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应用正确的位置传感器

通过保罗Heney|2019年8月22日

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由安德鲁·沃AutomationDirect

市场营销专家熟悉提供优质、更好、最好的产品给消费者选择的理念,并可能在此过程中追加销售。然而,很多时候,这个概念并不精确。我们每个人都以不同的方式衡量功能,有时候更好的产品并不只是拥有更多功能,而是拥有其他属性。工业终端用户为他们的设备选择正确的位置传感器面临着这个困境。

工业传感器有基本的通用版本和增强的特定任务风格。从工程角度来看,每次选择功能最齐全、优化和易于使用的产品是很诱人的,但明智的工程师明白这可能会增加成本。另一方面,企业所有者或采购代理可能会寻找最好的价值,有时双方可以实现他们的目标与相同的设备。

通常情况下,对于最终用户来说,提供更多的选择是更好的,即使他们最终只使用一个或几个选项。本文将研究用户在决定其应用程序的最佳位置传感器时应该评估的一些标准,但本文的讨论也适用于研究任何类型的传感器。

通用和特定于任务的
对于大多数位置传感器,三个基本的技术性能标准是:可靠的传感距离,环境适宜性和安装要求。这三个目标都是相互关联的,传感器如何设计来实现每一个目标,在一定程度上决定了它的分类。一个简单的物理极限开关可能就足够了——但也容易受到机械损坏——而一个更先进的非接触接近开关几乎没有足够的传感距离,但可以在环境中生存。

定义“通用用途”和“特定任务”这两个术语的使用是重要的第一步,因为这个术语没有行业标准,产品也可能没有这样的标签。通用型主要与基本部件或产品相关,适用于大多数常见应用。另一方面,特定任务意味着具有附加功能和独特特性的高度工程化产品。这些增强的元素帮助产品提供通用产品无法提供的关键功能。

大多数观察员会说,任何特定任务的产品都会使通用型产品显得不足或低劣。然而,彻底的分析必须基于基于事实的性能和成本评估,并试图考虑意想不到的后果。

重的特性
有了这些想法,为什么还会有人为任何东西指定通用用途呢?最重要和最明显的原因是成本。通用意味着一种更简单、更标准的设备,可能是为了最大限度地利用规模经济而大规模生产的。通常情况下,将传感器推向特定任务的任何增强都意味着增加成本,而不需要这些好处的用户最终会支付过高的价格。

然而,当考虑到所有影响时,特定任务并不总是更好的。一个不太为人所知的副作用是完全可能的,即特定任务传感器可能由于其额外的功能而在基本应用中产生反效果。也许在某些类型的检测中,它更难以调整,或者更不可靠,因此给技术人员和操作人员造成困难。如果它需要更换,它的更专门化的特性可能意味着更少的商业可用性。这些附带的影响在手术的第一天可能不会被注意到,但随着时间的推移会累积起来。

用户考虑的另一个关键问题是标准化。如果终端用户能够成功地为所有应用选择一种传感器类型,他们的人员将成为该型号的专家,他们只需要储备一种类型的传感器。许多网站愿意为这样的简便性多花点钱。

图1:一些传感器类别,如光电传感器,提供从通用到特定任务的多种底层技术,每种技术都适用于特定的应用。(所有数据由AutomationDirect提供。)

光电的例子
作为一个实际的例子,让我们考虑光电传感器。这个产品组非常庞大,并且在基础技术和潜在应用方面不断增长。有三种一般形式的传感技术:漫反射、反向反射和穿透光束。

这三种类型都有一个共同的发送和接收光的理念,尽管光源可能是红色LED、红外线甚至是激光。每种工艺类型和轻型都有不同的优点。

对于一个基本的应用程序,如检测纸板箱或传送带上的其他不透明物体,任何类型的传感器都可以工作——事实上,一个通用的反向反射红色传感器是一个优秀和可靠的选择,图1。

在难度谱的另一端,将是一个应用程序,用于感知一个透明的瓶子在灌装线上的进料输送机上移动。一个通用的红色LED传感器可能会在瓶子通过传感路径时感应开/关/开,因为它只会在通过前缘和后缘侧壁的密集视图时触发。当瓶子移动时,这种错误读数可以提供两个脉冲,而不是需要的单个脉冲。

在这种情况下,应用需要一种专门用于透明玻璃检测的技术,比如优化的传感器。这种类型的传感器可能会在许多其他应用中工作,但它将更昂贵,并受到其他限制,如有限的传感距离范围或安装选择。

由于许多站点都有不同的需求,就像这些示例一样,很可能必须选择多种传感器类型来处理所有应用程序。

图2:经济型通用传感器具有标准的传感范围和基本的环境等级,但可能适用于仓库应用。

关注环境和技术
许多设计师可能会发现一种成本效益高的方法,即尽可能使用通用功能,只有在环境或技术需要时才转向特定任务。

环境细节很容易理解。工业使用IP等级或NEMA等级来定义设备能够承受灰尘等固体和水等液体的侵入的程度。更高的额定值可以承受压力清洗,甚至淹没。此外,建筑材料必须适合于环境中可能存在的任何化学物质。

基本传感器和附件可能使用塑料或镀金属外壳,仅能达到IP65或更低,这适用于仓库或商店环境,图2。然而,受化学品和压力清洗影响的食品或制药应用将推动对不锈钢外壳和IP68或更高评级的需求,如图3所示。当然,在SS中封装传感器的不良后果通常是减少传感范围和增加成本。

其他具有挑战性的环境是焊接应用和紧凑的位置,这可能需要特殊的涂层传感器来防止渣的堆积,或细直角型外壳而不是常规的管状外壳。这两种方法都会增加成本,而且只在特定情况下才需要。

技术细节要微妙得多。在光电的例子中,最好的传感器可以检测光的反射角度,而不是光的数量,这是一种被称为背景抑制的技术。这有助于忽略对象的颜色,并且在需要时很重要,但在不需要时它会增加成本。

图3:特殊用途传感器的价格是一般用途传感器的六倍,外观类似,但可以提供更大的传感范围和IP69K评级,使其能够承受高温/高压食品和饮料的洗涤,并抵抗化学物质。

最后,考虑接近型位置传感器的情况,成本与距离评估是重要的。在这种情况下,更先进的因子1传感器,也称为k-factor=1或K1,成本只比传统传感器高一点,但对任何类型的目标金属提供一致的传感范围。在这种情况下,该技术为新的和改进的应用程序提供了性能优势,并且它可以很容易地使终端用户巩固库存,这是一个宝贵的好处。

合适的传感器
如果设计师可以选择一种能够在环境中生存并完成任务的通用传感器,那么他们就没有理由觉得自己得到的东西比一种特定任务的传感器少。对于一个新的和未经测试的应用程序,正确的方法可能是从一个标准模型开始,看看它是否可以通过检验。

对于那些真正需要更先进产品的情况,有无数的选择。谨慎的终端用户将自学现有技术和特性,他们将根据需要依赖设备供应商。传感器制造商和分销商通常可以根据他们的产品在广泛应用中如何使用的反馈提供一些建议。

广泛的产品可供终端用户使用是一个巨大的好处。通过一些仔细的评估,设计人员可以瞄准正确的必要模型,为所有应用程序提供正确的性能和价值。


了下:传感器(位置+其他)
标记:automationdirect

关于作者

保罗Heney

Paul J. Heney是《设计世界》杂志的副总裁兼编辑总监,拥有工程科学与力学学士学位,佐治亚理工学院的技术通信和生物医学工程辅修专业。他在流体动力、航空航天、机器人、医疗、绿色工程和一般制造领域有近25年的写作经验。他的文章获得了美国商业出版编辑协会颁发的许多地区性和全国性的奖项。

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