La fabricación tradicional sin duda ha evolucionado durante el siglo pasado. Los grandes impulsores son la demanda por una mayor productividad y flexibilidad, así como una mayor seguridad, todo a menores costos. ¿La respuesta de la industria? Fábricas inteligentes.
Detección para fábricas inteligentes
Desde solicitar materias primas hasta la producción final, las fábricas inteligentes han revolucionado la industria manufacturera, aumentando la velocidad de producción mediante la optimización, reduciendo el error humano y aumentando las eficiencias.
Las fábricas inteligentes usan máquinas inteligentes, dispositivos y equipos de medición y pruebas para supervisar los parámetros críticos del proceso de fabricación. Estas mejoras han transformado la infraestructura de la planta de producción, ofreciendo un entorno que promueve una comunicación coherente y precisa, máquinas conectoras, almacenamiento de datos y puntos de acceso, a la vez que permiten a los sistemas operativos mantener una eficiencia y productividad máximas.
Estos avances tecnológicos también han alterado los requisitos de la maquinaria, lo que aumentó la demanda de sensores confiables, especialmente en los entornos de alta vibración. Los sensores tienen una función importante en la inteligencia de la fábrica al recopilar e implementar datos precisos en los procesos de fabricación para mejorar la calidad del producto.
Los recientes avances en la tecnología de sensores ahora permiten el control de procesos y la adquisición de datos como nunca antes. Los controles de procesos puede usar la comunicación para ajustar la calidad del sistema. Por ejemplo, cambiar la tolerancia para diversos productos puede programarse fácilmente mediante software, luego implementarse mediante circuitos interintegrados (I2C) o protocolos de interfaz periférica serial (SPI). Del mismo modo, los datos de sensores pueden optimizar la calidad de los productos y ayudar a los fabricantes a encontrar los métodos más eficaces para las series de producción.
Desde la supervisión de la temperatura y humedad básicas hasta la detección sofisticada de posición y presión, las fábricas inteligentes requieren diversos tipos de sensores que ayudan a promover las operaciones de la fábrica al mover los productos, controlar los procesos de robótica y fresado y al detectar factores ambientales.
Soluciones de sensores de TE Connectivity para fábricas inteligentes
TE Connectivity (TE) es una de las mayores empresas de conectividad y sensores del mundo, proporciona soluciones innovadores de sensores que ayudan a los clientes a transformar los conceptos en creaciones inteligentes y conectadas. La amplia cartera de sensores de la empresa incluye módulos industriales y multisensores altamente integrados, los que ofrecen una solución que ejecuta procesamiento en tiempo real que conlleva una mejora en la fábrica inteligente. Muchos de los sensores industriales de TE tienen salidas digitales que se adaptan más fácilmente a los sistemas de comunicación de la fábrica que los sensores menos sofisticados. Los sensores de TE proporcionan una alta precisión y resolución, lo que genera datos confiables. También se pueden integrar en máquinas inteligentes, equipos de medición y pruebas y control de procesos estadísticos.
En las máquinas inteligente, los sensores de posición supervisan y miden la ubicación de las piezas móviles, a menudo con gran precisión y exactitud, mientras que los sensores de presión y temperatura supervisan y miden parámetros críticos para el funcionamiento correcto de la máquina. Los interruptores de flujo supervisan el flujo correcto de líquidos fundamentales incluidos los líquidos de enfriamiento y aceites de corte. Los sensores de fuerza supervisan la fuerza aplicada a productos durante los procesos de fabricación de formado, doblado y relativos a la tensión.
Los sensores se usan para aumentar la precisión de los equipos de medición y pruebas mediante sensores de temperatura y presión para supervisar el funcionamiento correcto. Los sensores de posición (LVDT, sensores de vacío) miden las dimensiones del producto y se utilizan celdas de carga para determinar el peso, verificar que el producto está dentro de los límites predeterminados.
Los sensores se implementan en el control de procesos estadísticos para hacer mediciones precisas, coherentes y confiables de los diversos parámetros del proceso. Disponibles en sólidos alojamientos y cajas, la cartera de sensores de TE proporciona una estabilidad a largo plazo, lo que reduce los requisitos de mantenimiento a la vez que logra un rendimiento confiable en entornos difíciles. Estos sensores son intercambiables, lo que permite un rápido reemplazo de los sensores con errores, lo que implica un menor tiempo de inactividad en el piso de la fábrica.
Desde los sensores de nivel de presión y líquido utilizados para supervisar la tuberías de agua, aire y líquidos en los tanques de almacenamiento del proceso hasta los sensores de temperatura y sin contacto de temperatura utilizados para supervisar las temperaturas ambiente y de las estaciones de trabajo y la ocupación del área de trabajo, la cartera de sensores de TE puede proporcionar la solución necesaria para administrar un entorno de trabajo productivo, seguro y cómodo.
Avances en sensores para fábricas inteligentes
Las capacidades de producción evolucionan continuamente a medida que los fabricantes implementan actualizaciones de equipos o sistemas. A medida que estas actualizaciones se concretan, la tecnología de sensores avanza y se lanzan nuevos productos. Por ejemplo, factores determinantes como el apagado por temperatura requieren señales análogas elementales. Cuando se cruza un umbral de temperatura, el proceso de producción se detiene. Los componentes más básicos entre ellos son los termistores, [15] módulos que cambian valores de resistencia, así como el sensor de humedad relativa HS1101LF de Measurement Specialties (MEAS) de TE [2], que produce una capacitancia basada en la humedad. Estos sencillos componentes proporcionan inteligencia que genera un valor cambiante para un dispositivo normalmente pasivo. Aunque los componentes pasivos requieren circuitos adicionales para implementar el proceso final, la señal para tomar decisiones se incorpora en componentes más inteligentes y multifuncionales utilizados para proporcionar señales analógicas de diversas maneras. Los sensores más avanzados incluyen histéresis para reducir la activación falsa o permitir la implementación de un rango de temperaturas.
Fuera de los accionadores analógicos básicos, se obtiene una mayor capacidad de detección de los datos de sensores que produce un rango de valores de tensión. A medida que los procesos de semiconductores siguen usando niveles más bajos de tensión, se necesitan métodos más sofisticados para proporcionar granularidad. En estas aplicaciones, las señales digitales reemplazan al rango analógico limitado de las tensiones; no obstante, algunos mercados no requieren el gasto y la complejidad de los protocolos de comunicaciones con los microprocesadores adicionales para la toma de decisiones. para estas aplicaciones, se utilizan la modulación por ancho de pulsos (PWM) y la modulación sigma delta como señales digitales y los resultados se promedian en una salida analógica. El sensor de temperatura TSYS02S de TE [1] es un ejemplo de un producto con estos dos tipos de salida junto con una opción I2C adicional. La ventaja es que se crea una señal analógica para lógica de tres voltios con un mayor rango de resolución que un típico amplificador operacional de tres voltios. La cantidad de opciones disponibles permite a los cliente elegir una solución de detección de temperatura que se ajuste a su presupuesto y nivel de sofisticación para los circuitos de toma de decisiones.
R referencia [1] El sensor digital de temperatura TSYS02S de TE tiene tres tipos de salidas analógicas: PWM, SDM e I2. Implementar esta generación de señales analógicas requiere promediar, lo que genera una mayor granularidad, que se obtiene mediante el uso de protocolos de comunicaciones. En estos productos de sensores, la detección, la comunicación A/D y las salidas de datos están integradas en un solo paquete. La granularidad aumenta con el tamaño de los bits del flujo de datos. Las direcciones son una parte fundamental del flujo de bits que permite que muchas cargas subordinadas de sensores sean controladas por maestros, lo que aumenta la adquisición de datos para un mejor control. La sincronización adicional de reloj y datos son efectos secundarios mínimos comparados con la mejor precisión e integridad de la señal de las soluciones de estilo analógico.
Referencia [14} La estructura de cuatro líneas de datos de una interfaz de SPI ayuda a posibilitar una adquisición de datos más rápida comparada con I2C.
Referencia [14] La estructura de línea de datos en serie de una interfaz I2C es menos compleja que el SPI.
Hay productos de sensores con una capacidad de comunicación en serie disponibles para detectar temperatura [1] y humedad [3] así como una combinación de temperatura y humedad [3]. Diversos sensores de presión [9-11] controlan los procesos que son sensibles a la presión barométrica al igual que a niveles de presión de aire comprimido.
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Los sensores de posición detectan la fortaleza del campo magnético para determinar la alineación [8], la posición lineal [5] o la posición angular [5, 6, 7]. Estos productos magnetorresistivos (MR) [14] utilizan puentes Wheatstone integrados. El valor de salida se da como dos formas de onda sinusoidales que están fuera de fase, de acuerdo con el ángulo determinado por el puente Wheatstone.
Referencia [5] El sensor KMT32B de TE es un sensor de ángulo magnético que puede determinar la posición del brazo robótico. Las señales de salida son sinusoidales con una diferencia de fase que representa el ángulo.
Además de la información sobre las características y los valores del producto, las opciones de empaquetado ofrecen diversos métodos de montaje, desde el montaje de superficie hasta la elevación sobre la placa que usa un montaje de orificio pasante. Para los componentes que son afectados por la temperatura, como el sensor HTU20D(F) de TE, valiosa información de montaje instruye al usuario acerca de cómo utilizar las ranuras en la placa para reducir la transferencia de calor de otros componentes. A su vez, eso proporciona una lectura de la humedad más precisa basada en la temperatura ambiente antes que en la temperatura adicional generada por los circuitos de soporte.
Referencia [3] La hoja de datos del sensor de humedad HTU20D(F) de TE indica que el montaje es crucial para el rendimiento del producto según la temperatura ambiente real.
Resumen
Desde solicitar materias primas hasta la producción final, las fábricas inteligentes han revolucionado la industria manufacturera, aumentando la velocidad de producción, reduciendo el error humano y aumentando las eficiencias. Estos avances tecnológicos también han alterado los requisitos de la maquinaria, lo que aumentó la demanda de sensores confiables, especialmente en los entornos de alta vibración. Según el nivel de sofisticación y los métodos de señales
necesarios, hay un producto de sensor disponible que ofrecerá una solución confiable. A medida que aumentan las funciones de las fábricas inteligentes, TE está comprometida a promover sus tecnologías de sensor para satisfacer los requisitos del sistema en aumento
[3] Las características opcionales del HTU2XY(F) de TE incluyen un filtro/membrana de PTFE que protege contra el polvo y la inmersión en el agua+
Referencias
1. “Sensor de temperatura digital TSYS02S”, Measurement Specialties
2. “HS1101LF – Sensor de humedad relativa”, HS1101LF.pdf
3. “HTU20D(F) RH/T Sensor IC, sensor digital de humedad relativa con salida de temperatura”, HTU20D.pdf
4. “HTU20P(F) RH/T Sensor IC, sensor digital de humedad relativa con salida de temperatura” HTU20P.pdf
5. “Codificador lineal y giratorio sin contacto KMA36”, KMA36.pdf
6. “Sensor de ángulo magnético KMT32B”, KMT32B.pdf
7. “Sensor angular KMT37”, KMT37_Angular_Sensor.pdf