Le chef de produit Michael Troska est convaincu des avantages de la fusion des capteurs pour l'utilisateur

Capteurs d'inclinaison avec principe de mesure fusionné

Les capteurs MEMS - abréviation de "microsystèmes électro-mécaniques" - mesurent les plus petits changements, comme l'accélération. Ces appareils compacts et polyvalents sont aujourd'hui utilisés dans de nombreux appareils, notamment dans les nouveaux capteurs d'inclinaison de Turck, qui abritent également un gyroscope et permettent une dynamique inédite grâce à la fusion des principes de mesure. Michael Troska, chef de produit, explique à Dirk Schaar, créateur de messweb, les avantages que la fusion des capteurs apporte à l'utilisateur.

Le thème de la fusion des capteurs et des avantages qui en découlent est discuté depuis longtemps dans l'industrie. Depuis quand Turck s'intéresse-t-il à ce sujet ?

Nous proposons depuis longtemps déjà des capteurs d'inclinaison pour les applications mobiles les plus diverses, comme les véhicules de chantier, les excavateurs, les grues, les chargeuses sur roues ou autres véhicules, mais aussi dans le secteur industriel classique, par exemple pour le contrôle des danseurs dans l'industrie du papier et du textile. La technologie classique des capteurs d'inclinaison permet de résoudre avec succès de nombreuses tâches, mais pour certaines applications, les technologies de capteurs qui sont fusionnées sont tout simplement meilleures. C'est pourquoi nous nous intéressons depuis un certain temps déjà à la fusion des capteurs et avons entre-temps présenté les premiers appareils, avec une interface IO-Link et la fusion d'un gyroscope et d'un accéléromètre MEMS.

Quelles sont les limites des capteurs d'inclinaison traditionnels ?

Les capteurs d'inclinaison conventionnels utilisent généralement des accéléromètres qui utilisent la gravité terrestre comme signal de référence. Si le capteur est incliné, il mesure une accélération différente, car il n'est plus d'aplomb, ce qui est pourtant important pour le calcul de l'angle. Si nous avons des accélérations parasites dans l'application, dues par exemple à des vibrations, des chocs ou lors d'accélérations, de freinages ou de virages, le signal de mesure est faussé. La plupart des fabricants utilisent alors des fonctions de filtrage qui lissent le signal de sortie et réduisent ainsi l'influence des perturbations. Mais ces filtres ont un inconvénient majeur : ils rendent le signal de sortie très lent et il se peut que le capteur ne puisse plus détecter correctement les mouvements rapides, car ceux-ci sont filtrés. C'est pour cette raison que nous avons développé les capteurs fusionnés.

"Lorsque je combine le signal d'accélération et le signal gyroscopique via un algorithme de fusion intelligent, j'obtiens un signal de sortie qui réagit extrêmement rapidement et qui est extrêmement précis, même dans les applications en mouvement".

Michael Troska | Chef de produit Capteurs d'inclinaison et de vibration

Quels sont les avantages concrets pour l'utilisateur de la fusion des signaux ?

Outre la cellule d'accélérométrie MEMS, nous utilisons un gyroscope qui enregistre la vitesse angulaire en degrés par seconde. Grand avantage : les signaux du gyroscope ne réagissent pas à l'accélération. Cela signifie que si je combine le signal d'accélération et le signal du gyroscope via un algorithme de fusion intelligent, j'obtiens un signal de sortie qui réagit extrêmement rapidement et qui est extrêmement précis, même dans les applications en mouvement.

Pour quels domaines d'application ces capteurs sont-ils particulièrement conçus ?

Je vois surtout des applications sur des machines mobiles. Imaginons un AGV, c'est-à-dire un système de transport sans conducteur, qui est constamment en mouvement. Si ce véhicule effectue un virage constant, on a alors une grandeur perturbatrice constante, une accélération perturbatrice. Un capteur d'angle d'inclinaison classique ne peut pas filtrer cette accélération perturbatrice. Et c'est pourquoi je vois les meilleurs champs d'application en particulier dans les applications mobiles dynamiques qui exigent un temps de réaction rapide du capteur.

La dynamique élevée est soutenue par IO-Link. Un atout supplémentaire pour l'utilisateur en termes de résultats plus précis et plus rapides ? Si oui, pourquoi ?

En général, nous misons beaucoup sur IO-Link, car le protocole peut transmettre des informations supplémentaires en plus des données utiles proprement dites et présente d'autres avantages. Pour notre famille de capteurs d'inclinaison, par exemple, outre les données angulaires, la température est également enregistrée ainsi que le nombre d'heures de fonctionnement. En outre, IO-Link offre aussi la possibilité de lire des informations sur l'application en plus des informations du capteur. C'est nettement plus que ce que peut offrir une interface analogique de 4-20 mA. Et comme la communication via IO-Link est très stable en termes de CEM, l'utilisateur peut utiliser des câbles non blindés à trois fils et faire des économies.

Une caractéristique particulière de votre capteur est le niveau à bulle LED. À quoi sert-il ?

Le niveau à bulle est une aide à l'installation. Ainsi, lors du montage, l'utilisateur n'a pas besoin de coupler le capteur à la commande pour fournir la valeur de processus. Il reçoit tout simplement un retour d'information direct du capteur dès que celui-ci est alimenté en 24 V. Les LED jaunes s'allument en permanence lorsque le capteur se trouve dans une fenêtre de ±0,5 degré autour de la position zéro.

Y a-t-il d'autres développements de ces capteurs ?

Après avoir utilisé les cellules MEMS dans nos capteurs d'inclinaison pour supprimer les vibrations gênantes, nous les utilisons maintenant aussi dans nos capteurs de vibrations CMVT. Elles y font le contraire, c'est-à-dire qu'elles détectent et émettent les vibrations avec précision. CMVT est l'abréviation de Condition Monitoring, vibration et température, car celle-ci est également mesurée par le capteur. Lorsque l'utilisateur lit les données de processus de notre capteur via IO-Link - il s'agit de la vitesse de vibration - il peut facilement déterminer un éventuel potentiel de risque dans sa machine. Si, avec le temps, la valeur de vibration devient de plus en plus élevée ou si les valeurs limites de la norme ISO 10816-3 sont dépassées, il sait alors qu'il faut prendre des mesures avant que des dommages plus importants ne surviennent.

Les données des capteurs aident également à effectuer des intervalles de maintenance ciblés, c'est-à-dire ni trop tard ni trop tôt, car cela coûte aussi de l'argent. Outre IO-Link, le CMVT dispose également de sorties de commutation. L'utilisateur peut donc tout simplement paramétrer le capteur de manière à ce que la sortie de commutation se déclenche lorsque les valeurs limites définies sont dépassées. Il est ainsi possible, par exemple, de commander un éclairage de tour qui s'allume en vert, en jaune ou en rouge. Le tout de manière totalement autonome, sans aucune intégration de la commande. La mise en service et le fonctionnement du capteur sont facilités par notre moniteur de vibrations Turck. Cet outil visualise les données de vibration et de température en direct dans n'importe quel navigateur web et peut être utilisé facilement via n'importe quel maître Turck-IO-Link sans logiciel supplémentaire. L'utilisateur peut ainsi afficher les informations de vibration mesurées sur une période donnée, et si nécessaire, les données peuvent également être exportées vers Excel pour des analyses plus approfondies.

Auteur | L'entretien a été mené par Dirk Schaar, rédacteur en chef de messweb.de et GOing

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Michael Troska | Chef de produit Capteurs d'inclinaison et de vibration

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