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危険な環境に適したセンサーを選択する際に考慮すべき10のポイント
危険な環境に対応したセンシングとコントロールシステムをいかにヘッジするか。
21世紀のグローバル商取引における生産と製造の需要は驚くほどの速さで増加しており、センサーに解決策を依存する産業課題を生み出しています。24時間体制のグローバルな生産需要、信頼性の高いリアルタイムの資産監視、遠隔地の資産管理に必要な高いリソースコストという3つの要素が、産業用IoTの出現と無線センサの採用につながりました。センサーは過酷な産業環境において不可欠なものであり、重要なのは正しいセンサーを選択することにある。
水、湿度、極端な温度変化、微粒子の侵入、静電気放電（ESD）、電磁干渉（EMI）、振動、さらには物理的衝撃など、産業プロセスに存在する多くの過酷で人目につかない条件によって、保護されていない電子回路は容易に損傷または破壊されてしまう。このように、望ましくない変数への曝露を制御することは、装置、プロセス、およびオペレーターの安全にとって重要な要素です。センサーは、過酷な環境の中でその役割を果たすため、制御システムの中で最も重要な存在であると同時に、最も弱い存在にもなります。
過酷な環境に適したアプリケーションを設計する場合、エンジニアは各センサアプリケーションが機能するための条件を正確に考慮する必要があります。例えば、ダウンザホール用のセンシングと制御の要件は、深い穴を掘る環境に見られる高温、高圧、振動、腐食剤に耐えるだけでなく、温度、圧力、抵抗率、さらにはガンマ線放射レベルを追跡しなければなりません。継続的なモニタリングは、微細な変化を検出し、早期警告の兆候を特定し、長期的なダメージを軽減するための適切な計画を立てることを容易にしてくれます。
様々なベンダーから数千ものセンサーモデルが提供されていますが、以下の10項目は、センサーと特定のアプリケーションを正しく組み合わせるためのフレームとなります：
1. 何を感知しようとしているのかを考える：プロセスパラメータ（温度、圧力、流量）、物体の存在、ターゲットまでの距離、メカの位置などを感知しようとしているのか。
2. 環境条件：センサーが生息する環境条件に適しているか？特殊な環境条件とは？
3. レンジです：センサーの測定限界はどの程度か？ターゲットはレンジ内に収まるか？
4. 制御インターフェース：どのようなコントローラーのインターフェースとスイッチングロジックが必要ですか？
5. 解像度です：センサーが検出する最も細かい増分は何ですか？
6. ターゲットの組成センシングされる物質の材料構成はどうなっているか？金属なのか、プラスチックなのか。
7. 再現性：同じ環境下で、感知された変数が一貫して測定されているか。
8. フォームファクター：センサーを設置できる物理的なスペースはどのくらいか、どのような形がアプリケーションに最も適しているか。
9. 特別な条件新たに追加される部品によって、新たに考慮すべき条件が発生する場合があります。例えば、圧電振動トランスデューサは、圧電結晶にストレスを与えることで機械エネルギーを電気エネルギーに変換することに成功しました。その電気エネルギー出力は、トランスデューサーの設計と機械エネルギー入力の直接的な関数です。そのため、設定された閾値を超える振動から水晶を保護する必要がある場合があります。
10. 危険な環境では、センサー以上のものが必要です：センサーは制御システム全体の一部であり、クラス1ディビジョン1のようなコネクターやケーブルも考慮する必要があることを認識すること。
センサーのような露出した部品は、どのような環境にも適しているわけではありませんから、そのような技術も開発されています。そのため、センサーのような露出した部品に最適な環境はなく、技術開発が進んでいます。産業用センサーを専門に製造しているメーカーもあります。その一例がTDKエプコスです。 ロスターNTC温度計測センサー、SMD NTCサーミスタ、レベルセンサー、温度リミットセンサー、モーター保護センサー、圧力センサー、湿度センサー、角度センサーなど、産業用センサーを豊富に揃えています。その中から、システム要件と照らし合わせながら、最適なものを選んでください。
アスペンコアとTDKエプコスが提供するコンテンツです。
ソース エンジニアガレージ, センサーテックおよび センサーマグ
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