Sensores de força 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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Reduza custos, melhore a precisão e a confiabilidade na medição de força.

Como sensores inteligentes reduzem custos em comparação com medições tradicionais.

Neste vídeo de 5 minutos, você verá como os sensores de força inteligentes baseados em IO-Link simplificam todo o sistema. Ao combinar sensor e eletrônica em um único dispositivo e usar conectividade padrão M12, os sensores inteligentes reduzem significativamente os custos de hardware, instalação e manutenção—enquanto se integram ao seu sistema de controle como qualquer outro dispositivo IO-Link.

Como digitais fornecem medições de força estáveis e precisas.

Neste vídeo de 5 minutos, você aprenderá como os sensores de força inteligentes baseados em IO-Link melhoram a precisão usando curvas de calibração armazenadas digitalmente, linearização digital e compensação de temperatura integrada. Os dados de calibração são salvos diretamente no sensor, eliminando erros manuais e garantindo resultados consistentes e rastreáveis—mesmo sob condições ambientais variáveis.

Como eletrônicos integrados ajudam a detectar problemas antes que falhas ocorram.

Neste vídeo de 5 minutos, você aprenderá como os sensores de força inteligentes baseados em IO-Link da HBK melhoram a confiabilidade integrando sensor, eletrônica e interface em uma única cadeia de medição calibrada. A transmissão de dados digitais reduz a sensibilidade EMC, enquanto o monitoramento embutido verifica continuamente a temperatura e os limites mecânicos—detectando sobrecargas e eventos críticos a até 40.000 medições por segundo, muitas vezes antes que falhas ocorram.

FAQ | Respostas às suas perguntas sobre os Sensores de Força Inteligentes IO-Link da HBK.

O módulo amplificador IO-Link oferece inúmeras funções que aumentam a precisão das suas medições de força por meio de linearização e compensação digital de temperatura, além de melhorar a confiabilidade do processo por meio do monitoramento da saúde do sensor HBK. Informações adicionais, como dados de temperatura, também são fornecidas.

Linearização.
Filtro passa-baixa ajustável.
Dois interruptores de limite.
Duas saídas de comutação digital.
Monitoramento da integridade do sensor
Funções estatísticas (Memória Min/Max, valores médios)
Informações de Temperatura

Linearização

Você pode inserir até 21 pontos de apoio. Alternativamente, você pode usar os coeficientes de uma interpolação polinomial da curva característica do sensor. Ambos os algoritmos são projetados para uso otimizado de certificados de calibração.

Dica: A HBK irá inserir os parâmetros do certificado de calibração se você solicitar a calibração de seus sensores através da HBK. Neste caso, seu sensor será devolvido como um transdutor plug-and-measure!

Filtro passa-baixa ajustável.

Filtros digitais de 6ª ordem (Bessel ou Butterworth) com frequência de corte livremente ajustável

Dois interruptores de limite.

Os interruptores de limite são projetados de acordo com o “Perfil de Sensor Inteligente” do IO-Link. Além do nível de comutação, você pode definir uma histerese, se necessário. O chamado “Modo Janela” permite que você ative o interruptor de limite quando o valor medido cair dentro de uma faixa de força definida, por exemplo, entre 1 kN e 1,8 kN. Todos os interruptores podem ser negados.

Duplo saída de comutação digital

Um interruptor de saída está sempre disponível. O resultado é fornecido muito rapidamente na saída de comutação digital – com uma latência máxima de apenas 0,35 ms após o ponto de comutação ser excedido.

Você pode parar a comunicação IO-Link para desativar a transmissão de dados de medição. Neste caso, a linha normalmente usada para transmissão de sinal digital pode ser reutilizada como um segundo interruptor de saída digital.

Monitoramento da integridade do sensor

O sensor emite um aviso quando os limites físicos são excedidos – como sobrecargas estáticas ou dinâmicas, ou temperaturas além da especificação.

As características relevantes do sensor são armazenadas na memória do sensor:

Maior e menor temperatura operacional
Maior e menor temperatura nominal
Limite de temperatura do módulo amplificador
Limite de temperatura da CPU
Maior e menor força nominal
Maior e menor força operacional
Força máxima pico-a-pico-a-pico

O módulo amplificador compara continuamente os valores medidos com os limites definidos e envia um aviso em caso de transgressão, permitindo que ações corretivas sejam tomadas. A alta taxa de amostragem de 40 kS/s garante que até mesmo picos curtos de sobrecarga sejam detectados e acionem um aviso

• Funções estatísticas (memória Min/Max, valores médios)

Todas as funções estatísticas são avaliadas a uma taxa de amostragem de 40 kS/s. Isso garante valores Min/Max precisos, mesmo no caso de sinais de força rápidos.

• Informações de Temperatura (quando o módulo amplificador está integrado ao sensor: U10M, U10F, C10, U2B, C2)

Uma característica importante é a medição de temperatura integrada dentro do sensor. Isso fornece a temperatura do seu processo sem a necessidade de um sensor de temperatura adicional. Esse recurso não está disponível para sensores que utilizam um amplificador inline.

Os transdutores de força HBK com IO-Link operam a uma taxa de amostragem interna de 40 kHz e suportam o padrão COM3, que oferece a taxa de dados mais rápida no ecossistema IO-Link. O tempo de ciclo de nossos sensores é inferior a 1 ms. O tempo de ciclo da sua configuração depende do mestre IO-Link e de sua configuração.

A HBK utiliza o padrão COM3, que fornece a taxa de dados mais rápida no ecossistema IO-Link. O módulo opera internamente a uma alta taxa de amostragem de 40 kHz, garantindo que a detecção de picos funcione com precisão, mesmo com sinais de força rápidos.

Dois aspectos são importantes:

O tempo de propagação do sinal do módulo amplificador não é superior a 350 µs. Isso significa que leva no máximo 0,35 ms para um evento físico na entrada do amplificador se tornar disponível em sua saída. A interface IO-Link opera com o princípio de que o mestre IO-Link determina o tempo de ciclo. O atraso máximo de propagação é a soma do atraso interno do módulo amplificador (0,35 ms) e o tempo de ciclo especificado pelo mestre IO-Link através de sua parametrização e características técnicas. Por favor, note que filtros aumentam o tempo de propagação do sinal. A saída para as saídas de comutação digital não depende do mestre IO-Link – o atraso de propagação do sinal neste caso é de 0,35 ms. Esses sensores suportam comutação rápida.
A largura de banda da cadeia de medição depende da rigidez do sensor e da instalação mecânica – como a rigidez da introdução de carga e o peso dos componentes adaptados – do ponto de vista mecânico. O número de valores de medição transmitidos por segundo é o fator chave para calcular a largura de banda de qualquer cadeia de medição digital. O módulo amplificador tem um tempo de ciclo de menos de 1 ms, o que significa que pode transferir mais de 1.000 valores de medição por segundo. Como regra geral, a largura de banda é aproximadamente um décimo do número de valores de medição transmitidos por segundo. Se o mestre IO-Link também tiver um tempo de ciclo de 1 ms, a largura de banda resultante é de 100 Hz – assumindo que a instalação mecânica suporte a medição nessa frequência.

Por favor, note que a largura de banda interna é de 40 kHz – a detecção de picos é capaz de medir muito mais rápido.

IO-Link é uma interface excepcional e econômica que é compatível com qualquer sistema de barramento de campo. Ela permite um processo de integração que economiza tempo e pode ser usada em combinação com baixos custos de cabeamento. A integração fácil e rápida de dispositivos IO-Link em seu ambiente de barramento de campo é outra grande vantagem desta interface.

O gateway que conecta dispositivos IO-Link – como sensores HBK – ao nível do barramento de campo é o chamado mestre IO-Link. Mestres IO-Link estão disponíveis para todos os sistemas de barramento de campo existentes, o que significa que sensores e atuadores IO-Link podem ser usados em todas as plataformas de barramento de campo.

A conexão entre o sensor e o mestre IO-Link utiliza um cabo de sensor padrão M12 não blindado. Este único cabo lida tanto com a transmissão de dados quanto com o fornecimento de tensão e é altamente flexível – garantindo que não afete as propriedades mecânicas do ponto de medição, mesmo quando sensores para forças muito pequenas são usados.

Como mencionado acima, os cabos de conexão IO-Link não têm blindagem, e tanto o sensor quanto a carcaça do mestre IO-Link estão galvanicamente isolados. Em caso de potenciais elétricos diferentes entre a carcaça do sensor e a carcaça do mestre IO-Link, nenhuma corrente flui sobre qualquer blindagem que possa influenciar a medição.

Sim. Para a nova geração de ferramentas de medição de força, a HBK oferece o mesmo serviço de calibração que para produtos tradicionais, garantindo medições rastreáveis. Os requisitos de normas de qualidade como a ISO 9001 podem ser atendidos sem restrições.

O laboratório de calibração da HBK é certificado de acordo com a norma ISO 17025. Isso significa que os serviços de calibração da HBK atendem a todos os requisitos para rastreabilidade a normas nacionais – um requisito chave de normas de qualidade como a ISO 9001. O processo de calibração para sensores digitais é idêntico ao das células de carga tradicionais: os mesmos equipamentos e padrões de calibração são usados. Como resultado, os clientes se beneficiam da alta precisão do equipamento de calibração da HBK para sensores digitais.

O procedimento de calibração é o seguinte:

a. O primeiro passo é ler todos os dados para linearização (pontos de apoio ou coeficientes do polinômio cúbico) armazenados no sensor. Esses dados são armazenados com segurança externamente.
b. Após isso, todos os dados de linearização são excluídos. O sensor agora opera sem correção para erro de linearidade.
c. Diferentes etapas de carga são aplicadas ao sensor, e os resultados são armazenados na memória do sensor. O sensor agora opera com correção de linearidade.

Como resultado, você recebe um sensor plug-and-play com compensação ativa para erro de linearização. O cálculo da incerteza de medição é válido para o sistema completo.

O serviço de calibração de padrão de trabalho também está disponível.

Economia de custos, configuração fácil e rápida, e comunicação até o nível de campo – as vantagens são substanciais.

Na maioria dos casos, a economia de custos é o argumento mais forte para escolher um sensor com tecnologia IO-Link. Os benefícios mais importantes da tecnologia IO-Link incluem:

Nenhum espaço necessário no gabinete.
Reduza os custos de cabeamento.
Economia de tempo durante o processo de integração.
Plug and play sem parametrização: após conectar o dispositivo a um mestre IO-Link, você recebe imediatamente valores de medição precisos em Newtons.
A comunicação do nível de controle para o nível de campo é possível.

A precisão melhorada ajuda você a atender a requisitos de qualidade de produto cada vez mais exigentes. Além disso, os sensores de força IO-Link da HBK são ainda mais confiáveis do que os produtos já bem conhecidos da HBK.

Transdutores de força inteligentes da HBK melhoram a precisão.

Os algoritmos de linearização dos sensores melhoram a precisão dos sensores digitais – especialmente quando uma calibração é solicitada. Sensores com um módulo amplificador integrado (U10M, U10F, C10, U2B, C2) também apresentam compensação digital de temperatura. O efeito da temperatura no ponto zero – um dos fatores mais importantes que contribuem para a incerteza na medição de força – é reduzido a apenas metade do que nas versões passivas. Como nenhum cabo transmite sinais analógicos, a influência de campos eletromagnéticos é minimizada. A HBK utiliza um módulo amplificador de baixo ruído com alta resolução.

Sensores de força inteligentes são ferramentas de medição altamente precisas. Especialmente em ambientes industriais com condições de temperatura desafiadoras e uma ampla faixa de medição, eles oferecem excelente precisão.

A robustez mecânica do sensor permanece inalterada com o amplificador integrado. A faixa de temperatura é inferior à dos sensores tradicionais – consulte nossas fichas técnicas.

A HBK realiza testes de choque e vibração em todos os produtos. Quando se trata da eletrônica integrada, não há compromissos: a resistência a choques e vibrações é equivalente à dos sensores tradicionais e é testada de acordo com as normas IEC relevantes. O mesmo se aplica ao grau de proteção. O amplificador inline atinge a classe de proteção IP67, assim como os transdutores de força com amplificadores integrados. Por favor, note que um cabo adequado deve ser conectado ao sensor para manter esse nível de proteção.

Em relação à temperatura, os sensores são limitados pelas características dos componentes eletrônicos. A faixa de temperatura é restrita a 60°C, em comparação com 85°C para versões tradicionais.

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FAQ | Respostas às suas perguntas sobre os Sensores de Força Inteligentes IO-Link da HBK.

Quais são as características dos sensores de força IO-Link?

Linearização

Filtro passa-baixa ajustável.

Dois interruptores de limite.

Duplo saída de comutação digital

Monitoramento da integridade do sensor

• Funções estatísticas (memória Min/Max, valores médios)

• Informações de Temperatura (quando o módulo amplificador está integrado ao sensor: U10M, U10F, C10, U2B, C2)

Quão rápidos são os sensores de força HBK com interface IO-Link?

Por que a HBK escolheu o IO-Link como interface para sensores de força?

Posso realizar medições rastreáveis?

Quais são as vantagens de usar sensores de força inteligentes da HBK?

Os sensores de força IO-Link da HBK são menos precisos do que os sensores tradicionais?

Quão robustos são os sensores HBK IO-Link contra temperaturas, umidade ou choques e vibrações?

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