更智能的传感器实现更智能的流体动力系统

智能传感器的使用使流体动力制造商能够为他们的产品增加更多的智能和产品差异化。

SIKO SGH50位置传感器专为液压缸和伸缩缸设计,允许工程师在流体动力系统中建立信息收集。
SIKO SGH50位置传感器专为液压缸和伸缩缸设计,允许工程师在流体动力系统中建立信息收集。
SIKO GmbH是一家

Rota Engineering的液压缸位置传感器现在包括现场校准,允许最终用户覆盖工厂校准,并选择主动行程区域的任何部分输出全量程信号,以实现最大分辨率(了解更多信息,20842242)。 Rota Engineering的液压缸位置传感器现在包括现场校准,允许最终用户覆盖工厂校准,并选择主动行程区域的任何部分输出全量程信号,以实现最大分辨率(了解更多信息,20842242)。 罗达工程有限公司 智能系统的创建并不是什么新鲜事,但近年来越来越多,因为制造商希望在他们的产品中实现更多的连接、自动化和数据收集。作为创建这些智能系统的一种手段,传感器等组件的集成也在增长。

为了提供更多的信息和功能,传感器本身也变得越来越智能。根据ieee -一个致力于促进技术造福人类的技术专业组织- 1451.2标准,这些所谓的智能传感器是那些“提供超出那些产生感知或控制质量的正确表示的功能”。该功能通常简化了传感器在网络环境中的应用集成。”

自20世纪60年代初以来,智能传感器技术就以这样或那样的形式存在。Roger Grace Associates总裁Roger Grace在最近的流体动力工业联盟(FPIC)研讨会上表示,如今,90%的传感器都被认为是“智能”的,因为它们包含某种形式的信号调理(见下面的边栏).这是根据Grace对行业专业人士进行的一项调查得出的结论,该调查旨在衡量大多数人认为智能传感器的定义是什么。

“在我看来,要想变得聪明,我们需要整合各种功能,”他说。“智能就是要增强传感器的工作能力....这种做法的程度就是不同意见的所在。”

总的来说,他说这是关于做决定。由于传感器和其他数据收集组件的集成程度提高,如今有如此多的数据可用,技术或系统传输收集到的信息的能力是关键。“你不能对数据进行操作,你必须对数据进行处理,使用各种算法来获得执行某个操作所需的信息,”格蕾丝说。“这是智能传感器的一个关键要素,能够为你提供一个信号或信息来做出决定,或者通过使用闭环控制系统对传感器自己做出决定。”

物联网(IoT)、工业4.0和其他市场趋势都有助于增加智能传感器的使用。Grace表示,根据几项市场研究的分析,智能传感器市场预计从2015年到2024年将以16-21%的CAGR(复合年增长率)增长。

流体动力中的应用

今年2月,Frost & Sullivan发布了一份新报告,称支持工业物联网(IIoT)的智能传感器嵌入式液压系统将成为液压设备市场的关键驱动力。Frost & Sullivan工业自动化和过程研究分析师Kiravani Emani在一份报告中表示:“主要的移动液压设备市场参与者……正在探索智能平台……在泵、气缸甚至软管等配件中嵌入传感器,以提高功率密度和控制设备漏油。公布新报告的新闻稿.电子集成将继续在推动液压产品需求方面发挥关键作用。”

由于电子技术在进一步提升流体动力行业中的重要性,一些制造商已经引入了专门设计的集成到液压元件中的技术。

SIKO的SGH线驱动编码器很容易集成到液压缸,而不需要空心孔活塞。 SIKO的SGH线驱动编码器很容易集成到液压缸,而不需要空心孔活塞。 SIKO GmbH是一家

例如,SIKO在12月发布了它的SGH50位置传感器用于液压缸和伸缩缸。传感器中的电缆机构允许测量高达5米(16.4英尺),并通过CANopen或SAE J1939协议与机器系统通信。这种能力允许工程师将信息收集构建到他们的流体动力系统中,这将有助于整体机器的运行。有关流体动力应用的类似传感器技术,请参阅文章“新型传感器设计帮助创建智能液压.”

在2017年的农业技术展上,Poclain液压公司推出了PMe泵具有一组集成传感器和嵌入式电子控制单元(ECU),称为SmartDrive CT 30。该PMe可与电比例伺服控制与或没有机械反馈,取决于精度要求的程度。使用工厂预先设定的校准,泵的电子设备能够提供准确的泵控制,有助于提高系统效率。此外,泵还可以通过can总线向主ECU提供传感器的物理和电气值,如温度、压力和速度,以便进一步收集数据和提高效率。

为了支持不断增长的工业4.0趋势,派克汉尼汾于今年2月推出了用于气缸的P8S CPS系列智能传感器。该公司表示,传感器具有智能功能,例如能够获取和本地处理信息,并与上级控制器和/或本地网络通信。位置数据的连续传输使气缸和驱动器更加智能和通用。这样做可以帮助解决各种工程难题,如质量监控和过程控制(见下面的边栏) 当集成到气动气缸上时,P8S传感器可提供位置数据的连续传输。 当集成到气动气缸上时,P8S传感器可提供位置数据的连续传输。 派克汉尼汾公司

传感器与网络通信的能力是确保其成为智能组件不可或缺的一部分。“没有网络,(你)就没有最佳的产品,”格蕾丝说。这有助于数据收集和分析,并在必要时由传感器本身或与之集成的系统或机器的另一部分采取行动。

从他对行业专业人士的调查中,Grace确定传感器技术有四个层次

他说,现在大多数传感器都包含一个传感器接口芯片,这是最流行的传感器设计概念。然而,根据他的调查,大多数受访者都同意添加一个微控制器,即3级传感器,是组件智能的起点。“因为如果没有微控制器,你就无法做出决定,”他解释说,这是使传感器或系统智能化的一个方面。

当将智能传感器或其他电子设备集成到流体动力系统(或任何此类系统)时,封装是至关重要的。这些组件通常具有必须保护的非常敏感的部件,特别是在有高压和高温的流体动力应用中,这些应用可能会对所收集的数据的结果产生负面影响。

SIKO为其SGH50传感器开发了一种特殊塑料,可将传感器的流体温度抵抗范围从85-105摄氏度(185-221华氏度)延长,此外,传感器还能承受100倍于重力的冲击。它之所以能够这样做,部分原因是传感器的柔性电缆完全吸收振动。液压介质也有助于抑制任何振动。

DunAn Sensing销售和营销副总裁Gary Winzeler在FPIC研讨会上谈到了该公司将DURAsense封装用于该公司新的TP系列压力和温度传感器(见下面的边栏).durense是DunAn传感公司创造的一个术语,指的是该公司包装其产品的方式,以提供准确性、可靠性和可承受性。他说:“如果我们失去了其中任何一点,我们觉得这将不会是一款让客户满意的产品。”

该技术通过将微机电系统(MEMS)技术封装在传感器中实现。他说,现在大多数公司都会使用不锈钢膜片和充油来保护MEMS,特别是在恶劣的工作条件下。虽然这是一种很好的技术,可以保护产品,但准确性和灵敏度会有所下降。这也推高了传感器的成本。 Poclain PMe泵具有一组集成传感器和嵌入式ECU。 Poclain PMe泵具有一组集成传感器和嵌入式ECU。 Poclain液压公司

相反,DunAn公司采用了一种后入封装策略,使介质与硅传感器接触,消除了键合线和电信号与介质的接触,提高了可靠性和在导电环境下的操作。

除了保护设备外,在开发或实现智能传感器时,多种特性或功能的打包也是一个重要方面。例如,DunAn的TP系列被认为是一种智能传感器,因为它在单个设备中包含温度和压力传感。这样的产品允许设计师在减少安装空间和成本的同时增加他们可以提取的信息量。

这些类型的智能传感器将成为开发更全面集成系统的一个组成部分。格蕾丝说:“人们不想创造自己的解决方案,他们想找一个把一切都搞定的人。”“找一家了解整个流程并能提供解决方案的公司,这才是市场的发展方向。”

随着流体动力和其他行业寻求进一步增强和差异化他们的产品,智能传感器将提供一种创造更多智能产品和系统的手段。

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