Sensores de fuerza inteligentes

Digital versions of HBK’s trusted force sensors now feature IO-Link for smart monitoring, peak detection, and high-speed processing. Enjoy real-time diagnostics, pre-processing at 40 kHz, and plug-and-play calibration

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Reducir costes, mejorar la precisión y la fiabilidad en la medición de fuerza

Cómo los sensores inteligentes reducen los costes en comparación con la medición tradicional

En este video de 5 minutos, verá cómo los sensores de fuerza inteligentes basados en IO-Link simplifican todo el sistema. Al combinar sensores y componentes electrónicos en un solo dispositivo y utilizar la conectividad M12 estándar, los sensores inteligentes reducen significativamente los costos de hardware, instalación y mantenimiento, al tiempo que se integran en su sistema de control como cualquier otro dispositivo IO-Link.

Cómo la tecnología digital proporciona mediciones de fuerza estables y precisas

En este video de 5 minutos, aprenderá cómo los sensores de fuerza inteligentes basados en IO-Link mejoran la precisión mediante el uso de curvas de calibración almacenadas digitalmente, linealización digital y compensación de temperatura integrada. Los datos de calibración se guardan directamente en el sensor, lo que elimina errores manuales y garantiza resultados consistentes y rastreables, incluso en condiciones ambientales cambiantes.

Cómo la electrónica integrada ayuda a detectar problemas antes de que se produzcan fallos

En este video de 5 minutos, aprenderá cómo los sensores de fuerza inteligentes basados en IO-Link de HBK mejoran la confiabilidad al integrar el sensor, la electrónica y la interfaz en una única cadena de medición calibrada. La transmisión de datos digitales reduce la sensibilidad EMC, mientras que el monitoreo incorporado verifica continuamente la temperatura y los límites mecánicos, detectando sobrecargas y eventos críticos a una velocidad de hasta 40 000 mediciones por segundo, a menudo antes de que ocurran fallas.

Preguntas frecuentes | Respuestas a sus preguntas sobre los Sensores de fuerza inteligentes HBK IO-Link

El módulo amplificador IO-Link ofrece numerosas funciones que mejoran la precisión de sus mediciones de fuerza a través de la linealización y la compensación digital de temperatura, al mismo tiempo que mejora la confiabilidad del proceso a través del monitoreo del estado del sensor HBK. También se proporciona información adicional, como datos de temperatura.

Linealización
Filtro de paso bajo ajustable
Dos interruptores de límite
Dos salidas de conmutación digital
Monitorización del estado del sensor
Funciones estadísticas (memoria mínima/máxima, valores promedio)
Información de temperatura

Linealización

Puedes ingresar hasta 21 puntos de apoyo. Alternativamente, puede utilizar los coeficientes de una interpolación polinomial de la curva característica del sensor. Ambos algoritmos están diseñados para un uso óptimo de los certificados de calibración.

Sugerencia: HBK introducirá los parámetros del certificado de calibración si solicita la calibración de sus sensores a través de HBK. ¡En este caso, su sensor será devuelto como un transductor listo para conectar y medir!

Filtro de paso bajo ajustable

Filtros digitales de sexto orden (Bessel o Butterworth) con frecuencia de corte libremente ajustable

Dos interruptores de límite

Los interruptores de límite están diseñados de acuerdo con el “Perfil de sensor inteligente” de IO-Link. Además del nivel de conmutación, puede definir una histéresis si es necesario. El llamado “Modo Ventana” permite activar el interruptor de límite cuando el valor medido cae dentro de un rango de fuerza definido, por ejemplo, entre 1 kN y 1,8 kN. Todos los interruptores admiten inversión lógica.

Dos salidas de conmutación digital

Siempre hay un interruptor de salida disponible. El resultado se proporciona muy rápidamente en la salida de conmutación digital, con una latencia máxima de solo 0,35 ms después de superar el punto de conmutación.

Puede detener la comunicación IO-Link para desactivar la transmisión de datos de medición. En este caso, la línea normalmente utilizada para la transmisión de señales digitales se puede reutilizar como un segundo conmutador de salida digital.

Monitorización del estado del sensor

El sensor emite una advertencia cuando se superan los límites físicos, como sobrecargas estáticas o dinámicas o temperaturas fuera de las especificaciones.

Las características relevantes del sensor se almacenan en la memoria del sensor:

Temperatura de funcionamiento más alta y más baja
Temperatura nominal más alta y más baja
Límite de temperatura del módulo amplificador
Límite de temperatura de CPU
Fuerza nominal más alta y más baja
Fuerza operativa más alta y más baja
Fuerza máxima de pico a pico a pico

El módulo amplificador compara continuamente los valores medidos con los límites definidos y envía una advertencia en caso de transgresión, permitiendo tomar medidas correctivas. La alta frecuencia de muestreo de 40 kS/s garantiza que incluso los picos de sobrecarga más cortos se detecten y activen una advertencia.

• Funciones estadísticas (memoria mínima/máxima, valores promedio)

Todas las funciones estadísticas se evalúan a una frecuencia de muestreo de 40 kS/s. Esto garantiza valores mínimos y máximos precisos, incluso en el caso de señales de fuerza rápidas.

• Información de temperatura (cuando el módulo amplificador está integrado en el sensor: U10M, U10F, C10, U2B, C2)

Una característica importante es la medición de temperatura integrada dentro del sensor. Esto proporciona la temperatura de su proceso sin la necesidad de un sensor de temperatura adicional. Esta función no está disponible para sensores que utilizan un amplificador en línea.

Los transductores de fuerza HBK con IO-Link funcionan a una frecuencia de muestreo interna de 40 kHz y admiten el estándar COM3, que ofrece la velocidad de datos más rápida en el ecosistema IO-Link. El tiempo de ciclo de nuestros sensores es inferior a 1 ms. El tiempo de ciclo de su configuración depende del maestro IO-Link y su configuración.

HBK utiliza el estándar COM3, que proporciona la velocidad de datos más rápida en el ecosistema IO-Link. El módulo funciona internamente a una alta frecuencia de muestreo de 40 kHz, lo que garantiza que la detección de picos funcione con precisión incluso con señales de fuerza rápidas.

Dos aspectos son importantes:

El tiempo de propagación de la señal del módulo amplificador no es más que 350 µs. Esto significa que se necesitan un máximo de 0,35 ms para que un evento físico en la entrada del amplificador esté disponible en su salida. La interfaz IO-Link funciona según el principio de que el maestro IO-Link determina el tiempo del ciclo. El retardo máximo de propagación es la suma del retardo interno del módulo amplificador (0,35 ms) y el tiempo de ciclo especificado por el maestro IO-Link a través de su parametrización y características técnicas. Tenga en cuenta que los filtros aumentan el tiempo de propagación de la señal. La salida a las salidas de conmutación digitales no depende del maestro IO-Link: el retardo de propagación de la señal en este caso es de 0,35 ms. Estos sensores admiten una conmutación rápida.
El ancho de banda de la cadena de medición depende de la rigidez del sensor y de la instalación mecánica (como la rigidez de la introducción de carga y el peso de los componentes adaptados) desde una perspectiva mecánica. El número de valores de medición transmitidos por segundo es el factor clave para calcular el ancho de banda de cualquier cadena de medición digital. El módulo amplificador tiene un tiempo de ciclo de menos de 1 ms, lo que significa que puede transferir más de 1.000 valores de medición por segundo. Como regla general, el ancho de banda es aproximadamente una décima parte del número de valores de medición transmitidos por segundo. Si el maestro IO-Link también tiene un tiempo de ciclo de 1 ms, el ancho de banda resultante es de 100 Hz, suponiendo que la instalación mecánica admita la medición a esa frecuencia.

Tenga en cuenta que el ancho de banda interno es de 40 kHz: la detección de picos puede medir mucho más rápido.

IO-Link es una interfaz excelente y rentable que es compatible con cualquier sistema de bus de campo. Permite un proceso de integración que ahorra tiempo y puede utilizarse en combinación con bajos costes de cableado. La integración fácil y rápida de dispositivos IO-Link en su entorno de bus de campo es otra ventaja importante de esta interfaz.

La puerta de enlace que conecta los dispositivos IO-Link (como los sensores HBK) con el nivel de bus de campo es el denominado maestro IO-Link. Los maestros IO-Link están disponibles para todos los sistemas de bus de campo existentes, lo que significa que los sensores y actuadores IO-Link se pueden utilizar en todas las plataformas de bus de campo.

La conexión entre el sensor y el maestro IO-Link utiliza un cable de sensor estándar M12 sin blindaje. Este único cable gestiona tanto la transmisión de datos como el suministro de voltaje y es altamente flexible, lo que garantiza que no afecta las propiedades mecánicas del punto de medición, incluso cuando se utilizan sensores para fuerzas muy pequeñas.

Como se mencionó anteriormente, los cables de conexión IO-Link no tienen blindaje y tanto el sensor como la carcasa del maestro IO-Link están aislados galvánicamente. En caso de diferentes potenciales eléctricos entre la carcasa del sensor y la carcasa del maestro IO-Link, no fluye ninguna corriente a través del blindaje que pueda influir en la medición.

Sí. Para la nueva generación de herramientas de medición de fuerza, HBK ofrece el mismo servicio de calibración que para los productos tradicionales, garantizando mediciones trazables. Los requisitos de las normas de calidad como la ISO 9001 se pueden cumplir sin restricciones.

El laboratorio de calibración HBK está certificado según la norma ISO 17025. Esto significa que los servicios de calibración de HBK cumplen todos los requisitos de trazabilidad según los estándares nacionales, un requisito clave de los estándares de calidad como ISO 9001. El proceso de calibración de los sensores digitales es idéntico al de las celdas de carga tradicionales: se utilizan los mismos bancos de calibración y estándares. Como resultado, los clientes se benefician de la alta precisión de los equipos de calibración de HBK para sensores digitales.

El procedimiento de calibración es el siguiente:

a. El primer paso es leer todos los datos de linealización (puntos de apoyo o coeficientes del polinomio cúbico) almacenados en el sensor. Estos datos se almacenan de forma segura externamente.
b. Después de esto, se eliminan todos los datos de linealización. El sensor ahora funciona sin corrección por error de linealidad.
c. Se aplican diferentes pasos de carga al sensor y los resultados se almacenan en la memoria del sensor. El sensor ahora funciona con corrección de linealidad.

Como resultado, recibirá un sensor plug-and-play con compensación activa del error de linealización. El cálculo de la incertidumbre de la medición es válido para el sistema completo.

También está disponible el servicio de calibración de estándares de trabajo.

Ahorro de costes, configuración fácil y rápida y comunicación hasta el nivel de campo: las ventajas son sustanciales.

En la mayoría de los casos, el ahorro de costes es el argumento más fuerte para elegir un sensor con tecnología IO-Link. Los beneficios más importantes de la tecnología IO-Link incluyen:

No requiere espacio en el armario.
Menores costes de cableado.
Ahorro de tiempo durante el proceso de integración.
Plug and play sin parametrización: después de conectar el dispositivo a un maestro IO-Link, recibirá inmediatamente valores de medición precisos en Newtons.
Es posible la comunicación desde el nivel de control al nivel de campo.

La precisión mejorada le ayuda a cumplir con los requisitos de calidad del producto cada vez más exigentes. Además, los sensores de fuerza IO-Link de HBK son aún más fiables que los productos ya conocidos de HBK.

Los transductores de fuerza inteligentes de HBK mejoran la precisión.

Los algoritmos de linealización de los sensores mejoran la precisión de los sensores digitales, especialmente cuando se solicita una calibración. Los sensores con módulo amplificador integrado (U10M, U10F, C10, U2B, C2) también cuentan con compensación de temperatura digital. El efecto de la temperatura en el punto cero, uno de los factores más importantes que contribuyen a la incertidumbre de la medición de fuerza, se reduce a solo la mitad del de las versiones pasivas. Como ningún cable transmite señales analógicas, se minimiza la influencia de los campos electromagnéticos. HBK utiliza un módulo amplificador de bajo ruido y alta resolución.

Los sensores de fuerza inteligentes son herramientas de medición de alta precisión. Especialmente en entornos industriales con condiciones de temperatura desafiantes y un amplio rango de medición, ofrecen una excelente precisión.

La robustez mecánica del sensor permanece inalterada con el amplificador integrado. El rango de temperatura es inferior al de los sensores tradicionales: consulte nuestras hojas de datos.

HBK realiza pruebas de impacto y vibración en cada producto. En lo que respecta a la electrónica integrada, no hay concesiones: la resistencia a los golpes y las vibraciones es equivalente a la de los sensores tradicionales y se prueba de acuerdo con las normas IEC pertinentes. Lo mismo se aplica al grado de protección. El amplificador en línea alcanza la clase de protección IP67, al igual que los transductores de fuerza con amplificadores integrados. Tenga en cuenta que se debe conectar un cable adecuado al sensor para mantener este nivel de protección.

Respecto a la temperatura, los sensores están limitados por las características de los componentes electrónicos. El rango de temperatura está restringido a 60°C, en comparación con los 85°C de las versiones tradicionales.

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¿Cuáles son las características de los sensores de fuerza IO-Link?

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• Información de temperatura (cuando el módulo amplificador está integrado en el sensor: U10M, U10F, C10, U2B, C2)

¿Qué rapidez tienen los sensores de fuerza HBK con interfaz IO-Link?

¿Por qué HBK eligió IO-Link como interfaz para sensores de fuerza?

¿Puedo realizar mediciones trazables?

¿Cuáles son las ventajas de utilizar sensores de fuerza inteligentes HBK?

¿Los sensores de fuerza HBK IO-Link son menos precisos que los sensores tradicionales?

¿Qué tan robustos son los sensores HBK IO-Link frente a temperaturas, humedad o golpes y vibraciones?

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