Als kabel geen optie is

Draadloze meetoplossing voor trilling en temperatuur

Sensoren zijn de ogen en oren van onze automatisering en zijn de instrumenten die de waarde van de fysische grootheden omzetten in elektrische signalen die verwerkt kunnen worden in een automatiseringssysteem. Daarvoor moet er wel een elektrische verbinding zijn tussen sensor en verwerkingselektronica, iets wat lang niet altijd gemakkelijk is. Wat te doen als we bijvoorbeeld willen weten of er trillingen zijn in een draaiend object. Draadloze verbindingen bieden vaak uitkomst en maken het mogelijk om dit soort metingen uit te voeren.

Abnormale trillingen of hoge temperaturen zijn vroege tekenen van machinestoring als gevolg van onbalans van componenten, verkeerde uitlijning, slijtage of onjuist gebruik van apparatuur. Om uitval op ongewenste momenten te voorkomen, is het daarom vaak raadzaam om continu de status van bewegende delen van een machine te monitoren om zo tijdig te weten of er mogelijke problemen aan zitten te komen. Trillingen en temperatuurverhogingen zijn immers probleemloos te meten met de juiste sensoren. Probleem is echter de bedrading. Draaien de sensoren mee met een tandwiel of as, dan is bekabeling uitgesloten. Voor de voeding van de sensor alsmede voor de weg waarlangs het meetsignaal verstuurd wordt, moeten andere oplossingen worden gevonden.
Althen Sensors & Controls heeft een fraaie oplossing bestaande uit batterijgevoede industriële sensoren die voorzien zijn van een netwerk-node alsmede en een gateway voor communicatie om gegevens naar de cloud te verzenden.
Deze oplossing heeft als voordeel dat het een kostenefficiënte manier is om continu trillings- en temperatuurgegevens vast te leggen voor voorspellend onderhoud. Daarbij zijn de sensoren te gebruiken op zowel bestaande als nieuwe machines. Het volledig draadloos werkende systeem bestaat uit onderdelen die ontworpen zijn voor veeleisende industriële omstandigheden en stof- en waterdicht zijn.

Industriële IoT-knooppunten
De Industrial sensor met node is een draadloos apparaat voor conditiebewaking op batterijen dat tri-axiale trillingen en oppervlaktetemperatuur meet van roterende apparatuur, zoals pompen, motoren en compressoren. Zoals in afbeelding 1 te zien is, gaat het om een sensor van 28 x 5 mm die voorzien is van schroefdraad. Hiermee wordt hij op het machineonderdeel gemonteerd waarmee de installatie verder afgerond is. Doordat de sensor 129 gram weegt, kan hij voor onbalans zorgen in een draaiend systeem. Hier dient wel rekening mee gehouden te worden, want het is natuurlijk niet de bedoeling dat de sensor zelf de oorzaak van de trillingen is. Doordat de sensorbehuizing van roestvaststaal is, kan hij in zware industriële toepassingen gebruikt worden.

De ontvanger van het draadloze signaal is ondergebracht in een ronde behuizing van 9,5 x 1,8 cm (afbeelding 2). Deze IoT gateway vormt de verbinding tussen de sensoren en uw besturingsplatform. Hij verzamelt, verwerkt en verzendt gegevens zelfs naar de cloud.
Deze industriële IoT gateway ondersteunt een breed scala aan bekabelde en draadloze connectiviteit, kan worden geïntegreerd met elk cloudplatform en draait randapplicaties. Daarbij heeft hij een stijlvol uiterlijk, is compact van formaat en past in elke binnenomgeving. Moet hij waterdicht gemonteerd worden, dan is er zelfs een fraaie behuizing leverbaar waar hij probleemloos in past.
De communicatie tussen de sensoren en de gateway vindt plaats in een draadloos mesh-netwerk. Tientallen of zelfs honderden sensoren kunnen zo samen van één gateway gebruik maken waarbij het netwerk zo is opgezet dat data van sensoren die ver van de gateway geplaatst zijn, hun boodschappen versturen via naastgelegen sensor-nodes. Knooppunten sturen hun gegevens dus rechtstreeks of via andere knooppunten naar de gateway die de mesh verbinden met elk cloudplatform via een bekabeld Afbeelding 2. De gateway die de verbinding vormt tussen het sensornetwerk en de machinebesturing of internet.
of draadloos netwerk (afbeelding 3).

En meer
De sensoren zijn ontwikkeld door Treon en Althen neemt in West-Europa de distributie en (project)implementatie voor haar rekening. Naast de sensoren voor trilling en temperatuur is er ook een sensor voor het monitoren van de luchtkwaliteit, de temperatuur, de vochtigheid, het omgevingslicht, het geluidsniveau en de luchtdruk. Deze batterij-gevoede ambient node maakt gebruik van hetzelfde mesh-netwerk en kan eenvoudig en kostenefficiënt worden gemonteerd op bestaande apparatuur, maar kan ook een onderdeel zijn van een grootschalige mesh-netwerk voor het verzamelen van gegevens in slimme gebouwen, steden en fabrieken.

Tabel 1
Draadloze industriële IOT-sensoroplossing voor trillingen en temperatuur

Trillingsspecificaties
Versnellingsmeting op 3 assen Axiaal, Horizontaal en Radiaal
Dynamisch bereik +/-4 G (configureerbaar naar 2, 4, 8 of 16)
Frequentiebereik 10…1000 Hz
Bemonsteringssnelheid 6600 Hz
Resolutie 16-bits
FFT-resolutie 1 Hz/bin

Temperatuurspecificaties
Meetbereik -40 °C tot +85 °C
Resolutie 0,1 °C
Nauwkeurigheid +/- 2 °C (afhankelijk van montage)
Herhaalbaarheid +/- 0,1 °C

Draadloze communicatie
4 GHz / Wirepas Mesh

Accu
3,6 V lithiumthionylchloride
Levensduur van de batterij ongeveer 3 jaar (levensduur van de batterij is afhankelijk van de bedrijfstemperatuur en configuratie)

Afmetingen van Node
5 x 28 mm
Gewicht 129 gram
Cover materiaal 316 ss
Materiaal bovenkap PE HD

Milieu
Bedrijf -40 °C tot +85 °C
Opslag 30 °C maximaal
IP68 (stofdicht en bestand tegen water tot 1 m)

Ontworpen voor ATEX *
ATEX II 2 G Ex ib IIC T4 Zone 1 & 2
-40 °C ≤ Ta ≤ + 60 °C
* nog niet gecertificeerd