การเลือกเซนเซอร์อุตสาหกรรมให้เหมาะสมกับผลิตภัณฑ์

เซนเซอร์อุตสาหกรรมมีบทบาทสำคัญในทางอุตสาหกรรม โดยแปลงพารามิเตอร์ทางกายภาพให้เป็นสัญญาณที่สามารถนำไปใช้กับการใช้งานที่หลากหลาย แล้วนักออกแบบจะมั่นใจได้อย่างไรว่าเลือกเซนเซอร์อุตสาหกรรมที่ถูกต้องสำหรับผลิตภัณฑ์?

เซนเซอร์อุตสาหกรรมเป็นอุปกรณ์ที่ใช้เพื่อตรวจสอบ วัด และตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมหรือสภาพการทำงานในทางอุตสาหกรรม เซนเซอร์เหล่านี้แปลงตัวแปรทางกายภาพ เช่น อุณหภูมิ แรงดัน การสั่นสะเทือน ความใกล้ชิด แสง ความชื้น หรือคุณสมบัติทางเคมี ให้เป็นสัญญาณที่สามารถวัด วิเคราะห์ หรือตรวจสอบได้โดยระบบหรือตัวควบคุม ข้อมูลที่รวบรวมจากเซนเซอร์เหล่านี้มีความสำคัญต่อกระบวนการอัตโนมัติ การเพิ่มความปลอดภัย และเพิ่มประสิทธิภาพในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น การผลิต พลังงาน ยานยนต์ การบินและอวกาศ และอื่น ๆ อีกมากมาย

รูปที่ 1: เซนเซอร์ออปติคัลที่ติดตั้งบนสายพานลำเลียงในโรงงาน (ที่มาของภาพ: Adobe Stock)

บทบาทสำคัญของเซนเซอร์อุตสาหกรรม

บทบาทสำคัญของเซนเซอร์อุตสาหกรรมนั้นไม่อาจถูกมองข้ามได้ อุปกรณ์เหล่านี้มีความสำคัญต่อการเปิดใช้งานระบบอัตโนมัติ ความปลอดภัย มาตรการควบคุมคุณภาพ และอื่น ๆ อีกมากมายในทางอุตสาหกรรม

เซนเซอร์อุตสาหกรรมเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการอัตโนมัติ ช่วยให้เครื่องจักรและระบบต่างๆ สามารถทำงานได้โดยแทบไม่ต้องมีการแทรกแซงจากมนุษย์ ช่วยให้มั่นใจถึงความแม่นยำและความสม่ำเสมอในการดำเนินการ เช่น สายการประกอบ ระบบหุ่นยนต์ และกระบวนการบรรจุภัณฑ์

เซนเซอร์สามารถส่งสัญญาณเตือนล่วงหน้าถึงความล้มเหลวของอุปกรณ์ที่อาจเกิดขึ้นได้ โดยการตรวจสอบสภาพของอุปกรณ์ เช่น การสั่นสะเทือน อุณหภูมิ หรือแรงดัน ทำให้สามารถบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ได้ และลดระยะเวลาหยุดทำงานที่ไม่ได้วางแผนไว้

เซนเซอร์ยังสามารถรับประกันได้ว่ากระบวนการผลิตเป็นไปตามมาตรฐานที่ต้องการได้โดยการตรวจสอบตัวแปรต่างๆ เช่น อุณหภูมิ แรงดัน และความแม่นยำของมิติ ตัวอย่างเช่น เซนเซอร์ออปติคัลอาจวัดขนาดผลิตภัณฑ์เพื่อให้แน่ใจว่ามีคุณภาพสม่ำเสมอ

ในสภาพแวดล้อมที่อันตราย คุณสมบัติเหล่านี้อาจเป็นกุญแจสำคัญในการตรวจจับสภาวะที่ไม่ปลอดภัย เช่น การรั่วไหลของก๊าซหรือความร้อนที่มากเกินไป และกระตุ้นสัญญาณเตือนหรือกลไกด้านความปลอดภัยเพื่อป้องกันอุบัติเหตุ

ขณะเดียวกัน การตรวจสอบปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิ การใช้พลังงาน หรือระดับของเหลว เซนเซอร์สามารถช่วยปรับกระบวนการให้เหมาะสม ลดของเสียและการใช้พลังงาน

นอกจากนี้ เซนเซอร์ทางอุตสาหกรรมยังสามารถตรวจสอบกระบวนการทางอุตสาหกรรมต่าง ๆ ได้แบบเรียลไทม์ โดยป้อนข้อมูลไปยังระบบควบคุมเพื่อการปรับเปลี่ยนและเพิ่มประสิทธิภาพอย่างทันท่วงที ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการดำเนินงานจะราบรื่นและมีประสิทธิภาพ

รูปที่ 2: เซนเซอร์ตรวจจับการสั่นสะเทือนที่ใช้แม่เหล็กในการตรวจจับ (ที่มาของภาพ: Adobe Stock)

ปัญหาในการค้นหาเซนเซอร์อุตสาหกรรมที่เหมาะสมกับผลิตภัณฑ์

เนื่องจากมีเซนเซอร์อุตสาหกรรมให้เลือกมากมาย การเลือกเซนเซอร์อุตสาหกรรมที่เหมาะสมกับผลิตภัณฑ์จึงมักเป็นงานที่ซับซ้อน

ปัญหาสำคัญประการหนึ่งคือการได้รับเอกสารที่ชัดเจนและครอบคลุมเกี่ยวกับเซนเซอร์ทางอุตสาหกรรม ผู้ผลิตแต่ละรายมักให้รายละเอียดในระดับที่แตกต่างกัน ทำให้ยากต่อการเปรียบเทียบข้อมูลจำเพาะโดยตรง บางครั้งเอกสารประกอบอาจมีความซับซ้อนทางเทคนิคมากเกินไปหรือขาดข้อมูลเชิงปฏิบัติ ทำให้ยากต่อการเข้าใจว่าเซนเซอร์บูรณาการกับระบบที่มีอยู่หรือทำงานภายใต้เงื่อนไขเฉพาะอย่างไร นอกจากนี้ ในบางกรณี เอกสารประกอบผลิตภัณฑ์อาจไม่ได้รับการอัปเดตเพื่อสะท้อนให้เห็นรุ่นใหม่กว่าหรือการอัปเดตเฟิร์มแวร์ หรืออาจค้นหาได้ยากในเว็บไซต์ของผู้ผลิต

ความหลากหลายของโปรโตคอลการสื่อสารในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมยังมักสร้างปัญหาอีกประการหนึ่งเมื่อต้องเลือกใช้เซนเซอร์อีกด้วย สภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมอาจต้องพึ่งพาโปรโตคอลต่าง ๆ เช่น Modbus, PROFINET, EtherNet/IP หรืออื่นๆ เซนเซอร์บางตัวอาจไม่รองรับโปรโตคอลบางอย่าง ทำให้เกิดความไม่ตรงกันกับระบบควบคุมที่มีอยู่ หรือต้องมีการดัดแปลงซึ่งต้องเสียค่าใช้จ่ายและใช้เวลานาน นอกจากนี้ยังมีปัญหาด้านการทำงานร่วมกันที่ต้องเผชิญ ดังนั้นการทำให้แน่ใจว่าเซนเซอร์ที่เลือกสามารถสื่อสารกับฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่มีอยู่ได้อย่างมีประสิทธิภาพจึงถือเป็นสิ่งสำคัญ ในบางกรณี อาจต้องมีฮาร์ดแวร์เพิ่มเติม (เช่น เกตเวย์หรือตัวแปลง) เพื่อให้เซนเซอร์เข้ากันได้กับระบบ ซึ่งทำให้การรวมเข้าด้วยกันมีความซับซ้อนมากขึ้น

การบูรณาการกับ IO-Link ถือเป็นจุดปัญหาอีกประการหนึ่ง เนื่องจากมาตรฐานการสื่อสารยังค่อนข้างใหม่สำหรับเซนเซอร์และแอคชูเอเตอร์ แม้ว่าจะมีประโยชน์มากมาย แต่การนำไปใช้ก็อาจต้องเผชิญกับความท้าทายบางประการ เส้นทางการเรียนรู้ที่สูงชัน ความพร้อมของทรัพยากรความรู้ที่จำกัด และการรวมเข้าในระบบเดิม เป็นเพียงตัวอย่างบางส่วนเท่านั้น

สุดท้ายแล้ว ปัญหาในการค้นหาตัวแทนจำหน่ายที่มีสต็อกเซนเซอร์ที่จำเป็นเพียงพอก็ยังคงเกิดขึ้นอยู่เสมอ ความท้าทายนี้เร่งด่วนเป็นพิเศษในอุตสาหกรรมที่ดำเนินการด้วยรูปแบบการจัดการสินค้าคงคลังแบบลดขั้นตอน หรือต้องการการผลิตแบบจัสต์-อิน-ไทม์

โชคดีที่ DigiKey โดดเด่นในตลาดเซนเซอร์อุตสาหกรรม ด้วยการนำเสนอเซนเซอร์คุณภาพสูงมากมายจากซัพพลายเออร์ชั้นนำของอุตสาหกรรม เรื่องนี้จะมีให้สำรวจเพิ่มเติมในบทความต่อไป

รูปที่ 3: เซนเซอร์ออปติคัลที่ใช้ในเครื่องมือตรวจสอบภาพของเครื่องจักรอัตโนมัติ (ที่มาของภาพ: Adobe Stock)

สิ่งที่ต้องให้ความสำคัญเมื่อเลือกเซนเซอร์อุตสาหกรรม

ในการเลือกเซนเซอร์อุตสาหกรรม การปฏิบัติตามลำดับชั้นการตัดสินใจที่มีโครงสร้างจะช่วยลดความซับซ้อนของกระบวนการ และช่วยให้มั่นใจได้ว่าเซนเซอร์ที่เลือกจะตรงตามข้อกำหนดของการใช้งาน โดยทั่วไปลำดับชั้นการตัดสินใจสามารถปฏิบัติได้ดังนี้:

• ประเภทของเซนเซอร์ – เซนเซอร์จะต้องตรวจจับอะไร?
• การรับรองเซนเซอร์ – เซนเซอร์จำเป็นต้องปฏิบัติตามการรับรองหรือมาตรฐานเฉพาะใด ๆ หรือไม่
• ความสามารถในการสื่อสาร – เซนเซอร์มีความสามารถในการสื่อสารกับโครงสร้างพื้นฐานอัตโนมัติที่มีอยู่หรือไม่
• สินค้าคงคลังและความพร้อมใช้งาน – เซนเซอร์พร้อมใช้งานหรือไม่ ระยะเวลาดำเนินการคือเท่าใด มีบริการสนับสนุนหรือไม่
• ราคา – ราคาของเซนเซอร์นั้นคุ้มต้นทุนหรือไม่ เมื่อพิจารณาจากต้นทุนเริ่มต้น ต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ และผลตอบแทนจากการลงทุนสำหรับโครงการ

การปฏิบัติตามโครงสร้างนี้ในการเลือกเซนเซอร์อุตสาหกรรมสามารถช่วยให้ลูกค้าจำกัดตัวเลือกและค้นหาเซนเซอร์ที่เหมาะสมที่สุดที่ตรงตามข้อกำหนดทางเทคนิค ปฏิบัติตามการรับรอง สามารถบูรณาการได้สำเร็จ มีจำหน่ายพร้อมใช้งาน และไม่ทำให้คุณต้องเสียเงินมากเกินไป

ข้อเสนอของ DigiKey

DigiKey นำเสนอเซนเซอร์อุตสาหกรรมหลากหลายประเภทเพื่อตอบสนองความต้องการเกือบทุกประเภท มีหลากหลายประเภททั้งแม่เหล็ก, ความใกล้ชิด, ความดัน, และเซนเซอร์ออปติคอล รวมถึงแบรนด์ที่มีชื่อเสียง เช่นSICK, Honeywell, Banner Engineering, Pepperl+Fuchs, Endress+Hauser และอื่น ๆ อีกมากมาย

รูปที่ 4:SNG-SPRC-002 (บน) และ SNG-SPRD-004 (ด้านล่าง) จาก Honeywell (ที่มาของภาพ: Honeywell)

ซีรีย์ SNG-S ของ Honeywell มีเซนเซอร์ความเร็วเป็นตัวอย่างที่ดีของ ช่วงเซนเซอร์แม่เหล็ก ของ DigiKey ซึ่งมี IC ที่ได้รับการออกแบบเป็นพิเศษและแม่เหล็กถาวรที่บรรจุอยู่ในแพ็คเกจแบบหัววัดที่ทนทาน เซนเซอร์เหล่านี้ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในความหนาแน่นฟลักซ์ของแม่เหล็กเมื่อเข้าใกล้โลหะเหล็ก โดยส่งเอาต์พุตพัลส์ดิจิทัลที่มีความถี่ที่เป็นสัดส่วนกับความเร็วของล้อเฟือง ประสิทธิภาพของเซนเซอร์ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ เช่น วัสดุเป้าหมาย รูปทรงเรขาคณิต ความเร็ว ช่องว่างระหว่างเซนเซอร์/เป้าหมาย และอุณหภูมิ ซีรีส์ SNG-S มีช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้างตั้งแต่ -40°C ถึง +140°C ไม่ไวต่อการหมุนเชิงมุมในระหว่างการประกอบ และมีการปิดผนึกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมด้วยระดับ IP69K นอกจากนี้ ยังมีคุณสมบัติต้านทานสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าที่แข็งแกร่งถึง 100 V/m ตรวจจับความเร็วเป็นศูนย์ ความสามารถในการสลับความถี่สูงจาก 0 Hz ถึง 15 kHz และซีลโอริงสำหรับการติดตั้งที่ปลอดภัย เซนเซอร์รองรับแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 4.5 V ถึง 24 V และได้รับการรับรอง CE

รูปที่ 5:K50RF-8060-LDQ เซนเซอร์เรดาร์จาก Banner Engineering (แหล่งที่มาภาพ: Banner Engineering)

เซนเซอร์เรดาร์ ซีรีส์ K50R R-GAGE ของ Banner Engineering เน้นย้ำถึงความครอบคลุมของ ระยะเซนเซอร์วัดระยะใกล้ ของ DigiKey ซึ่งนำเสนอโซลูชันที่แข็งแกร่งและคุ้มต้นทุนสำหรับสภาพแวดล้อมทั้งในร่มและกลางแจ้ง เซนเซอร์เหล่านี้มีให้เลือกใช้ในรุ่น 40° x 30° เพื่อความแม่นยำที่เทียบเคียงได้กับเซนเซอร์อัลตราโซนิก และรุ่น 80° x 60° เพื่อการครอบคลุมที่กว้างขึ้น เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งาน เช่น ยานยนต์นำทางอัตโนมัติ (AGV) การจัดการระดับถัง และการตรวจจับยานพาหนะที่สถานีชาร์จ EV ซีรีส์ K50R มีการบูรณาการที่ง่ายดายผ่านซอฟต์แวร์ Banner Measurement Sensor และมีตัวเลือกเอาต์พุตแบบแยกและแบบอะนาล็อกคู่ พร้อมด้วยอุปกรณ์เสริมในการติดตั้งต่างๆ เพื่อการติดตั้งที่ยืดหยุ่น ด้วยระดับ IP67 เซนเซอร์ได้รับการป้องกันจากฝน หิมะ หมอก ไอน้ำ ลม และแสงแดด ช่วยให้ทำงานได้ดีเยี่ยมในทุกสภาพแวดล้อม เครื่องมือเหล่านี้สามารถป้องกันฝุ่น สิ่งสกปรก และไอน้ำได้ มีผลกระทบต่ออุณหภูมิเพียงเล็กน้อยจึงสามารถวัดได้อย่างเสถียร และมีช่วงการวัดที่กว้างถึง 5 m โดยมีบริเวณไร้การตอบสนองเพียง 50 mm นอกจากนี้ ยังช่วยให้สามารถติดตั้งเซนเซอร์หลายตัวในระยะใกล้กันได้โดยไม่เกิดการรบกวน เนื่องจากไม่มีสัญญาณรบกวน

รูปที่ 6: ซีรีย์ Cerabar PMC21 ของ Endress+Hauser เครื่องส่งสัญญาณความดันแบบกะทัดรัด (ที่มาของภาพ: Endress+Hauser)

ซีรีย์ Cerabar PMC21 ของ Endress+Hauser เครื่องส่งสัญญาณแรงดันขนาดกะทัดรัด มีเซนเซอร์เซรามิกแบบปราศจากน้ำมันซึ่งออกแบบมาเพื่อความทนทานและต้านทานต่อแรงกระแทกแรงดัน เซลล์เซรามิกของพวกเขาโดดเด่นในการใช้งานแรงดันต่ำและสุญญากาศ ซีรีส์ PMC21 วัดความดันทั้งแบบสัมบูรณ์และแบบเกจตั้งแต่ช่วง 100 mbar ถึง 40 bar การสื่อสารได้รับการอำนวยความสะดวกเป็นหลักผ่านสัญญาณ 4 mA ถึง 20 mA ที่เชื่อมต่อผ่าน M12 หรือปลั๊กวาล์ว ควรปรับแต่งช่วงเซนเซอร์และการเชื่อมต่อกระบวนการให้ตรงตามความต้องการเฉพาะของการใช้งาน เครื่องส่งสัญญาณเหล่านี้สร้างขึ้นเพื่อรับมือกับสภาพแวดล้อมที่ต้องการความแม่นยำสูงของกระบวนการอุตสาหกรรม โดยมีระดับการป้องกันการรั่วซึมสูงถึง IP68 เมมเบรน Ceraphire ที่ทนทานสูง และตัวเรือนสแตนเลส 316L ด้วยการรับรองมากมาย รวมถึงการรับรองด้านพื้นที่อันตรายและทางทะเล จึงเหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ผู้ใช้ได้รับประโยชน์จากความสะดวกในการใช้งานอุปกรณ์ ประสิทธิภาพสูง ความเสถียรในระยะยาว และคุณภาพวัสดุที่เหนือกว่า

DigiKey ยังมีสิ่งที่ยอดเยี่ยมสำหรับเซนเซอร์ออปติคอลที่หลากหลาย นำเสนอให้กับลูกค้า เช่น Pepperl+Fuchsกล้องถ่ายภาพอุตสาหกรรม VOC หรือว่าซีรีส์ CLV69x จาก SICK

รูปที่ 7:VOC10M-F256-B12-V1D-CR03 จาก Pepperl+Fuchs (ที่มาของภาพ: Pepperl+Fuchs)

กล้องถ่ายภาพอุตสาหกรรม VOC จาก Pepperl+Fuchs ได้รับการออกแบบมาเพื่อบันทึกวิดีโอตามเหตุการณ์สูงสุด 60 วินาที ก่อนและหลังสัญญาณทริกเกอร์ ช่วยให้การวินิจฉัยระยะไกลแบบกำหนดเป้าหมายและการจัดทำเอกสารอัตโนมัติ กล้องจะถ่ายวิดีโอเมื่อเกิดความผิดปกติ สถานะที่กำหนดไว้หรือกระบวนการ โดยมีการประทับเวลาอัตโนมัติและอินเทอร์เฟซโปรโตคอล User Datagram สำหรับการซ้อนข้อความแบบไดนามิก ช่วยให้เรียกค้นไฟล์ได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตรวจสอบคลังสินค้าชั้นสูงอัตโนมัติและการใช้งานด้านความปลอดภัย โดยมีอินเทอร์เฟซเว็บสำหรับการเข้าถึงไฟล์วิดีโอและสตรีมสด บัฟเฟอร์วงแหวนวิดีโอสำหรับการบันทึกอัตโนมัติ และการทริกเกอร์ผ่าน UDP, REST API หรืออินพุตฮาร์ดแวร์ดิจิทัลสำหรับการรวมระบบ กล้องรองรับระยะการติดตั้งตั้งแต่ 0.05 m ถึงอินฟินิตี้ ให้ความละเอียดสูงถึง 1280 x 720 (HD) และสามารถจัดเก็บเหตุการณ์ได้สูงสุด 10,000 รายการบนการ์ด microSD ขนาด 8 GB ทำงานที่แรงดันไฟฟ้า 18 VDC ถึง 28 VDC และใช้โปรโตคอลเช่น TCP/IP, HTTP, FTP และ RTSP โดยมีระดับการป้องกัน IP65

รูปที่ 8:CLV690-1000 (ซ้าย) และ CLV691-0000 (ขวา) จาก SICK. (แหล่งที่มาภาพ : SICK)

เครื่องสแกนบาร์โค้ดซีรีส์ CLV69x ของ SICK มาพร้อมเทคโนโลยีการสร้างรหัส SMART+ ในตัว ช่วยให้เครื่องสามารถอ่านได้แม้แต่บาร์โค้ดที่ปนเปื้อนหรือเสียหาย เครื่องสแกนบาร์โค้ด 1D แบบยึดติดถาวรเหล่านี้มีประสิทธิภาพการอ่านที่ยอดเยี่ยม การประมวลผลความเร็วสูง และความแม่นยำสูง พร้อมด้วยฟีเจอร์โฟกัสอัตโนมัติที่ใช้การวัดระยะทางในตัวสำหรับการอ่านรหัสที่ไม่ขึ้นกับความสูงภายในฟิลด์การสแกน นอกจากนี้ ระบบปฏิบัติการ SOPAS ET ที่ใช้งานง่ายยังช่วยให้การกำหนดค่าพารามิเตอร์ทำได้ง่าย ด้วยการติดตามแบบบูรณาการ สแกนเนอร์สามารถจัดการแอปพลิเคชันมาตรฐานได้โดยไม่ต้องใช้ตัวควบคุมระบบเพิ่มเติม นวัตกรรมการเชื่อมต่อ รวมถึงระบบจัดเก็บพารามิเตอร์ในตัว ช่วยให้เปลี่ยนเครื่องสแกนเนอร์ได้อย่างรวดเร็ว และบูรณาการเข้ากับการใช้งานต่าง ๆ ได้อย่างง่ายดาย คุณสมบัติหลัก ได้แก่ ระบบโฟกัสอัตโนมัติแบบเรียลไทม์เพื่อระยะชัดลึกที่กว้าง เทคโนโลยีปลั๊กโคลนที่ยืดหยุ่น CAN อีเทอร์เน็ต และการสื่อสารแบบอนุกรม รวมถึงการเรียงลำดับ การกรอง และฟังก์ชันลอจิกขั้นสูง กราฟแท่ง LED แบบรวมพร้อมปุ่มกดช่วยเพิ่มการใช้งาน

สรุป

เซนเซอร์อุตสาหกรรมที่หลากหลายของ DigiKey ช่วยให้ลูกค้าสามารถเลือกเซนเซอร์ที่เหมาะสมกับความต้องการเฉพาะของตนเองได้ และเพิ่มคุณค่าที่ไม่มีใครเทียบได้ในอุตสาหกรรมระบบอัตโนมัติ SICK และ Banner มีชื่อเสียงในด้านเซนเซอร์ขั้นสูงและการมีส่วนร่วมเชิงนวัตกรรมในการบูรณาการ IoT Pepperl+Fuchs โดดเด่นในด้านเซนเซอร์การสื่อสาร ขณะที่ Endress+Hauser เป็นผู้นำในด้านเครื่องมือวัด โดยเฉพาะการตรวจจับการวัดความดันและของเหลว แม้ว่าจะเป็นผู้เล่นรายเล็ก แต่ Honeywell ก็นำเสนอเซนเซอร์เฉพาะทางที่ช่วยเสริมพอร์ตโฟลิโออันหลากหลายของ DigiKey ให้มีความครอบคลุมมากกว่าคู่แข่งรายอื่น