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Introduzione ai sensori

I sensori sono una parte fondamentale dell'automazione industriale, sai a cosa servono e perché sono fondamentali in un sistema di automazione industriale?


Che cos'è un sensore?

Un sensore è un dispositivo in grado di catturare azioni o stimoli esterni e rispondere di conseguenza. In altre parole, ci permette di catturare informazioni dall'ambiente fisico che ci circonda. I sensori misurano grandezze fisiche e le trasformano in segnali elettrici in grado di essere compresi da un microcontrollore.

I sensori sono anche chiamati trasduttori, tuttavia, va notato che sono uno dei due tipi di trasduttori, l'altro tipo sono attuatori che hanno la capacità di convertire un segnale di ingresso in un altro tipo di uscita.


Cosa si dovrebbe prendere in considerazione quando si seleziona un sensore?

Dipende dal tipo di processo, o impianto in ogni caso qualche caratteristica può essere più importante dell'altra, ad esempio se si necessita di un sensore per misurare i picchi di corrente in un motore, questo sensore deve essere molto sensibile ed avere una risposta in frequenza e alta velocità di risposta, ma se vuoi che un sensore rilevi una persona e apra una porta, la cosa più importante potrebbe essere la portata, tuttavia indipendentemente dal fatto che sia più importante per il tuo sistema nelle caratteristiche del sensore, dovresti tieni conto anche di questo:

  1. Tipo di materiale: Tutti i sensori indipendentemente dalla loro natura per ottenere una misurazione prendono una certa "energia" dal mezzo, ad esempio se si utilizza un sensore ad ultrasuoni che genera onde sonore per misurare la distanza da un oggetto, se questo oggetto ha una superficie liscia come un panno, assorbirà parte delle onde e la misurazione sarà errata, ma se l'oggetto è rigido la misurazione sarà adeguata. Un altro esempio sono i sensori di umidità, esistono sensori per misurare l'umidità ambientale e sono diversi dai sensori interrati per misurare l'umidità di una coltura o da quelli parzialmente interrati per misurare l'umidità tramite conducibilità elettrica, ognuno di questi sensori è diverso e non è utile per misurare l'umidità se non utilizzato nell'ambiente giusto, ad esempio il sensore parzialmente interrato non può misurare l'umidità nell'aria.

  2. Sistema di controllo: Ogni sensore ha un diverso tipo di uscita, non esiste un unico standard, generalmente i sensori utilizzati per lo sviluppo elettronico gestiscono protocolli come SPI, I2C o segnali analogici a 3 o 5Vdc, ma se il nostro sistema di controllo è probabilmente un L'ingresso del PLC può essere da 4 a 20mA o da 0 a 10Vdc, oppure può anche essere un protocollo industriale come RS-485, modbus, tra gli altri, quindi è molto importante sapere che tipo di uscita utilizzare, inoltre alcuni sensori richiedono il condizionamento di segnale come accade con una cella di carico che richiede un ponte di Wheatstone o alcuni sensori richiedono uno stadio di amplificazione perché il loro segnale in uscita è di pochi millivolt.

  3. Alimentazione: A seconda del tipo di sensore, la tensione di alimentazione richiesta può variare, nel caso di sensori industriali è comune trovarli a 12 o 24Vdc, e nel caso di sensori per progettazione elettronica le tensioni più comuni sono 5V e 3V. e questo è importante perché collegare un sensore ad una tensione superiore a quella nominale può danneggiarlo e se è inferiore si guasterà.

Tipi di sensori

Esistono diversi tipi di sensori industriali, a seconda di cosa si desidera misurare in ciascun caso. Vi presentiamo alcuni dei più utilizzati:

  • Termometro. Questi dispositivi raccolgono stimoli legati alla temperatura di una specifica sorgente e li trasformano in informazioni. I più comuni sono sensori digitali, infrarossi, umidità e temperatura.

  • Sensore di pressione. I sensori di pressione ottengono informazioni sotto forma di pressione e le trasformano in segnali elettrici comprensibili a seconda della pressione applicata. Anche i sensori di vuoto sono inclusi qui.

  • Sensore MEMS. Con il suo acronimo, sistemi microelettromeccanici. Questi sensori trasformano i segnali meccanici in segnali elettrici e sono ideali per automatizzare i processi industriali, ma anche per misurare le loro caratteristiche abituali e rilevare i cambiamenti. Permettono di rilevare vibrazioni, movimenti, l'inclinazione degli oggetti e la loro accelerazione.

  • Sensore di misura. In linea di massima, questi tipi di sensori sono responsabili della misurazione della distanza tra due elementi o della loro posizione. Facilitano l'ottimizzazione dei processi di controllo.

  • Sensore di prossimità. Rilevano oggetti, segnali o persone che si trovano vicino allo stesso sensore. Gli interruttori di posizione o i rilevatori capacitivi sono i più comuni, anche se troviamo anche induttivi, magnetici, ottici e ultrasonici.

  • Sensore di coppia. Questi sensori possono eseguire arresti meccanici quando necessario. Questi sono elementi fondamentali molto diffusi nei processi automatizzati. Consentono di misurare, tra l'altro, a quale forza torsionale è sottoposto un asse durante le sue fasi di funzionamento in fase di avviamento, spostamento o arresto.

Vantaggi della manutenzione predittiva

La potenza della combinazione tra tecnologia IIoT e sensori per una manutenzione predittiva ottimale porta una serie di vantaggi che devono essere presi in considerazione, soprattutto a livello di sicurezza:

  • Monitoraggio costante. L'analisi dei dati tramite i sensori non si ferma mai, quindi il sistema sarà sempre aggiornato per evitare guasti o errori di qualsiasi tipo.

  • Riduzione dei costi. Meno incidenti, meno dovrai investire nella riparazione o nella calibrazione degli strumenti della tua azienda. Inoltre, una corretta manutenzione predittiva allunga la vita dei componenti meccanici.

  • Maggiore sicurezza. Questi sensori non solo migliorano la sicurezza di processi e macchinari, ma aiutano anche a implementare misure per garantire il benessere dei lavoratori mentre operano con beni potenzialmente pericolosi.

  • Nessun intervento. Implementando una manutenzione predittiva e costante, sarà sempre meno necessario interrompere i processi per analizzare gli errori o risolvere i problemi, quindi la produttività aumenterà.

  • Riduzione degli errori critici. Il ruolo dei sensori nella manutenzione industriale è, principalmente, quello di ridurre al minimo gli errori critici che potrebbero fermare la produzione dell'organizzazione. Inoltre, minore è il numero di incidenti catastrofici che si verificano, minore sarà l'investimento nell'assicurazione.


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