U10F

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

• Linearização
• Filtro passa-baixa ajustável
•  Dois interruptores de fim de curso
• Duas saídas de comutação digital
• Monitoramento da integridade do sensor
• Funções estatísticas (memória mínima/máxima, valores médios)
• Informações sobre temperatura

Linearização

É possível inserir até 21 pontos de apoio. Como alternativa, é possível utilizar os coeficientes de uma interpolação polinomial da curva característica do sensor. Ambos os algoritmos foram projetados para otimizar o uso de certificados de calibração.

Dica: A HBK inserirá os parâmetros do certificado de calibração caso solicite a calibração dos seus sensores através da HBK. Nesse caso, o 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 ajustável livremente

Dois interruptores de fim de curso

Os interruptores de limite são projetados de acordo com o "Perfil de Sensor Inteligente" IO-Link. Além do nível de comutação, é possível definir uma histerese, se necessário. O chamado "Modo Janela" permite ativar o interruptor de limite quando o valor medido se encontra dentro de um intervalo de força definido, por exemplo, entre 1 kN e 1,8 kN. Todos os interruptores podem ser desativados.

Duas saídas de comutação digital

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

É possível interromper a comunicação IO-Link para desativar a transmissão dos dados de medição. Neste caso, a linha normalmente utilizada para a transmissão de sinais digitais 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 das especificações.

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

• Temperatura operacional máxima e mínima
• Temperatura nominal máxima e mínima
• Limite de temperatura do módulo amplificador
• Limite de temperatura da CPU
• Força nominal máxima e mínima
• Força operacional máxima e mínima
• Força máxima 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 sejam tomadas medidas corretivas. A elevada taxa de amostragem de 40 kS/s garante que mesmo picos de sobrecarga curtos sejam detectados e acionem um aviso.

• Funções estatísticas (memória mínima/máxima, valores médios)

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

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

Uma característica importante é a medição integrada da temperatura no sensor. Isso fornece a temperatura do seu processo sem a necessidade de um sensor de temperatura adicional. Este recurso não está disponível para sensores que utilizam um amplificador em linha.

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 dos 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 oferece 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:

1. O tempo de propagação do sinal do módulo amplificador não excede 350 µs. Isso significa que leva no máximo 0,35 ms para que um evento físico na entrada do amplificador se torne disponível em sua saída. A interface IO-Link opera com base no 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 do tempo de ciclo especificado pelo mestre IO-Link através da sua parametrização e características técnicas. Por favor, observe que os filtros aumentam o tempo de propagação do sinal. A saída para as saídas de comutação digitais não depende do mestre IO-Link – o atraso de propagação do sinal, neste caso, é de 0,35 ms. Esses sensores suportam comutação rápida.
2. A largura de banda da cadeia de medição depende da rigidez do sensor e da instalação mecânica — como a rigidez da introdução da carga e o peso dos componentes adaptados — do ponto de vista mecânico. O número de valores de medição transmitidos por segundo é o fator principal no cálculo da largura de banda de qualquer cadeia de medição digital. O módulo amplificador possui um tempo de ciclo inferior a 1 ms, o que significa que ele 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 será de 100 Hz, presumindo que a instalação mecânica suporte medições nessa frequência.

Observe que a largura de banda interna é de 40 kHz – a detecção de pico é capaz de medir muito mais rapidamente.

O IO-Link é uma interface excepcional e econômica, compatível com qualquer sistema de barramento de campo. Permite um processo de integração eficiente em termos de tempo e pode ser utilizado 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 denominado mestre IO-Link. Os mestres IO-Link estão disponíveis para todos os sistemas de barramento de campo existentes, o que significa que os sensores e atuadores IO-Link podem ser utilizados 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 cabo único lida com a transmissão de dados e o fornecimento de tensão e é altamente flexível, garantindo que não afeta as propriedades mecânicas do ponto de medição, mesmo quando são utilizados sensores para forças muito pequenas.

Conforme mencionado acima, os cabos de conexão IO-Link não possuem blindagem, e tanto o sensor quanto a carcaça do mestre IO-Link são isolados galvanicamente. Em caso de potenciais elétricos diferentes entre a caixa do sensor e a caixa 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 os produtos tradicionais, garantindo medições rastreáveis. Os requisitos das normas de qualidade, como a ISO 9001, podem ser cumpridos 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 de rastreabilidade para normas nacionais – um requisito fundamental de normas de qualidade como a ISO 9001. O processo de calibração para sensores digitais é idêntico ao das células de carga tradicionais: são utilizados os mesmos equipamentos e padrões de calibração. Como resultado, os clientes se beneficiam da alta precisão dos equipamentos de calibração da HBK para sensores digitais.

O procedimento de calibração é o seguinte:

a. O primeiro passo consiste em ler todos os dados para linearização (pontos de apoio ou coeficientes do polinômio cúbico) armazenados no sensor. Esses dados são armazenados externamente de forma segura.
b. Após isso, todos os dados de linearização serão 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, o cliente recebe um sensor plug-and-play com compensação ativa para erros de linearização. O cálculo da incerteza de medição é válido para todo o sistema.

O serviço de calibração 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 redução de custos é o argumento mais forte para a escolha de um sensor com tecnologia IO-Link. Os benefícios mais significativos da tecnologia IO-Link incluem:

1. Não é necessário espaço no armário.
2. Reduza os custos de cabeamento.
3. Economia de tempo durante o processo de integração.
4. Plug and play sem parametrização: após conectar o dispositivo a um mestre IO-Link, você recebe imediatamente valores de medição precisos em Newtons.
5. É possível a comunicação entre o nível de controle e o nível de campo.

A precisão aprimorada auxilia no cumprimento de 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.

Os transdutores de força inteligentes da HBK aumentam a precisão.

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

Os sensores de força inteligentes são instrumentos de medição altamente precisos. 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. No que diz respeito à eletrônica integrada, não há concessões: 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 em linha atinge a classe de proteção IP67, assim como os transdutores de força com amplificadores integrados. Por favor, observe que um cabo adequado deve ser conectado ao sensor para manter este nível de proteção.

No que diz respeito à temperatura, os sensores são limitados pelas características dos componentes eletrônicos. A faixa de temperatura é limitada a 60 °C, em comparação com 85 °C nas versões tradicionais.