Endüstriyel sensörler, bir makinede ya da üretim hattında parçanın varlığını, konumunu, mesafeyi, sıcaklığı, basıncı ya da titreşimi algılayıp elektrik sinyaline çeviren cihazlardır. En yaygın çeşitleri endüktif, kapasitif, fotoelektrik ve ultrasonik yaklaşım sensörleri ile sıcaklık, basınç, titreşim ve konum ölçen sensörlerdir. Otomasyonun her kararı bir sensörün verdiği bilgiyle başlar.
Bir montaj hattında robotun, fikstürde parça yokken kapanan bir tutucuyla boşa hareket ettiğini düşünelim. Ya da bir presin, kalıpta bir önceki parça kalmışken yeniden vurduğunu. İki durumda da eksik olan bir sensördür. Parçanın yerinde olup olmadığını söyleyen küçük bir sensör, hem çevrim kaybını hem de pahalı bir kalıp hasarını önler.
Yaklaşım sensörleri: parça orada mı?
Yaklaşım sensörleri, bir cismin belirli bir mesafede olup olmadığını temas etmeden algılar ve açık ya da kapalı bir sinyal verir. Endüstriyel yaklaşım sensörlerinin şartları IEC 60947-5-2 standardında tanımlanır. Size hangi tipin uyacağını algılanacak malzeme ve mesafe belirler.
| Sensör | Neyi algılar | Tipik kullanım | Sınırı |
|---|---|---|---|
| Endüktif | Metal | Fikstürde metal parça, silindir konumu, dişli sayma | Kısa mesafe, metal olmayanı görmez |
| Kapasitif | Metal ve metal olmayan malzeme | Plastik parça, kap içindeki sıvı ya da granül seviyesi | Nem ve kirden etkilenebilir |
| Fotoelektrik | Işık huzmesini kesen ya da yansıtan cisim | Konveyörde ürün varlığı, sayma | Toz, parlak ve şeffaf yüzeyler |
| Ultrasonik | Ses dalgasını yansıtan cisim | Şeffaf şişe, seviye, mesafe | Yumuşak ve ses yutan yüzeyler |
| Manyetik | Mıknatıs | Pnömatik silindirde piston konumu | Mıknatıslı hedef gerekir |
Endüktif sensörlerde algılama mesafesi malzemeye göre değişir. Örneğin M18 gövdeli bir endüktif sensörün çelik için anma algılama mesafesi tipik olarak 5 ile 8 mm arasındadır. Aynı sensör alüminyum ya da bakırı belirgin biçimde daha kısa mesafeden görür. Sensör seçerken teknik föydeki malzeme düzeltme katsayılarına bakın.
Fotoelektrik sensör çeşitleri nelerdir?
Fotoelektrik sensörler ışığın nasıl kullanıldığına göre üçe ayrılır. Karşılıklı tipte verici ve alıcı ayrı gövdelerdedir, reflektörlü tipte ışık bir reflektörden geri döner, cisimden yansımalı tipte ise ışık doğrudan cisimden yansır.
Karşılıklı tip size en uzun mesafeyi ve en güvenilir algılamayı verir, ama iki tarafa da montaj ister. Cisimden yansımalı tip tek gövdeyle kurulur ama koyu ve parlak yüzeylerde zorlanabilir. Örneğin konveyörde siyah kolileri sayan bir sensör cisimden yansımalıysa koliyi kaçırabilir. Aynı iş karşılıklı bir sensörle sorunsuz yapılır.
Sıcaklık, basınç ve titreşim nasıl ölçülür?
Ölçüm sensörleri açık ya da kapalı bilgi yerine sürekli bir değer verir. Sıcaklık, basınç, mesafe, konum ve titreşim bu grupta ölçülür.
- Sıcaklık. Termokupllar yüksek sıcaklıklarda, PT100 dirençli sensörler daha hassas ölçümlerde kullanılır. PT100'ün sınıfları IEC 60751'de tanımlanır.
- Basınç. Hidrolik, pnömatik ve proses hatlarında basıncı ölçer.
- Konum ve hız. Enkoderler bir motorun ya da eksenin dönüşünü sayar. Artımlı enkoder hareketi, mutlak enkoder konumun kendisini verir.
- Mesafe. Lazer mesafe sensörleri parçanın yüksekliğini ya da kalınlığını temassız ölçer.
- Titreşim. İvmeölçerler motor, pompa ve fan gibi döner makinelerin titreşimini ölçer. Titreşim şiddetinin değerlendirilmesi için ISO 20816 serisi kullanılır.
Analog sensörler çoğu zaman 4 ile 20 mA arasında sinyal verir. Örneğin 0 ile 10 bar ölçen bir basınç sensörü 4 mA'de 0 bar, 20 mA'de 10 bar gösterir, 12 mA ise 5 bar demektir. Sinyalin 4 mA'den başlaması kablonun kopmasını ayırt etmeyi sağlar, çünkü kopuk kablo 0 mA verir.
Akıllı kamera ne zaman sensörün yerini alır?
Görüntü sensörleri tek bir noktayı değil, bütün bir görüntüyü inceler. Basit bir yaklaşım sensörünün söyleyemediği şeyleri, örneğin parçanın doğru yönde durup durmadığını, etiketin doğru olup olmadığını ya da bir vidanın eksik olup olmadığını söyler.
Akıllı kameralar görüntüyü kendi içinde işler ve sonucu doğrudan PLC'ye gönderir. Örneğin bir montaj istasyonunda bir akıllı kamera, birkaç ayrı yaklaşım sensörünün yapacağı kontrolü tek başına yapar. Görevin karmaşıklığı arttıkça endüstriyel görüntü işleme sistemleri devreye girer.
Güvenlik için hangi sensörler kullanılır?
Güvenlik sensörleri insanı makinenin tehlikeli bölgesinden korumak için kullanılır ve sıradan sensörlerden farklı olarak güvenlik için belgelendirilmiş olmalıdır. Işık perdeleri ve alan tarayıcılar IEC 61496 serisine, kapı kilitleme cihazları ISO 14119'a göre tasarlanır.
Sıradan bir fotoelektrik sensör güvenlik işlevi için kullanılmaz, çünkü kendi arızasını algılayamaz. Örneğin bir robot hücresinin girişindeki ışık perdesi, iç devresi arızalandığında robotu durduracak şekilde tasarlanır. Güvenlik sensörünün hangi performans seviyesini sağlaması gerektiğini risk değerlendirmesi belirler.
Bu yazı genel bilgi verir. Kendi hattınızdaki uygulama için risk değerlendirmesini yetkin bir mühendisle yapın ve ilgili standardın güncel sürümüne bakın.
Sensörler üretim verisinin kaynağıdır
Sensörleriniz yalnızca makineyi kontrol etmek için değil, üretimi izlemek için de veri üretir. Makinenin çalıştığını, durduğunu ve kaç parça ürettiğini söyleyen bilgi çoğu zaman zaten var olan bir sensörden gelir.
IO-Link, sensör ile kontrol sistemi arasındaki noktadan noktaya haberleşmeyi tanımlayan IEC 61131-9 standardıdır ve sensörün yalnızca açık ya da kapalı bilgisini değil, ölçtüğü değeri, ayarlarını ve kendi durumunu da iletmesini sağlar. Örneğin bir fotoelektrik sensörün kirlendiği için sinyal gücünün düştüğü, sensör tamamen çalışmaz hale gelmeden görülür. Eski makinelerde ise ek bir sensör ya da akım trafosuyla çalışma ve duruş bilgisi okunur ve üretim izleme sistemine aktarılır. Titreşim sensörlerinden gelen veri de kestirimci bakımın temelini oluşturur.
Sensör seçerken nelere bakılır?
Sensör seçerken algılanacak malzemeye, mesafeye, ortama, tepki süresine ve çıkış tipine bakın. Bu beş bilgi sensörün tipini ve modelini büyük ölçüde belirler.
Ortam koşulları sık atlanır. Yıkama yapılan bir gıda hattında en az IP67 ya da IP69K koruma sınıfı gerekebilir, koruma sınıfları IEC 60529'da tanımlanır. Çıkış tipinin de PLC girişine uyması gerekir. Örneğin PNP çıkışlı bir sensör, NPN beklenen bir girişe bağlandığında çalışmaz.
İlk adım: makinenizin kör noktalarını listeleyin
Makinenizde son aylarda yaşanan arızaları ve hatalı parçaları gözden geçirin. Her birinde, sorunu önceden haber verebilecek bir bilginin, örneğin parçanın yerinde olmadığının, sıcaklığın arttığının ya da titreşimin değiştiğinin ölçülüp ölçülmediğine bakın.
Ölçülmeyen her bilgi bir kör noktadır ve çoğu zaman tek bir sensörle kapatılabilir. Listenizle bize yazarsanız hangi sensörün nereye konacağını birlikte değerlendirebiliriz.
Sık sorulan sorular
Sensör ile dönüştürücü arasındaki fark nedir?
Sensör fiziksel bir büyüklüğü algılar, dönüştürücü ise bu büyüklüğü başka bir enerji biçimine çevirir. Endüstride bu iki işlev çoğu zaman aynı cihazda birleşir ve günlük kullanımda ikisine de sensör denir.
PNP ve NPN sensör ne demek?
PNP ve NPN, sensörün çıkış transistörünün tipini anlatır. PNP sensör algıladığında çıkışa artı gerilim verir, NPN sensör çıkışı eksiye bağlar. Sensör, bağlanacağı PLC girişinin tipine göre seçilir.
IP67 ne anlama gelir?
IP67, cihazın toza karşı tamamen korunduğunu ve belirli bir süre suya daldırılmaya dayanabildiğini gösteren koruma sınıfıdır. IEC 60529'da tanımlanır.
Eski bir makineye sensör eklenebilir mi?
Eklenebilir. Parça varlığı, sayma ya da titreşim gibi bilgiler için çoğu makineye harici sensörler, makinenin kontrol sistemine dokunmadan eklenebilir.
