wersja mobilna
Online: 408 Niedziela, 2016.12.11

Raporty

Rozwój technologiczny wzmacnia rynek przetworników położenia

piątek, 12 sierpnia 2016 10:14

W nowej edycji raportu spoglądamy na rynki przetworników położenia i silników skokowych, dyskutując, jak rozwój technologiczny tych produktów wpływa na ich aplikacje oraz preferencje zakupowe odbiorców.

Spis treści » O czym w raporcie?
» Sytuacja na rynku - aktualizacja
» Klienci szukaja produktów jakościowych
» Zmieniające się technologie
» Dostawcy działający w branży
» Kompleksowość jest ważna
» Marki na rynku
» Przyszłość jest (w miarę) jasna
» Pokaż wszystko

Przetworniki położenia, w szczególności kątowego, to podzespoły powszechnie używane w maszynach produkcyjnych, windach i różnorodnych systemach napędowych. Umożliwiają one pomiary przemieszczenia, pozycji czy przykładowo prędkości obrotowej. Wielu ich dostawców oferuje też silniki skokowe, których domeny zastosowań są podobne.

O CZYM W RAPORCIE?

Rys. 1. Zmiany koniunktury w sektorze dystrybucji przetworników położenia

Zanim przejdziemy do omówienia zmian w branży, krótkie wprowadzanie do zakresu przedmiotowego opracowania. Raport dotyczy dwóch dużych grup produktów - przetworników położenia oraz silników skokowych (krokowych). Te pierwsze to w większości enkodery, czyli przetworniki pozwalające na określanie kąta, kierunku i prędkości obrotowej.

W ankietach rozsyłanych do dostawców działających w kraju pytaliśmy zarówno o przetworniki inkrementalne, jak też absolutne. Wersje inkrementalne pozwalają na określanie pozycji względnej, czyli różnicy pomiędzy dwoma wartościami kątów obrotu, i stosowane mogą być w układach zliczających liczbę pełnych obrotów.

Przetworniki położenia - oferta dostawców

Podział produktów również występował w zakresie ich budowy wewnętrznej. Tutaj wyróżnia się przede wszystkim wersje optyczne, gdzie wewnątrz elementu znajduje się tarcza z naniesionym kodem, który jest odczytywany z wykorzystaniem układu optycznego, a także magnetyczne. Tego typu enkodery mogą pracować w aplikacjach o dużych wibracjach oraz generalnie niekorzystnych warunkach środowiskowych.

Do grupy przetworników położenia należą też elementy liniowe, które występują w wykonaniach optycznych, jak też magnetycznych i potencjometrycznych. Te pierwsze należą prawdopodobnie do najdokładniejszych, zapewniając rozdzielczości w nanometrach przy długościach liniału wynoszących nawet setki centymetrów.

Przetworniki położenia - przykładowe produkty

Jeżeli chodzi o silniki skokowe, to omawiamy je wspólnie z enkoderami ze względu na wspomnianą zbieżność zastosowań. Zasilane są one impulsowo, co pozwala na ruch rotora z określoną prędkością i przemieszczanie go o dany kąt oraz z określoną prędkością obrotową. Tym, co odróżnia je od klasycznych silników, jest skokowe wirowanie wektora pola magnetycznego i możliwość zatrzymania osi z zachowaniem momentu trzymającego.

Z tych powodów silniki skokowe z powodzeniem stosowane są w maszynach pozycjonujących, dozujących, pakujących, w sprzęcie elektronicznym i wielu innych aplikacjach. Do ich ograniczeń należą natomiast m.in. niewielkie moce i momenty obrotowe, przez co w przypadku większych aplikacji są one zastępowane przez serwosilniki.

Maciej Kiepś

WObit

  • Jakie są cechy charakterystyczne przetworników położenia i które podzespołów są na rynku najpopularniejsze?

Najpopularniejsze są enkodery inkrementalne ze względu na niską cenę oraz swoją nieskomplikowaną budowę - gdyż na wyjściu zapewniają przebieg kwadraturowy o częstotliwości wynikającej z prędkości obrotowej, a także rozdzielczości samego przetwornika. Sygnały generowane przez te czujniki w standardzie TTL, otwarty kolektor czy HTL są proste w interpretacji, a zastosowanie odpowiedniego przelicznika pozwala na uzyskanie precyzyjnych wyników pomiarowych.

W przypadku enkoderów absolutnych możliwość wyboru odpowiedniego rozwiązania jest bardziej rozbudowana, głównie ze względu na liczbę interfejsów wyjściowych - analogowych (napięciowych oraz prądowych) lub cyfrowych (z kodem Graya, binarnym, SSI, SPI, z interfejsem CAN, Profibus, Profinet, itd.).

Enkodery, zarówno inkrementalne, jak i absolutne, mogą być wykonane w dwóch technologiach - optycznej oraz magnetycznej. Optyczne cechują się większą dokładnością, lecz są mniej odporne mechanicznie, zaś w przypadku enkoderów magnetycznych możemy się natomiast spodziewać większej żywotności i odporności kosztem mniejszej precyzji i wyższej ceny. W większości przypadków optyczne przetworniki impulsowe są częściej stosowane, ponieważ są wystarczające.

Spotkać się można również z czujnikami linkowymi. Są to urządzenia wykorzystujące enkodery połączone z mechanizmem nawijania linki na bęben o znanej średnicy, dzięki czemu możemy precyzyjnie odmierzać odległość w aplikacjach o ograniczonej przestrzeni montażowej.

  • W jakich aplikacjach wykorzystywane są przetworniki położenia? Kto je wykorzystuje?

Przetworniki kąta można znaleźć praktycznie w każdej branży przemysłu - np. motoryzacyjnej, spożywczej, farmaceutycznej, produkcji tworzyw sztucznych i ich przetwarzaniu, chemicznej, petrochemicznej czy górniczej. W głównej mierze zastosowanie w tych branżach znajdują przetworniki obrotowo-impulsowe, jednak niekiedy istnieje konieczność nie tylko wykonywania pomiarów w sposób absolutny, ale należy też kontrolować liczbę wykonanych obrotów.

W tego typu aplikacjach wykorzystuje się przetworniki obrotowo-kodowe. W obu przypadkach klientów kupujących tego typu produkty można podzielić na dwie grupy, które są dość zbalansowane - producenci maszyn i urządzeń oraz klienci końcowi, czyli głównie serwisanci i firmy utrzymujące ruch w większych firmach.

SYTUACJA NA RYNKU - AKTUALIZACJA

Rys. 2. Oceny koniunktury na rynku silników skokowych

Omawiane branże przeżywały w ostatnich latach zmiany, które były w dużej mierze pochodną dynamiki całego rynku przemysłowego. Na rysunkach 1 i 2 przedstawiono wykresy obrazujące odpowiedzi z bieżącego oraz trzech poprzednich badań ankietowych dotyczące koniunktury na rynku. O tę ostatnią pytaliśmy dostawców przetworników i silników skokowych.

Jak widać po 2010 roku, gdy obserwować można było skutki wcześniejszego załamania na rynkach finansowych, sytuacja poprawiała się, tak aby dwa lata temu statystykę zdominowały oceny "dobra" i nawet "bardzo dobra". Od tego czasu koniunktura oceniana jest jako korzystna, również oceny zachodzących zmian (patrz rys. 3) nie wskazują, jakoby w najbliższej przyszłości miało się to zmienić.

Rys. 3. Tendencje w zakresie koniunktury

W naszych ankietach tradycyjnie zawarliśmy prośbę o oszacowanie wartości lokalnego rynku. W przypadku przetworników położenia podawane były wartości od dwóch do blisko 40 mln zł (dotyczą rocznej sprzedaży w Polsce), przy czym średnia przypadała w obszarze 13-15 mln zł.

To więcej niż dwa lata temu (10-12 mln zł), aczkolwiek i tak wyniki te należy traktować jedynie jako orientacyjne. Niestety nie możemy zaprezentować podobnego oszacowania dla rynku silników skokowych ze względu na zbyt małą liczbę wskazań. W poprzednich badaniach rynku średnie wartości wynosiły od 4 do 7 mln zł.

Rys. 4. Najpopularniejsze zastosowania omawianych w raporcie przetworników położenia i silników

W obszarach aplikacyjnych dotyczących obydwu grup produktów zmienia się niewiele. Podobnie jak w latach ubiegłych, tak i tym razem pierwsze miejsca tej listy zajęły wszystkie możliwe zastosowania związane z przemysłem, automatyką oraz maszynami.

Dotyczy to szczególnie enkoderów, które pełnią tu istotną funkcję elementów pomiarowych dostarczających informacje o położeniu oraz szybkości przemieszczania się części ruchomych. Kolejnym z kluczowych obszarów zastosowań (patrz rys. 4) był ten związany z windami, gdzie przetworniki położenia wykorzystywane są przede wszystkim do kontroli pozycji kabiny.

Jeżeli zaś chodzi o silniki skokowe, to dalsze domeny ich zastosowań są przesunięte w stronę mniejszych urządzeń, sprzętu biurowego oraz wyrobów elektronicznych. Należy zaznaczyć, że centralny punkt wykresu na cytowanym rysunku oznacza zero głosów respondentów, zaś jego krawędzie - 100%.

KLIENCI SZUKAJĄ PRODUKTÓW JAKOŚCIOWYCH

Silniki skokowe - oferta dostawców

Tworząc bieżący raport, przeanalizowaliśmy zmiany preferencji zakupowych klientów od 2010 roku - przedstawiamy je na rysunku 5 dla przetworników położenia oraz rysunku 6 dla silników skokowych. W obydwu przypadkach wskazać można pewne podobne trendy. Przede wszystkim utrzymuje się wysoki poziom wymogów co do parametrów i cech produktów, a także - co dotyczy przede wszystkim silników skokowych - rosną wymagania dotyczące jakości.

Powyższym procesom towarzyszy wzrost znaczenia marek. Można to interpretować jako poszukiwanie przez klientów wyrobów lepszej jakości, nowoczesnych i niezawodnych. Oczywiście jest to proces ewolucyjny, jednak ciągle następujący, o czym dodatkowo przekonuje spadek wskazań ceny. Choć ta ostatnia jest cały czas w pierwszej trójce rankingu, preferencje zakupowe klientów stopniowo przesuwają się w stronę markowości i jakości.

Rys. 5. Najważniejsze dla polskich klientów cechy przetworników położenia

Rys. 6. Kluczowe dla rodzimych odbiorców cechy silników skokowych

Należy podkreślić, że pionowa oś wykresów, której wartości odpowiadają procentowo liczbie wskazań danej kategorii, zaczyna się od 30%.

Piotr Jasiński

Impol-1

  • W jakich aplikacjach wykorzystywane są przetworniki położenia?

Enkodery w przemyśle możemy znaleźć właściwie na każdym kroku. Przetworniki położenia znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie mamy do czynienia z ruchem obrotowym - pozwalają na precyzyjne pomiary prędkości obrotowej. Używane są również do wykonywania pomiarów przesunięcia liniowego. W połączeniu z kołem pomiarowym enkodery używane są w maszynach, które po każdym przesunięciu o ustaloną wartość wykonują pewną sekwencję zadań - np. w liniach do cięcia blachy czy maszynach pakujących.

Jako przykład użycia enkoderów w życiu codziennym można podać technikę dźwigową. Praktycznie każda winda ma w swojej konstrukcji enkoder. W celu kontroli prędkości obrotowej przetworników kąta obrotu używa się np. w turbinach wiatrowych coraz bardziej widocznych wzdłuż polskich dróg. Enkodery są także istotnymi elementami konstrukcji sprzętu militarnego.

Mechanizmy obrotu anten, głowic, układu kontroli i sterowania oparte są na przetwornikach położenia, które dają informację pośrednią w funkcjach automatycznego sterowania. Odbiorcami enkoderów są zarówno producenci maszyn i urządzeń używający tych przetworników w swoich konstrukcjach, jak i zakłady produkcyjne w celu wymiany starych urządzeń bądź modernizacji swoich systemów.

  • Jak wspierać klientów?

Ważne jest, aby pomóc klientowi dobrać enkoder odpowiedni do aplikacji. W zależności od zastosowania powinniśmy doradzić, czy należy użyć enkodera inkrementalnego, czy absolutnego, jedno- lub wieloobrotowego. Jeśli przetwornik ma zostać użyty do pomiaru odległości z użyciem koła pomiarowego, warto dobrać enkoder o rozdzielczości odpowiedniej do średnicy koła, tak aby osiągnąć zakładaną rozdzielczość pomiaru. Warto też zwrócić uwagę, aby częstotliwość impulsów nie przekraczała granicznej częstotliwości pracy współpracującego z przetwornikiem sterownika PLC lub licznika impulsów.

Szeroka oferta przetworników kąta na rynku pozwala dobrać wyspecjalizowany enkoder zgodnie z preferencjami klienta. Dotyczy to także aplikacji specyficznych, jak np. tych do przemysłu spożywczego, stref zagrożonych wybuchem czy przeznaczonych do szczególnie trudnych warunków pracy (heavy duty).



 

zobacz wszystkie Nowe produkty

Czujnik przewodności 1 µS/cm...500 mS/cm do aplikacji o wysokich standardach higienicznych

2016-12-09   | Endress+Hauser Polska Sp. z o.o.
Czujnik przewodności 1 µS/cm...500 mS/cm do aplikacji o wysokich standardach higienicznych

Endress+Hauser informuje o wprowadzeniu do oferty nowego typu czujnika przewodności o oznaczeniu Memosens CLS82D, zaprojektowanego do aplikacji o wysokich standardach higienicznych, m.in. biotechnologii, farmacji i produkcji żywności. Jest to czujnik 4-elektrodowy charakteryzujący się zakresem pomiarowym od 1 µS/cm do 500 mS/cm i zakresem dopuszczalnych temperatur pracy od -5 do +120°C.
czytaj więcej

Brama sieciowa do zastosowań w przemysłowych sieciach IoT

2016-12-09   | RS Components Sp. z o.o.
Brama sieciowa do zastosowań w przemysłowych sieciach IoT

RS Components został wyłącznym dostawcą bramy IoT firmy Siemens - Simatic IOT2020. Została ona zaprojektowana do ciągłej pracy w środowisku przemysłowym i może być używana do pobierania, przetwarzania, analizowania oraz przesyłania danych do urządzeń i sieci praktycznie każdego typu.
czytaj więcej

Nowy numer APA