すべての機械には耐用年数があります。スマートセンサーを使用して機械の動作状態を監視することで、機械の異常を早期に発見し、事前に部品を交換して機械の故障を回避できます。この記事では、産業用IoT向けのよりスマートな管理環境を提供するスマート センサー ソリューションを紹介します。
状態監視用スマートセンサー
今日の機械設備や科学技術システムの使用における中心的な課題は、機械の状態監視と診断を改善し、システム全体を最適化することです。このテーマは産業分野のみを対象としているのではなく、機械が使用される他の場所でもますます重要な役割を果たしています。従来は計画的に機械の修理を行っており、メンテナンスが遅れると生産ラインが停止するおそれがありました。
現在では、機械の耐用年数を予測するよりスマートな方法があります。つまり、機械の動作プロセスからデータを収集し、温度、騒音、振動などの特に重要なパラメータを記録して、最適な動作状態と必要なメンテナンス時間を決定するのに役立ちます。この方法により、不必要な摩耗を回避し、起こりうる障害とその原因を早期に検出することができます。この監視技術の助けにより、施設の可用性と有効性の面で大幅な最適化の可能性が生まれ、決定的な利点がもたらされます。
この予知保全 (PM) 方法は、状態基準監視 (CBM) とも呼ばれ、タービン、ファン、ポンプ、モーターなどの回転部品を備えた機械でよく使用されます。CBM技術により、運転状況に関する情報をリアルタイムに記録することができます。ただし、この方法では故障や摩耗の可能性を予測することはできません。インテリジェント センサーと強力な通信ネットワークおよびコンピューティング プラットフォームのおかげで、モデルを作成し、変更を検出し、耐用年数を詳細に計算することができます。
意味のあるモデルを作成するには、振動、温度、電流、磁場を分析する必要があります。現代の有線および無線通信方式により、工場や企業内の設備の監視が可能になりました。クラウドベースのシステムにより、オペレーターやサービス技術者は機械の状態に関する情報データに簡単にアクセスできます。
振動センサーを状態監視に広く使用するには、 低コストと小型という2つの要素が不可欠です。MEMSベースの加速度計は、より高い解像度、優れたドリフトおよび感度特性、より優れた信号対雑音比、およびDC範囲のような極めて低い周波数の振動を検出する機能を備えているため、圧電センサーの代わりにますます使用されるようになっています。さらに、電力効率が非常に高いため、バッテリー駆動のワイヤレス監視システムに最適です。
圧電センサーと比較したMEMS加速度計のもう1つの利点は、システム全体を1つのハウジングのシステムインパッケージ (SiP) に統合できることです。これらのSiPソリューションは、アプリケーション固有の前処理、通信プロトコル、ユニバーサル インターフェイス用の組み込みファームウェアを備えたアナログ/デジタル コンバーターやマイクロコントローラーと組み合わせるなど、他の重要な機能を統合してよりスマートなシステムを形成することで継続的に進化しており、多様な保護機能も組み込まれています。
高性能信号処理技術ソリューションの世界的リーダーであるADIは、産業用状態監視アプリケーション向けに特別に設計された2つの高周波、低ノイズMEMS加速度計、ADXL1001とADXL1002を発表しました。これらのMEMS加速度計を使用すると、高解像度の振動測定を実現し、ベアリング障害やその他の一般的な機械障害の原因を早期に検出するために必要な情報を提供できます。ADXL1001およびADXL1002の高周波範囲におけるノイズ性能は、既存の圧電センサー技術に匹敵するため、ADI MEMS加速度計は新しい状態監視製品として非常に魅力的な選択肢となります。ADXL1001とADXL1002は、高品質で高精度なデータを提供することができます。 スマートファクトリーIoTアプリケーション ネットワークエッジでのスマート検出をサポートします。
ADXL1001およびADXL1002 MEMS加速度計は、非常に低いノイズ密度を実現します。 拡張された帯域幅で高グ 範囲。。加速度計は2つのモデルがあり、フルスケールの範囲は ±100グ （ADXL1001）と ±50グ （ADXL1002）。ADXL1002の標準的なノイズ密度は25 μg/√Hz、感度は40mV/g です。ADXL1001の場合は30 μg/√Hz、感度は20mV/gです。どちらの加速度計も3.0V ～ 5.25Vの単一電圧供給で動作し、完全な静電セルフテストや範囲外インジケーターなどの便利な機能を備えています。ADXL1001/ADXL1002は、5 mm × 5 mm × 1.85 mm LFCSPパッケージで提供され、-40°C ～ +125°Cの温度範囲での動作が定格されています。
ADXL1001/ADXL1002は、顧客にEVAL-ADXL100X評価ボードも提供します。このボードには、6ピン ヘッダーを配置するための2セットの間隔を空けたビア があり、プロトタイピング ボードまたはPCBに簡単に取り付けることができます。小型でボードの剛性が高いため、ユーザー システムや加速度測定への影響が最小限に抑えられます。 EVAL-ADXL100X評価ボードは、機械振動テーブルに取り付けるために特別に設計されており、サイズが0.8平方インチの超厚PCBで構成されています。振動テーブルモジュールにしっかりと取り付けるためのネジ穴が設けられています。この設計により、ユーザーはデバイスを別のテスト ボードにはんだ付けすることなく、ADXL1001またはADXL1002振動センサーの全性能範囲を評価できます。出力端子には、-3 dB帯域幅が約20 kHzの単純なRCローパス フィルタが備わっています。このコンポーネントは交換可能なので、ユーザーはデバイスの出力端子に独自のアプリケーションに適したローパス フィルターを実装できます。