Novo sistema de medição telemétrica com transmissão de sinal sem fios para monitorização de processos

Os sistemas de medição tradicionais com fios atingem rapidamente os seus limites quando as peças da máquina estão em movimento ou são de difícil acesso. Não é o desgaste, mas sim o risco de quebra dos cabos que representa o maior desafio, especialmente para componentes sujeitos a cargas dinâmicas. Além disso, os cabos muitas vezes interrompem o funcionamento e restringem a flexibilidade e a mobilidade dos sistemas de sensores. Os refrigerantes, as aparas e o pó podem causar o mau funcionamento dos conectores. Por sua vez, as baterias requerem manutenção ou substituição regulares. Como resultado, os processos críticos muitas vezes permanecem sem monitorização, apresentando altos riscos de desgaste, sucata e instabilidade do processo.

É exatamente aqui que o novo Sistema de Medição Telemétrica (TMS) da Kistler estabelece novos padrões. Ele transmite sinais sem fios, de forma contínua e precisa, 24 horas por dia. O TMS foi desenvolvido especificamente para medições piezoelétricas de canal único em elementos móveis de máquinas, como tornos de torre, máquinas multifusos, robôs ou linhas de montagem. Em comparação com métodos indiretos, como a análise da corrente do fuso, o TMS – em combinação com o sensor piezoelétrico altamente sensível – oferece uma sensibilidade de medição significativamente maior. Pela primeira vez, mesmo as forças mais leves na faixa de alguns newtons podem ser detectadas diretamente e com máxima proximidade do processo na fabricação industrial. Ele ainda fornece dados de medição consistentes em ambientes exigentes, como salas de máquinas ou instalações industriais. Isso torna o TMS uma alternativa confiável e econômica onde as tecnologias convencionais falham.

«As soluções sem fios existentes no mercado são projetadas principalmente para ambientes de investigação e desenvolvimento. Elas têm apenas uma capacidade de medição limitada e dependem de sistemas especialmente configurados», explica Kevin Meier, Gestor de Produto de Soluções de Cooperação em Fabricação Avançada da Kistler. «Elas são frequentemente muito grandes ou especialmente projetadas, tornando a integração permanente em equipamentos de produção 24 horas por dia, 7 dias por semana, possível apenas de forma limitada.»

Arquitetura do sistema: dois componentes – um sistema fechado para monitorização de processos

O sistema de medição telemétrica para transmissão sem fios de campo próximo consiste em dois módulos funcionalmente distintos que são mecanicamente e eletricamente compatíveis entre si. A unidade amplificadora de carga miniaturizada de canal único tipo 5190A é montada diretamente em elementos móveis da máquina, como a torre de ferramentas. Ela converte o sinal piezoelétrico bruto do sensor em um sinal de tensão e o transmite digitalmente para a unidade base tipo 5290A através da interface sem fio. A unidade base é firmemente montada na máquina e fornece energia indutivamente ao amplificador. Ela recebe dados de medição através da interface de telemetria de campo próximo, proporcionando uma conexão sem fio estável, mesmo para cursos complexos. A distância entre os módulos é de 1 ± 0,5 mm.

Os sinais são processados com uma resolução que varia de ±48 a ±140.000 pC em uma saída de tensão analógica de ±10 V. Alternativamente, os dados digitais podem ser emitidos via Ethernet a uma taxa de amostragem de até 25 kSps, incluindo configuração e controle através da interface de usuário web integrada. Interfaces padrão, como Ethernet, permitem a integração direta em sistemas de controlo existentes ou plataformas de monitorização de nível superior, como o software de análise de dados PTS App ou o sistema de monitorização de processos maXYmos da Kistler. Isso permite que o desgaste da ferramenta (por exemplo, no corte de metal), desvios de material ou irregularidades na formação de cavacos sejam detectados em tempo real.

Um sistema de medição telemétrica robusto e livre de manutenção para operação contínua na fabricação

A autoconfiguração inteligente é uma característica fundamental do sistema. Após uma configuração inicial e acoplamento através da interface de campo próximo, a unidade base identifica automaticamente o sensor e lê todos os parâmetros relevantes, incluindo dados de calibração, faixa de medição e sensibilidade em milissegundos. Este sistema está imediatamente pronto para medição – sem intervenção manual ou tempos de espera. A instalação também é rápida, precisa e reproduzível graças a pontos de acoplamento definidos. Os utilizadores não sofrem atrasos no processo nem impacto nos tempos de ciclo.

A transmissão de sinal sem contacto e de alta frequência é bidirecional e resistente a interferências, mesmo em condições adversas. O sistema de medição é altamente resistente a lascas, refrigerantes e vibrações, graças à sua caixa fechada em alumínio fundido e superfícies de transmissão reforçadas com cerâmica.