Efektywne pomiary siły i sterowanie
| TechnikaNowoczesne systemy automatyzacji wymagają zbierania wysokiej jakości danych, ich przetwarzania i kontroli. Do jednych z częściej monitorowanych wartości należą te dotyczące siły czy ciężaru. W artykule przedstawiamy czujniki siły i urządzenia pomiarowe do jej pomiaru i analizy, a także nowe rozwiązania do paneli sterowniczych maszyn.
Pomiar siły
W przypadku kontroli masy detalu kluczowym elementem systemów pomiarowych są tensometryczne czujniki siły, popularnie nazywane tensometrami. Nadal najszerzej stosuje się czujniki oporowe, które charakteryzują się wieloma zaletami, takimi jak duża czułość i dokładność, małe wymiary, odporność na drgania i wstrząsy oraz możliwość pracy w wysokich temperaturach i ciśnieniach. Najczęściej spotykane są gotowe czujniki w postaci tensometru foliowego przyklejonego do obudowy. W zależności od konstrukcji elementu nośnego (obudowy) czujnik taki może służyć do pomiaru zarówno małych sił w zakresach pojedynczych niutonów, jak i ogromnych sił liczonych w setkach kiloniutonów.
W ofercie WObit dostępne są czujniki siły w wersji z elektroniką wbudowaną (wyjście analogowe 0‒10 V, 4‒20 mA, 0,5‒2,5‒4,5 V, 0,5‒4,5 V albo innym indywidualnie przygotowanym wyjściem prądowym lub napięciowym) oraz bez niej (sygnał wyjściowy określa w zmianę oporu elektrycznego. Na korpusie sprężyny znajdują się zwykle cztery tensometry i są one połączone w mostek elektryczny (mostek Wheatstone’a).
WObit proponuje tensometry o bardzo szerokim zakresie pomiarowym, począwszy od poziomu 5 N aż do 2000 kN. Przykładowo, do pomiarów niewielkich sił, np. w pomiarach naprężenia nici lub wstęgi oraz sił urządzeń medycznych świetnie sprawdzi się miniaturowy czujnik siły FS09 o zakresie 5‒20 N. W zależności od serii czujniki poza zakresem pomiarowym różnią się kształtem korpusu – dostępne są czujniki pastylkowe (EMS30, EMS50), belkowe (KM701, KM801), a także S-kształtne (K1505, KM500). Do pomiaru obciążeń ściskających i rozciągających przeznaczone są czujniki cylindryczne (EMS150), pastylkowe z wyprowadzonymi gwintami (EMS20, EMS40) oraz S-kształtne (KM1506, KM1603).
Urządzenia współpracujące
Do współpracy z czujnikami tensometrycznymi WObit oferuje moduły pomiarowe własnej produkcji, m.in. bardzo popularny jednokanałowy wzmacniacz WDT11 umożliwiający pomiar siły i jej konwersję na sygnał prądowy 4‒20 mA (lub napięciowy 0‒10 V) oraz cyfrowy (RS485). Wbudowany interfejs RS485 z protokołem MODBUS pozwala na bezpośrednią komunikację jednego lub kilku modułów ze sterownikiem PLC czy panelem HMI. Możliwe jest podłączenie do 32 modułów na jednej magistrali.
W przypadku bardziej złożonych aplikacji warto zwrócić uwagę na wielokanałowy moduł pomiarowy ADT42-ETH, który współpracuje z czterema tensometrycznymi czujnikami siły. Ten 4-kanałowy przetwornik umożliwia pomiary z częstotliwością do 120 pomiarów/sekundę na kanał i efektywną rozdzielczością do 19 bitów. Moduł ADT42-ETH jest wyposażony w port USB, Ethernet oraz RS485. Dostęp do urządzenia może odbywać się za pomocą protokołu MODBUS-TCP/IP lub MODBUS-RTU, co umożliwia bezpośrednią komunikację jednego lub kilku modułów jednocześnie ze sterownikiem PLC czy panelem HMI. Możliwość połączenia 32 czterokanałowych ADT42 pozwala na stworzenie układu pomiarowego składającego się ze 128 niezależnych kanałów pomiarowych odczytywanych cyfrowo. Wraz z możliwością sumowania pomiarów z wybranych kanałów pozwala to na szybką adaptację rozwiązań wagowych z trzema lub czterema punktami podparcia, przy podłączaniu określonej liczby czujników siły do ADT42-ETH. Port USB służy do odczytu danych w bezpłatnej aplikacji na PC i ich wizualizację na wykresie lub zapis do pliku w formacie .csv. ADT42ETH ma też dwa wejścia, które pozwalają na tarowanie oraz rejestrowanie pomiarów w aplikacji PC "na żądanie", a dwa wyjścia np. na sygnalizowanie progów pomiarowych.
Sterowanie
Do precyzyjnego pozycjonowania maszyn dobrze sprawdzają się ręczne regulatory MCD17 z pokrętłem regulacyjnym i mechanizmem blokującym, dostarczane w stanie gotowym do instalacji. Składają się z wieloobrotowego precyzyjnego potencjometru obrotowego serii AL17 i pokrętła regulacyjnego. Potencjometr jest dostępny w wersji 3-, 5- lub 10-obrotowej. Pozłacane promieniowe piny połączeniowe są odpowiednie dla płaskich złączy (2,8 mm zgodnie z DIN 46247).
W aplikacjach wymagających sterowania ręcznego, w których przestrzeń pozostaje ograniczona, a bezpieczeństwo jest na najwyższym poziomie, warto zastosować solidne i wytrzymałe joysticki jednoosiowe z serii TRY17. Zostały one zaprojektowane do pracy w najtrudniejszych warunkach, wytrzymując działanie soli, mgły, wody, smarów i większości chemikaliów. Jest to możliwe dzięki szczelnej gumowej osłonie, która uszczelnia wszystkie istotne części panelu. Seria TRY17 to joysticki łopatkowe o wysokiej precyzji i jakości. Bezkontaktowa technologia Halla, w połączeniu z płynnym i łatwym w stosowaniu mechanizmem, gwarantuje długotrwałe i niezawodne działanie joysticków, odpowiednich do wszystkich (od łagodnych do ekstremalnych) środowisk przeznaczonych dla mobilnych pilotów do zdalnego sterowania, maszyn czyszczących, transportu materiałów i pojazdów rolniczych.
Gwarancja oszczędności miejsca podczas montażu i wytrzymałości
Joysticki z serii 844 oferują funkcje zwykle spotykane tylko w produktach o dużej wytrzymałości, mimo że są bardzo kompaktowymi joystickami do obsługi palcami. Przykładowo, wersja z uchwytem T staje się najbardziej kompaktowym joystickiem z przyciskiem. W tej konfiguracji 844 ma tę zaletę, że jest korzystniejszy cenowo i zajmuje mniej miejsca niż większe modele. Joysticki z serii 844 wyposażono w odporne na zużycie czujniki Halla, są dostępne z maksymalnie trzema osiami i charakteryzują się solidną konstrukcją mechaniczną z przegubem kulowym. Wytrzymują duże siły pchające, ciągnące, translacyjne i obrotowe, aż do obciążenia 400 N (w pionie). Żywotność wynosi do 10 milionów operacji. Odporność na zakłócenia EMI/ RFI jest imponująca dzięki wewnętrznemu ekranowaniu magnetycznemu, a dostępne są też joysticki w wersji z redundantnymi sygnałami, pozwalające zachować odpowiednie bezpieczeństwo np. w rozwiązaniach branży automotive. Dzięki stopniowi ochrony do IP65, różnym kształtom uchwytów, ogranicznikom i opcjom wyjściowym można wybrać optymalny produkt do danego zastosowania.
Kompaktowe, wytrzymałe joysticki do zastosowań w pojazdach
Joystick TRY120 ma wymiary nowoczesnego, kompaktowego joysticka do obsługi palcami, lecz jest specjalnie zoptymalizowany do stosowania w trudnych warunkach. Wewnętrzny
mechanizm wykonano z metalu, co zwiększa jego żywotność w porównaniu z serią TRY100, siły sprężyny powrotnej są zwiększone, a uszczelnienie ma stopień ochrony IP67 dla wszystkich uchwytów. Uchwyt może być wyposażony w maksymalnie trzy osie i dwa przyciski. Maksymalna dopuszczalna siła na mechanizmie wynosi 350 N, a oś Z pokrętła może być obciążona momentem obrotowym do 9 Nm. Żywotność mechaniczna, wynosząca 5 milionów ruchów, zapewnia bezpieczną pracę przez cały okres eksploatacji maszyn. Dostępne są zarówno analogowe, jak i cyfrowe sygnały wyjściowe, a do aplikacji o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa opcjonalnie przewidziano redundantne czujniki. Magistrala CANBus jest dostępna w wariantach J1939 i CANOpen. W ten sposób joystick TRY120 idealnie spełnia potrzeby aplikacji mobilnych np. pojazdów.
Interfejs człowiekmaszyna do sterowania jedną ręką ruchem 3D w zastosowaniach przemysłowych
Moduł SpaceMouse to doskonałe urządzenie wejściowe do uczenia robotów, ruchomych kamer, systemów pomiarowych, dronów itp. Joystick realizuje zarówno ruchy obrotowe, jak i translacyjne dzięki 6-osiowemu czujnikowi. Moduł SpaceMouse może zatem zastąpić dwa konwencjonalne joysticki w wielu zastosowaniach, zwiększając możliwości sterowania operatora, oszczędzając miejsce w panelach sterowania i zmniejszając koszty inwestycji. Całkowicie nowe koncepcje sterowania i panele sterowania mogą być realizowane bez potrzeby intensywnego szkolenia operatora.
Moduł przemysłowy charakteryzuje się zoptymalizowanym wyczuciem do zastosowań sterowania przemysłowego, w tym wyższym napięciem sprężyny, mniejszą martwą strefą, solidnym i trwałym materiałem uchwytu oraz pyłoszczelną uszczelką. Joystick pozostaje odporny na starzenie się i działanie statycznych pól magnetycznych, dzięki czemu działa niezawodnie i nie powoduje zużycia mechaniki wewnętrznej. Jego sercem jest czujnik optoelektroniczny firmy 3Dconnexion, który został wypróbowany i przetestowany w milionach myszek 3D na całym świecie. Ergonomicznie zoptymalizowany uchwyt z sześcioma stopniami swobody (DOF) uzupełnia atrakcyjne cechy produktu.
Więcej informacji o zastosowaniach i szczegółowych parametrach czujników oraz joysticków przemysłowych można uzyskać pod numerem tel. 61 22 27 422 oraz na stronie www.wobit.com.pl.
P.P.H. WObit E. J. Ober s.c.
Dęborzyce 16, 62-045 Pniewy
wobit@wobit.com.pl
tel. +48 61 22 27 422
fax +48 61 22 27 439
www.wobit.com.pl
