산업용 센서는 공장 자동화와 Industry 4.0의 중요한 구성 요소입니다. 모션, 환경 및 진동 센서는 선형 또는 각도 위치 지정, 기울기 감지, 레벨링, 충격 또는 낙하 감지 등 장비 상태를 모니터링합니다. MEMS(Micro{2}}전자 기계 시스템(MEMS) 구성 요소를 기반으로 하는 특수 산업용 모션 센서는 넓은 기계적 주파수 감지 대역폭, 높은 신뢰성, 측정 안정성 및 최대 105도의 정확한 작동을 특징으로 하는 Industry 4.0 애플리케이션에 적합합니다.
산업 자동화 센서
산업용 센서는 공장 자동화와 Industry 4.0의 중요한 구성 요소입니다. 산업용 센서 시스템은 일반적으로 24V DC로 전원을 공급받으며 이는 3V 또는 5V 공급 장치로 전원을 공급받는 소비자 시스템의 센서와 크게 다릅니다. 결과적으로 산업용 센서 시스템은 센서를 효과적으로 구동하기 위해 추가적인 전력 관리가 필요합니다. 이는 마이크로컨트롤러나 무선 트랜시버에 직접 연결되는 IO{6}}Link와 같은 디지털 출력을 활용합니다. 아날로그 데이터 출력은 일반적으로 연산 증폭기에 의해 조절되며 마이크로컨트롤러 내의 아날로그--디지털 변환기(ADC)에 연결됩니다.
1. 환경 센서
공장 자동화 환경에서 온도, 상대 습도, 압력 및 가청 소음을 측정하는 환경 센서는 일반적으로 24V DC로 전원을 공급받습니다. 이러한 센서는 일반적으로 IO{2}}Link 통신 프로토콜을 사용하여 데이터를 디지털 형식으로 출력합니다.
2. 이미지 센서
머신 비전 시스템의 핵심인 이미지 감지는 주로 물리적 물체를 계산하고 무게와 부피를 계산하며 모양을 검사하는 애플리케이션에 배포됩니다. HDR(High Dynamic Range) 이미지 센서는 AF(자동 초점) 드라이버와 LSC(렌즈 음영 보정) 알고리즘을 포함한 일련의 중요한 기능을 제공하여 고성능 산업용 이미지 센서 설계를 지원합니다.-
3. 동작 및 진동 센서
동작 및 진동 감지 및 감지는 선형 또는 각도 위치 지정, 기울기 및 레벨링, 모터 상태 모니터링, 충격 및 추락 감지 등 공장 자동화 애플리케이션에서 중요한 역할을 합니다. 일반적으로 24V DC 레일로 구동되는 관성 센서는 일반적으로 IO{2}}Link 통신 프로토콜을 사용하여 데이터를 아날로그 또는 디지털 형식으로 출력합니다.
4. 근접 센서
근접 센서는 물리적 접촉 없이 근처 물체의 존재 여부나 거리를 감지합니다. 금속 표적이나 적외선에 반응하는 용량성 또는 유도성 변화를 포함하거나 광선 내 광자의 비행 시간(ToF)-을 측정하는 등 다양한 원리를 사용하여 구성할 수 있습니다.
ST는 센서 시스템 설계자가 이러한 문제를 성공적으로 해결할 수 있도록 다양한 MEMS 동작 및 환경 센서, 8-비트 STM8 및 32비트 STM32 마이크로컨트롤러, 광범위한 연결 솔루션(IO-Link를 포함한 유선 또는 무선)을 제공합니다.
산업 자동화 센서는 다음과 같은 다양한 유형으로 제공됩니다.
1. 온도 센서
온도 센서는 양의 온도 계수 장치부터 음의 온도 계수 장치 및 RTD(저항 온도 감지기)까지 다양합니다.
PTC(정온도 계수) 서미스터는 정온도 계수를 갖는 저항기입니다. 즉, 온도가 상승함에 따라 저항이 증가합니다. 이는 일반적으로 선형 특성을 제공하기 위해 실리콘으로 만들어집니다. 이와 대조적으로 스위치-형 PTC 서미스터는 비선형 온도 측정 곡선을 나타냅니다. 서미스터가 가열되면 저항은 임계 온도에 도달할 때까지 감소하다가 임계 온도 이후에는 증가합니다.
산업용 장비 내 모터 권선의 모니터링 릴레이와 함께 사용되어 절연 손상으로부터 과열을 보호합니다. 비선형 응답 곡선은 최대 허용 권선 온도에서 저항을 급격히 증가시켜 릴레이를 작동시켜 과열을 방지합니다. 그런 다음 무선 센서 네트워크에 연결할 수 있습니다.
부온도계수(NTC) 서미스터는 온도가 상승함에 따라 저항이 감소하는 것을 나타냅니다. 이 제품은 ±0.1도 또는 ±0.2도 공차로 0도~70도의 넓은 온도 범위에서 정확도를 유지하며 탁월한 장기-안정성을 제공합니다.
이러한 서미스터 프로브 어셈블리는 결함 진단을 위해 IIoT 및 스마트 공장 전체에 일반적으로 배포됩니다. 서미스터 센서 요소는 다양한 시스템을 모니터링하고 무선 센서 네트워크를 클라우드에 다시 연결할 수 있습니다.
아날로그 및 디지털 온도 센서 IC
2. 근접 센서
유도 근접 센서는 근처의 금속을 감지하여 인간{0}}기계 인터페이스(HMI) 안전성을 향상합니다. 2-선 및 3선 DC 버전으로 제공되며 고속 작동을 위한 별도의 증폭기가 있는 센서도 제공됩니다.
레이저 거리 측정(LiDAR) 센서는{0}}컨베이어 라인의 적외선 동작 센서와 같은 1차원 토폴로지에서 물체 감지를 가능하게 합니다.{1}}D LiDAR 센서는 생산 라인에서 구성 요소 위치를 식별하는 위치 센서 역할을 합니다.
ToF(비행) 센서의 근접 및{0}}시간-
3. 진동 센서
진동 센서는 MEMS 가속도계 요소 또는 압전 크리스털을 활용하여 진동 주파수를 측정하고 모니터링되는 시스템의 고조파를 조정합니다. 가속도계는 기울기, 낙하 및 충격 측정을 위한 모션 센서 역할을 하는 반면, 결함 진단을 위한 중요한 데이터를 제공합니다. 가속도계, 자이로스코프, 관성 측정 장치(IMU), 전자 나침반
4. 기타 센서: 압력, pH, 유량, 습도, 초음파, PIR, 광전 센서
자동화에 사용되는 다른 센서로는 압력 센서, 액체 산도 측정을 위한 pH 센서, 유량 센서, 습도 센서 및 액추에이터 모니터링을 위한 초음파 센서가 있습니다. PIR 센서, 광전 센서 및 회전식 인코더는 산업 자동화 시스템의 임계값 측정을 위한 제한 스위치 역할을 할 수 있습니다.
이러한 모든 IoT 센서는 산업용 센서 네트워크(유선 또는 무선)를 통해 게이트웨이에 연결되며, 이는 실시간 분석 및 상태 모니터링을 위해 IoT에 연결됩니다.{0}} ST의 독자적인 산업용 센서.
산업용 무선 센서 및 네트워크
산업용 무선 센서 네트워크는 단거리-블루투스 및 Zigbee부터 Wi{1}}Fi에 이르기까지 광범위한 프로토콜을 활용합니다.
장거리-산업 무선 센서 네트워크(IWSN)의 경우 저전력 하위-GHz LoRa 무선 통신을 사용할 수 있습니다.
셀룰러 모뎀은-무선 센서 네트워크에 비해 비용이 더 많이 드는 옵션이지만 통신 네트워크의 안정성을 제공합니다. 이는 머신 비전 시스템이 제공하는 더 높은 데이터 속도에 중요합니다. IoT의 일부로 분석을 위해 비디오를 클라우드로 다시 보낼 수 있습니다.
수천 개의 센서 노드와 해당 무선 트랜시버가 상당한 전력을 소비하므로 전력 소비는 산업용 센서 네트워크에서 중요한 고려 사항입니다. 일부 무선 라우팅 프로토콜은 주로 낮은 듀티 사이클을 통해 본질적으로 더 적은 에너지를 소비합니다. 간섭을 극복하고 안정적인 데이터 수집과 네트워크 안정성을 보장하기 위해 고부하 애플리케이션에서는 더 높은 전력이 필요한 경우가 있습니다.-