산업 자동화를 위한 압력 및 힘 감지 솔루션

힘 감지

Honeywell의 FMA 힘 감지 솔루션은 기존의 물리적 스위칭 메커니즘 스타일보다 우수한 압저항 소자를 기반으로 합니다. 이를 보정, 온도 보상 및 직접 기계적 연결과 결합하면 센서의 수명 동안 안정적인 정확성을 제공합니다. 또한, 소형 패키지 크기는 시장에서 요구하는 컴팩트한 제품 디자인에 쉽게 적용할 수 있도록 합니다.

압력 감지

증폭 기본 압력(ABP) 시리즈 압력 센서는 공기 또는 액체 라인의 압력을 측정하는 데 유용합니다. 정밀도를 위한 총 오류 대역 측정 기능을 갖춘 이러한 센서는 환경적인 고려사항 및 기타 매개변수를 포함한 포괄적인 측정 기능을 제공합니다. 또한 매우 정확하며, 오류 등급은 전체 범위의 ∓1.5% 또는 ∓0.25% BFSL에 불과합니다.

일반 성능 특성

이 센서의 디지털 출력은 데이터의 무선 전송을 가능하게 하며, 이를 통해 부피가 큰 케이블 어셈블리와 배선의 필요성이 제거됩니다. 자체 포함된 디자인으로 인해 오염 물질 침입에 강하며, 거의 모든 가혹한 작업 환경에서 사용할 수 있습니다. 사용 주기 관점에서 이 센서는 최소 100만 회의 사이클을 보장합니다.

압력 감지

확장형 기본 압력(ABP) 시리즈 압력 센서는 공기 또는 유체 라인의 압력을 측정하는 데 유용합니다. 총오류대역 측정 기능으로 뛰어난 정확성을 제공하며, 환경 조건 및 기타 매개변수를 포함한 포괄적인 측정 기능을 갖추고 있습니다. 또한 매우 높은 정확성을 제공하며, 전체 측정 범위 기준 오류율이 단지 ∓1.5% 또는 ∓0.25% BFSL(최소제곱선)입니다.

오늘날 로봇 기술이 점점 더 복잡해지고 성능이 향상됨에 따라 더 신뢰할 수 있고 정확한 센싱 시스템에 대한 필요성이 증가하고 있습니다. 오늘날 더 많은 시스템이 과거보다 폐쇄형 루프 제어를 적용하고 있으며, 이를 통해 데이터 기반의 오류 없는 작동과 더 빠르고 세밀한 시스템 응답을 제공합니다. 또한, 여전히 진행 중인 세계적 팬데믹 상황 속에서 로봇 기술과 완전 자율 시스템의 사용은 피드백 시스템의 신뢰성과 효율성을 더욱 강조하게 되었습니다. 이 글에서는 Honeywell의 압력 및 힘 솔루션 포트폴리오를 포장 또는 창고 운영과 같은 로봇 응용 분야에서 사용할 경우, 더 높은 정확성과 신뢰성을 제공하는 방법을 탐구할 것입니다.

Honeywell의 센서는 신뢰성과 높은 정확성을 제공합니다

전통적으로 물리적인 전환 메커니즘은 모션 제어 플랫폼에서 피드백을 제공하기 위해 사용되었습니다. 이러한 방법론의 가장 큰 단점 중 하나는 장기적인 피로로, 이는 일반적으로 시간이 지남에 따라 정확도/기능의 저하를 초래합니다.

Honeywell의 FMA 힘 센서(그림 1 참조)는 로봇 그리퍼에 통합되어 물체에 가해지는 힘을 감지하고 안전하고 정확한 집게 기능을 보장하는 데 도움을 줄 수 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위해 특별히 개발되었습니다. 압저항 원소, 교정, 온도 보상, 튜브, 멤브레인 또는 플런저를 포함한 직접적인 기계적 결합으로 인해 FMA 시리즈 힘 센서는 안정적이고 긴 수명 동안 반복 가능한 성능을 제공하며 신뢰할 수 있는 기계적 인터페이스를 갖추고 있습니다. 피로는 측정값에 영향을 미치지 않으므로 스프링과 같은 다른 유사 센서와 비교했을 때 작동 중단 시간이 줄어들고 생산성이 향상됩니다.

Speaking of temperature compensation, the Amplified Basic Pressure (ABP) series of pressure sensors (normally used for measuring pressure of air or fluid in lines for control, power, or lubrication) provides a more comprehensive measurement of performance over its compensated temperature range. While most sensing platforms advertise accuracy specifications that do not include environmental considerations and other parameters, the ABP series includes a single specification for accuracy that is all-inclusive, called total error band (TEB). This specification is the worst error that the sensor could experience, which, for this series, is an industry-leading ±1.5% full-scale with ±0.25% full-scale best-fit straight line (BFSL). Figure 2 demonstrates the difference between BFSL and TEB while also showing the TEB over the total compensated pressure range. This fully characterized output and accuracy minimizes testing and calibration for each sensor and configuration, which, in turn, reduces manufacturing costs and improves system-to-system variability. It also allows for more flexibility of sensor interchangeability due to the minimal part-to-part variation.

ABP 시리즈가 보드 레벨 구성을 지원하는 동안, 포장된 압력 변환기인 Media Isolated Pressure (MIP) 시리즈(그림 3에 표시됨)는 컴팩트하면서도 스테인리스 스틸로 이루어진 밀폐된 구조로 강력한 측정 기능을 제공합니다. 이 센서는 넓은 범위의 가혹한 환경을 위해 설계되었으며 ABP 시리즈와 마찬가지로 ±0.75% 풀 스케일의 TEB과 ±0.15% 풀 스케일 BFSL을 –40˚C에서 125˚C 온도 범위 내에서 제공합니다. 내구성이 뛰어나기 때문에 전자기장이 존재하는 환경에서도 신뢰성 있게 작동할 수 있으며, 내부 씰 없이도 거의 모든 종류의 액체 및 가스 매체를 지원할 수 있습니다. 광범위한 응용 분야와 운영 환경은 산업용 펌프, HVAC 시스템, 유압 장치, 운송 시스템, 그리고 의료 시스템을 포함합니다.

FMA, ABP 및 MIP 시리즈 장치의 추가적인 이점

포장 로봇과 같은 애플리케이션은 신뢰성과 정확도가 향상됨에 따라 크게 혜택을 얻지만, 고려해야 할 다른 많은 특성들도 있습니다.

예를 들어, FMA 마이크로 힘 센서는 매우 컴팩트한 폼팩터(4.5 × 5 × 2.15 mm)로 제공되며, 이는 공간이 제한된 구성, 예를 들어 그립 어셈블리와 같은 경우에 유용합니다. 또한 디지털 출력(I2C 또는 SPI)을 통해 설계자가 제어기로의 무선 전송을 통합할 수 있게 하여 복잡한 케이블 어셈블리와 배선을 사용할 필요가 없어집니다. 무선 전송 외에도 디지털 인터페이스를 통해 센서를 맞춤 회로에 직접 연결하거나 주요 재설계 없이 임베디드 처리와 인터페이스할 수 있습니다. 또한 진단 기능을 통해 사용자가 내부 단락이나 개방 상태를 감지하여 센서가 올바르게 작동하는지를 확인할 수 있어 시스템 오류와 결함을 해결하는 데 큰 도움이 됩니다. 이 힘 센서는 정상적인 작동 범위 내에서 정확성과 반복성에 영향을 주지 않고 최대 3배의 힘 범위를 견딜 수 있습니다.

ABP 압력 센서는 유연하고 맞춤형 연결을 가능하게 하는 디지털 인터페이스(24비트 I2C 또는 SPI)와 IoT에 적합한 인터페이스를 제공합니다. 또한 이 시리즈는 건식 가스 및 액체 매체를 모두 지원하는 매우 다양한 압력 범위와 기계적 인터페이스를 제공합니다. 이를 통해 다양한 옵션을 제공하며, 애플리케이션의 범위와 정확성 요구 사항에 맞춘 설계가 가능해집니다. 추가적으로, 초저전력 소비(1-Hz 측정 주파수에서 일반적인 평균 소비 전력이 0.01mW 정도로 낮음)는 전력 제약 시스템에서 유용합니다.

그리고 MIP 센서는 장기간 안정성, 절연 저항 및 내전압 강도, 외부 동결-해동 저항성, 뛰어난 EMC 성능과 같은 주요 특징을 갖추어 거의 모든 가혹한 작업 환경에서도 작동할 수 있습니다. 설계자에게 신뢰할 수 있는 옵션을 제공하는 동시에 뛰어난 가치를 제공합니다. 다양한 구성 가능성은 선행 NRE 비용 또는 도구 비용 없이 응용 프로그램에서 유연한 사용을 가능하게 합니다. 또한, 중요한 응용 분야에서는 온보드 진단 기능이 내부 및 외부 오류 모드를 확인하는 데 도움을 줍니다.

위에 언급된 기능들 외에도, 이 센서 시리즈는 사이클링과 관련하여 매우 긴 수명을 자랑합니다. FMA 및 ABP 센서는 최소 100만 사이클을 보장하며, MIP 장치는 1,000만 회 이상의 압력 사이클을 제공합니다.

응용 프로그램, 예제 및 참고 자료

이 센서를 애플리케이션에 통합하는 방법에 대한 추가 정보와 지원이 필요한 디자이너를 위해 Honeywell은 설치, 디지털/아날로그 인터페이스, 센서 선택, 환경 변수에 대한 지침, 보정 및 진단 기능/방정식, 의사 코드 스니펫, 그리고 다른 여러 기능을 활용하는 방법에 대한 문서를 제공합니다.

그림 4는 예를 들어, 교정이 포함된 자동 영점 보정 루틴을 구현하는 방법에 대한 ABP 시리즈 센서의 흐름도를 보여줍니다. 이는 자동 영점 보정에 대한 기술 노트에서 가져온 것입니다. 또한 큰 오프셋을 포함하는 응용 프로그램에 대해 이 루틴 전후의 실제 데이터를 보여줍니다.

FMA 센서의 경우 전기적 및 기계적 통합 프로세스를 지원하기 위한 다양한 기술 문서가 존재합니다. Microforce Sensor Coupling 기술 노트는 센서를 시스템의 나머지 부분에 기계적으로 연결하는 최적의 방법을 설명하며, 일반적인 결합 및 장착 문제에 대한 유의사항뿐만 아니라 예제와 이를 지원하는 공식도 포함하고 있습니다. 그림 5는 이 센서의 최적 정렬을 나타내는 시각적 다이어그램을 보여줍니다.

ABP 및 FMA 센서와 마찬가지로 MIP 센서에도 맞춤형 구성에 쉽게 통합할 수 있도록 돕는 애플리케이션 노트와 같은 여러 지원 문서가 제공됩니다. 애플리케이션 노트는 MIP 센서를 사용하여 시스템 압력을 지속적으로 모니터링하고 피드백을 제공하는 방법을 설명합니다(그림 6). 아래 예제에서는 센서 판독값이 증발기와 압축기 출구에서 판독값을 제공하는 동시에 냉매의 흐름을 제어 및 조정하는 데 사용됩니다.

결론적으로, 산업 자동화 산업에서 로봇 공학에 대한 의존도가 커지면서 특히 세계적인 팬데믹과 같은 특별한 상황에서도 더욱 신뢰할 수 있고 높은 정밀도를 갖춘 시스템에 대한 필요성이 증가하고 있습니다. 신뢰성은 일반적으로 오래 지속되며 유지 관리가 적은 시스템으로 이어지는 반면, 높은 정밀도는 일반적으로 더욱 효율적이고 견고한 운영을 가능하게 합니다. Honeywell의 압력 및 힘 감지 플랫폼은 이러한 요구를 충족하기 위해 특별히 개발되었으며, 아이디어 구상부터 기계적 통합까지 설계 구현에 참고할 수 있는 많은 지원 문서를 제공합니다. 오늘날 이 감지 플랫폼이 귀하의 시스템 설계에 어떻게 도움이 될 수 있는지 확인해 보십시오.