zowel absolute als manometerdrukken van 100 mbar tot 40 bar. De communicatie verloopt hoofdzakelijk via een 4 mA tot 20 mA-signaal dat wordt aangesloten via een M12- of ventielplug. Het sensorbereik en de procesaansluiting moeten worden afgestemd op specifieke toepassingsbehoeften. Deze zenders zijn gebouwd voor de veeleisende omgevingen van de procesindustrie en hebben een IP68-bescherming, een zeer duurzaam Ceraphire-membraan en een 316L roestvrijstalen behuizing. Met meerdere certificeringen, waaronder goedkeuringen voor gevaarlijke gebieden en scheepvaart, zijn ze geschikt voor een breed scala aan toepassingen. Gebruikers profiteren van het gebruiksgemak, de hoge prestaties, de stabiliteit op lange termijn en de superieure materiaalkwaliteit van de apparaten.

DigiKey heeft ook een fantastisch aanbod van optische sensors voor zijn klanten, zoals de Pepperl+Fuchs VOC industriële eventcamera of de CLV69x-serie van SICK.

Afbeelding 7: De VOC10M-F256-B12-V1D-CR03 van Pepperl+Fuchs. (Bron afbeelding: Pepperl+Fuchs)

De VOC industriële eventcamera van Pepperl+Fuchs is ontworpen voor event-gestuurde video-opname tot 60 seconden voor en na een triggersignaal, wat gerichte diagnose op afstand en automatische documentatie mogelijk maakt. De camera legt videobeelden vast wanneer zich een storing, vooraf gedefinieerde status of proces voordoet, met automatische tijdregistratie en een User Datagram Protocol-interface voor dynamische tekstoverlays, waardoor bestanden snel en eenvoudig kunnen worden opgehaald. Ideaal voor het bewaken van geautomatiseerde magazijnen en beveiligingstoepassingen, met een webinterface voor toegang tot videobestanden en live streams, een video ringbuffer voor automatische opname en triggers via UDP, REST API of digitale hardware-invoer voor integratie. De camera ondersteunt montageafstanden van 0,05 m tot oneindig, biedt resoluties tot 1280 x 720 (HD) en kan tot 10.000 gebeurtenissen opslaan op een microSD-kaart van 8 GB. Het apparaat werkt op 18 VDC tot 28 VDC en gebruikt protocollen zoals TCP/IP, HTTP, FTP en RTSP, met een IP65-beschermingsgraad.

Afbeelding 8: De CLV690-1000 (links) en CLV691-0000 (rechts) van SICK. (Bron afbeelding: SICK)

De CLV69x-barcodescanners van SICK zijn uitgerust met ingebouwde SMART+ code-reconstructietechnologie, waardoor het apparaat zelfs vervuilde en beschadigde barcodes kan lezen. Deze vast gemonteerde 1D-barcodescanners bieden uitstekende leesprestaties, hoge verwerkingssnelheid en hoge nauwkeurigheid, met een autofocusfunctie die ingebouwde afstandsmeting gebruikt voor hoogteonafhankelijke codelezing binnen het scanveld. Bovendien zorgt het gebruiksvriendelijke SOPAS ET-besturingssysteem voor eenvoudige parametrisering. Dankzij de geïntegreerde tracking kan de scanner standaardtoepassingen beheren zonder dat er een extra systeemcontroller nodig is. Dankzij de innovatieve connectiviteit, inclusief ingebouwde parameteropslag, kunnen scanners snel worden vervangen en eenvoudig worden geïntegreerd in verschillende toepassingen. Tot de belangrijkste functies behoren realtime autofocus voor een grote scherptediepte, flexibele kloonplugtechnologie, CAN, Ethernet en seriële communicatie, evenals geavanceerde sorteer-, filter- en logische functies. Een geïntegreerd LED-staafdiagram met drukknoppen verbetert de gebruiksvriendelijkheid.

Conclusie

DigiKey's brede selectie van industriële sensors zorgt ervoor dat klanten de juiste sensor vinden voor hun specifieke behoeften en biedt ongeëvenaarde waarde in de automatiseringsindustrie. SICK en Banner staan bekend om hun geavanceerde sensoren en innovatieve bijdragen aan IoT-integratie. Pepperl+Fuchs blinkt uit in sensorcommunicatie, terwijl Endress+Hauser toonaangevend is in meetinstrumentatie, met name voor druk- en vloeistofmeting. Hoewel Honeywell een kleinere speler is, biedt het gespecialiseerde sensors die het diverse portfolio van DigiKey, dat uitgebreider is dan dat van al haar concurrenten, verbeteren.