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10 Überlegungen bei der Auswahl des richtigen Sensors für gefährliche Umgebungen
Absicherung von Mess- und Kontrollsystemen für gefährliche Umgebungen
Die Produktions- und Fertigungsanforderungen des globalen Handels im 21. Jahrhundert steigen in einem erstaunlichen Tempo, was zu industriellen Herausforderungen führt, deren Lösung von Sensoren abhängt. Das Dreiergespann aus globalen 24-Stunden-Produktionsanforderungen, zuverlässiger Anlagenüberwachung in Echtzeit und den hohen Ressourcenkosten, die für die Verwaltung von Anlagen an entfernten Standorten erforderlich sind, hat zur Entstehung des industriellen IoT und der Einführung von drahtlosen Sensoren geführt. Sensoren sind in rauen industriellen Umgebungen unverzichtbar; der Schlüssel liegt in der Auswahl des richtigen Sensors.
Ungeschützte elektronische Schaltkreise können durch eine Reihe von rauen und unwirtlichen Bedingungen in industriellen Prozessen leicht beschädigt oder zerstört werden. Dazu gehören Wasser, Feuchtigkeit, extreme Temperaturschwankungen, das Eindringen von Partikeln, elektrostatische Entladungen (ESD), elektromagnetische Störungen (EMI), Vibrationen und sogar physische Stöße. Daher ist die Kontrolle der Exposition gegenüber unerwünschten Variablen ein entscheidendes Element für die Sicherheit der Ausrüstung, des Prozesses und des Bedieners. Sensoren sind sowohl die Hauptakteure als auch die schwächsten Glieder des Kontrollsystems, da sie in den rauesten Bereichen einer rauen Umgebung zum Einsatz kommen.
Bei der Entwicklung von Anwendungen, die für raue Umgebungen geeignet sind, müssen die Ingenieure die genauen Bedingungen berücksichtigen, unter denen die jeweilige Sensoranwendung funktionieren soll. So müssen beispielsweise Mess- und Steuerungsanforderungen für Bohrlöcher nicht nur den hohen Temperaturen, Drücken, Vibrationen und ätzenden Stoffen standhalten, die in Tiefbohrumgebungen vorkommen, sondern auch Temperatur, Druck, Widerstand und sogar Gammastrahlungspegel überwachen. Durch die kontinuierliche Überwachung werden selbst kleinste Veränderungen erkannt, was die Erkennung von Frühwarnsignalen und die Planung zur Minderung von Langzeitschäden erleichtert.
Bei Tausenden von Sensormodellen, die von verschiedenen Anbietern erhältlich sind, bieten die folgenden 10 Kriterien einen Bezugsrahmen für die richtige Zuordnung von Sensoren zu ihrer jeweiligen Anwendung:
1. Überlegen Sie, was erfasst werden soll: Wollen Sie einen Prozessparameter (Temperatur, Druck, Durchfluss), die Anwesenheit eines Objekts, den Abstand zum Ziel oder die Position eines Mechanismus erfassen?
2. Umweltbedingungen: Ist der Sensor für die Umgebungsbedingungen geeignet, in denen er eingesetzt werden soll? Was sind die besonderen Umweltbedingungen?
3. Bereich: Was ist die Messgrenze des Sensors? Wird das Ziel innerhalb der Reichweite liegen?
4. Steuerungsschnittstelle: Welche Art von Steuerungsschnittstelle und Schaltlogik ist erforderlich?
5. Auflösung: Welches ist die kleinste vom Sensor erfasste Schrittweite?
6. Zusammensetzung des Ziels: Wie ist die Materialzusammensetzung der Substanz, die erfasst werden soll? Ist es Metall, ist es Kunststoff?
7. Reproduzierbarkeit: Wird die gemessene Variable in der gleichen Umgebung konsistent gemessen?
8. Formfaktor: Wie viel Platz steht für den Sensor zur Verfügung und welche Form passt am besten zu der Anwendung?
9. Besondere Anforderungen: Neu hinzugefügte Komponenten können neue Bedingungen schaffen, die berücksichtigt werden müssen. Zum Beispiel wandeln piezoelektrische Schwingungswandler mechanische Energie in elektrische um, indem sie einen piezoelektrischen Kristall unter Spannung setzen. Die elektrische Energieabgabe ist eine direkte Funktion des Wandlerdesigns und der mechanischen Energiezufuhr. Daher muss der Kristall unter Umständen vor Schwingungen geschützt werden, die einen bestimmten Schwellenwert überschreiten.
10. Gefährliche Umgebungen erfordern mehr als nur den Sensor: Machen Sie sich bewusst, dass Sensoren nur ein Teil des gesamten Steuerungssystems sind; Steckverbinder und Kabel wie Class 1 Division 1 müssen ebenfalls berücksichtigt werden.
Nicht jede Umgebung ist ideal für exponierte Komponenten wie Sensoren, daher wurden verschiedene Varianten der Technologie entwickelt. Wägen Sie die Umgebungsgefahren ab und wählen Sie den am besten geeigneten Sensor zur Absicherung gegen diese Gefahren. Einige Hersteller haben sich auf die Entwicklung einer Reihe von industrietauglichen Sensoren spezialisiert. Ein Beispiel dafür ist TDK EPCOS, das über eine Dienstplan Dazu gehören unter anderem NTC-Temperaturmesssensoren, SMD-NTC-Thermistoren, Füllstandssensoren, Temperaturgrenzwertsensoren, Motorschutzsensoren, Drucksensoren, Feuchtigkeitssensoren und Winkelsensoren. Recherchieren Sie die verfügbaren Optionen und gleichen Sie sie mit den Systemanforderungen ab, um dann eine Auswahl zu treffen.
Der Inhalt wird von AspenCore und TDK Epcos bereitgestellt.
Quelle: Engineersgarage, , Sensortech, und Sensormag
Von Max Teodorescu
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