Solutions de détection de pression et de force pour l'automatisation industrielle

Détection de force

Les solutions de détection de force FMA de Honeywell sont basées sur des éléments piézorésistifs, qui sont supérieurs au style existant de mécanismes de commutation physique. Cela, associé à l'étalonnage, à la compensation de température et au couplage mécanique direct, assure une précision stable durant toute la durée de vie du capteur. De plus, leur petite taille permet à ces capteurs d'être facilement intégrés dans les conceptions de produits compacts que le marché exige.

Détection de la pression

La série de capteurs de pression Amplified Basic Pressure (ABP) est utile pour mesurer la pression des lignes d'air ou de fluides. Avec une mesure de bande d'erreur totale pour l'exactitude, ces capteurs possèdent des capacités de mesure complètes, incluant des considérations environnementales et d'autres paramètres. Ils sont également très précis, avec un taux d'erreur de seulement ∓1,5 % pleine échelle ou ∓0,25 % pleine échelle BFSL.

Caractéristiques générales de performance

Les sorties numériques de ces capteurs permettent la transmission sans fil des données, ce qui aide à éliminer le besoin d'assemblages de câbles volumineux et de câblage. Avec des conceptions autonomes, ils résistent à l'intrusion par des contaminants, ils peuvent donc être utilisés dans presque tous les environnements difficiles. D'un point de vue du cycle de vie, ces capteurs garantissent au moins 1 million de cycles.

Détection de pression

La série de capteurs de pression Amplified Basic Pressure (ABP) est utile pour mesurer la pression des conduites d'air ou de liquide. Avec une mesure de bande d'erreur totale pour la précision, ces capteurs disposent de capacités de mesure globales, y compris les considérations environnementales et d'autres paramètres. Ils sont également très précis, avec un taux d'erreur de seulement ∓1,5 % de l'échelle pleine ou ∓0,25 % de l'échelle pleine BFSL.

Alors que la technologie robotique d'aujourd'hui gagne en complexité et en performance, il y a un besoin croissant de systèmes de détection plus fiables et précis. De nos jours, plus de systèmes disposent d'un contrôle en boucle fermée que jamais auparavant, offrant une réponse du système plus stricte avec un fonctionnement plus axé sur les données et sans erreurs. Et avec une pandémie mondiale toujours en cours, l'utilisation de la robotique et de l'autonomie totale met encore plus l'accent sur la fiabilité et l'efficacité des systèmes de rétroaction. Cet article explorera le portefeuille de solutions de pression et de force de Honeywell pour les applications robotiques, en particulier lorsqu'il est utilisé pour l'emballage ou l'exploitation d'entrepôts, et comment il apporte une plus grande précision et fiabilité.

Les capteurs Honeywell offrent fiabilité et haute précision

Traditionnellement, des mécanismes de commutation physiques ont été utilisés pour le retour d'information dans les plateformes de commande de mouvement. L'un des plus grands défauts de ces méthodologies est la fatigue à long terme, qui entraîne généralement une perte de précision/fonctionnement au fil du temps.

Les capteurs de force FMA de Honeywell (illustrés dans Figure 1), qui peuvent être incorporés dans des pinces robotiques utilisées pour aider à identifier les forces appliquées sur les objets afin d'assurer une prise en main sûre et précise, ont été développés spécifiquement pour répondre à ce problème. Grâce aux éléments piézorésistifs, à la calibration, à la compensation de température, et au couplage mécanique direct incluant des tubes, une membrane ou un piston, la série FMA de capteurs de force offre une performance répétable à long terme avec une interface mécanique fiable. La fatigue n'impacte pas ses lectures, ce qui se traduit par moins de temps d'arrêt et une productivité accrue par rapport à d'autres capteurs similaires tels que le ressort.

En parlant de compensation de température, la série de capteurs de pression Amplified Basic Pressure (ABP) (normalement utilisée pour mesurer la pression de l'air ou du fluide dans les lignes pour le contrôle, la puissance ou la lubrification) fournit une mesure plus complète des performances sur sa plage de température compensée. Alors que la plupart des plateformes de détection annoncent des spécifications de précision qui n'incluent pas les considérations environnementales et d'autres paramètres, la série ABP comprend une spécification unique pour la précision qui est tout compris, appelée bande d'erreur totale (TEB). Cette spécification est la pire erreur que le capteur pourrait rencontrer, ce qui, pour cette série, est une référence dans l'industrie avec ±1,5 % de l'échelle complète avec ±0,25 % de l'échelle complète selon la meilleure ligne droite ajustée (BFSL). La Figure 2 illustre la différence entre BFSL et TEB tout en montrant le TEB sur toute la plage de pression compensée. Cette sortie entièrement caractérisée et précise minimise les tests et l'étalonnage pour chaque capteur et configuration, ce qui réduit à son tour les coûts de fabrication et améliore la variabilité de système à système. Elle permet également une plus grande flexibilité d'interchangeabilité des capteurs en raison de la variation minimale de pièce à pièce.

Bien que la série ABP prenne en charge les configurations au niveau de la carte, la série Media Isolated Pressure (MIP) de transducteurs de pression emballés (illustrée à la Figure 3) offre des mesures robustes dans une construction compacte en acier inoxydable, scellée de manière hermétique. Le capteur est conçu pour des environnements difficiles avec des plages étendues et, comme la série ABP, possède un TEB impressionnant pouvant atteindre ±0,75 % de l'échelle complète avec ±0,15 % BFSL de l'échelle complète sur une plage de températures de –40 ˚C à 125 ˚C. Grâce à sa robustesse, il peut fonctionner de manière fiable en présence de champs électromagnétiques tout en supportant presque tout type de média liquide et gazeux sans l'utilisation d'un joint interne. Sa large gamme d'applications et d'environnements de fonctionnement inclut les pompes industrielles, les systèmes HVAC, l'hydraulique, le transport et les systèmes médicaux.

Plus d'avantages des appareils des séries FMA, ABP et MIP

Bien que des applications telles que la robotique d'emballage bénéficient grandement d'une fiabilité et d'une précision améliorées, de nombreuses autres caractéristiques devraient également être prises en compte.

Les capteurs de force micro FMA, par exemple, ont un format très compact (4,5 × 5 × 2,15 mm), ce qui aide dans les configurations où l'espace est limité, comme les ensembles de préhension. De plus, leur sortie numérique (I2C ou SPI) permet aux concepteurs d'intégrer une transmission sans fil aux contrôleurs, évitant ainsi le besoin d'assemblages de câbles volumineux et de routage. En plus de la transmission sans fil, l'interface numérique permet également de brancher directement le capteur à des circuits personnalisés ou d'interfacer avec un traitement embarqué sans nécessiter de refonte majeure. Les fonctions de diagnostic permettent à l'utilisateur de déterminer si le capteur fonctionne correctement en détectant des courts-circuits ou des ouvertures internes, ce qui aide grandement à résoudre les erreurs et pannes du système. Le capteur de force peut supporter jusqu'à 3× sa plage de force sans aucun impact sur sa précision et sa répétabilité (dans la plage de fonctionnement normale).

Les capteurs de pression ABP offrent également une interface numérique (24 bits I2C ou SPI) qui permet des connexions flexibles et personnalisées ainsi qu'une interface prête pour l'IoT. De plus, la série propose un très large éventail de plages de pression et d'interfaces mécaniques qui prennent en charge à la fois les gaz secs et les liquides. Cela offre une variété d'options, aidant à concevoir spécifiquement pour les exigences de plage et de précision de l'application. En outre, sa consommation d'énergie ultra-faible (aussi basse que 0,01 mW de puissance moyenne typique à une fréquence de mesure de 1 Hz) aide dans les systèmes à contraintes énergétiques.

Et les capteurs MIP peuvent fonctionner dans presque tous les environnements difficiles, avec des caractéristiques notables telles que la stabilité à long terme, la résistance à l'isolation et la rigidité diélectrique, la résistance au gel-dégel externe et d'excellentes performances CEM. Tout en offrant une option fiable pour le concepteur, ils offrent également une grande valeur. De multiples possibilités de configuration offrent une flexibilité d'utilisation dans l'application sans frais initiaux de NRE ou d'outillage. Et dans des applications critiques, les diagnostics embarqués aident à déterminer les modes de défaillance internes et externes.

En plus des caractéristiques énumérées ci-dessus, chacune de ces séries de capteurs a une longue durée de vie en ce qui concerne le cyclage. Les capteurs FMA et ABP garantissent au moins 1 million de cycles, tandis que les dispositifs MIP peuvent offrir plus de 10 millions de cycles de pression.

Applications, exemples et matériel de référence

Pour les concepteurs nécessitant des informations et un support supplémentaires sur la façon d'incorporer ces capteurs dans une application, Honeywell fournit de la documentation sur l'installation, les interfaces numériques/analogiques, la sélection de capteurs, des conseils sur les variables environnementales, les fonctions/équations de calibration et de diagnostic, des extraits de pseudo-code, et comment utiliser de nombreuses autres fonctionnalités.

Figure 4, par exemple, montre un organigramme pour la série de capteurs ABP sur la façon de mettre en œuvre une routine d'auto-étalonnage avec correction. Ceci est extrait de leur note technique sur l'auto-étalonnage. Cela montre également des données réelles décrivant le avant et après de cette routine pour des applications contenant un grand décalage.

En ce qui concerne le capteur FMA, de nombreux documents techniques existent pour aider dans le processus d'intégration électrique et mécanique. La note technique sur le couplage du capteur Microforce décrit la meilleure façon de coupler mécaniquement le capteur au reste de votre système, y compris des notes sur les problèmes courants de couplage et de montage ainsi que des exemples et les équations qui les soutiennent. La figure 5 montre un diagramme visuel de l'alignement optimal de ce capteur.

Comme pour les capteurs ABP et FMA, le capteur MIP dispose également de nombreux documents de support pour faciliter son intégration dans une configuration personnalisée, tels que des notes d'application décrivant comment le capteur MIP peut être utilisé pour fournir un suivi continu et un retour d'information des pressions système (Figure 6). Dans l'exemple ci-dessous, la lecture du capteur est utilisée pour aider à contrôler et à réguler le flux de réfrigérant tout en fournissant des lectures sur les sorties de l'évaporateur et du compresseur.

Pour conclure, il y a un besoin croissant dans l'industrie de l'automatisation industrielle pour des systèmes plus fiables et de plus haute précision à mesure que la production et l'exploitation deviennent plus dépendantes de la robotique, surtout dans des circonstances particulières telles qu'une pandémie mondiale. La fiabilité se traduit généralement par des systèmes plus durables et nécessitant moins d'entretien, tandis qu'une plus grande précision permet généralement un fonctionnement plus efficace et plus robuste. Les plateformes de détection de pression et de force de Honeywell ont été spécifiquement développées pour répondre à ces besoins, et de nombreux documents d'accompagnement peuvent être consultés pour la mise en œuvre de la conception, de la conception de l'idée à l'intégration mécanique. Découvrez comment ces plateformes de détection peuvent bénéficier à la conception de votre système dès aujourd'hui.