Componenti
Sensor Systems
Sensori per il
“mobile automation”
L’azienda bresciana
– che si specializzata
nella produzione di
sensori industriali
e si è ritagliata un
ruolo significativo
nella produzione
di inclinometri,
sensori rotativi senza
contatto a effetto Hall
e sensori di sfilo e
angolo – si distingue
per lo spiccato
carattere innovativo
[ di Stefano Vitali ]
L’
esperienza maturata sul campo è diventata nel corso
degli ultimi anni lo
strumento grazie al quale la Sensor Systems di Chiari (Bs) può
oggi sostenere un’intensa attività di cooperazione, consulenza e
progettazione di soluzioni indirizzate ai clienti più esigenti.
Presente sul mercato dal 2000,
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Commercio Italia Maggio 2013
l’azienda bresciana ha sviluppato
nel tempo una gamma di sensori di elevata affidabilità, utilizzati nelle più svariate applicazioni.
Tra queste, sono molto interessanti quelle relative alle macchine per la perforazione e al settore geologico, ad esempio, a cui
fanno riferimento oggi numerose
(prestigiose) società sia in Italia
che all’estero.
La Sensor Systems ha sempre
concentrato i propri sforzi tecnologici nella ricerca e nello sviluppo di sistemi e sensori innovativi.
In particolare, l’azienda lombarda
si è concentrata sullo studio di inclinometri in tecnologia microlavorata su silicio (MEMS - Micro
Electro Mechanical Systems) con
interfaccia di comunicazione digitale CanBus e di sensori rotativi
senza contatto in tecnologia a effetto Hall CMOS. L’obiettivo di tale
sviluppo è realizzare prodotti atti
a rispondere pienamente alle esigenze tecniche del mercato in accordo con le norme armonizzate.
Gli aspetti innovativi della ricerca
si sono concentrati nell’adozione
di efficienti e robusti elementi di
trasduzione primaria, adatti alle
condizioni operative imposte dalle
norme, in costante collaborazione
con istituti di ricerca nazionali e
internazionali. Vediamo di seguito le principali soluzioni proposte
attualmente sul mercato.
Gli inclinometri MEMS
Si tratta di sensori che trovano la
loro più ampia applicazione nel
settore del “Mobile Automation”.
Il “cuore” di questo prodotto è
costituito da un elemento sensibile microlavorato su silicio (tecnologia MEMS) che sfrutta il metodo di trasduzione capacitivo. Il
segnale di uscita dall’elemento
sensibile viene acquisito da un
microprocessore, che campiona
i due assi X e Y ed elabora l’informazione dell’angolo mediante
l’implementazione della funzione
Arcoseno (X, Y). Il sensore è compensato in temperatura e fornisce un’informazione analogica su
12 bit del valore di inclinazione
X-Y (è possibile ottenere tale valore anche sfruttando il protocollo
di comunicazione RS-232-TTL).
Il sensore è stato studiato per ri-
spondere alle esigenze tecnologiche, di montaggio, facilità di taratura e stabilità nel tempo richieste
nel settore delle macchine assetto
ruote. Viene inoltre applicato con
ottimi riscontri nel settore del livellamento delle piattaforme e su
macchine stradali, nonché del
posizionamento delle antenne,
delle macchine movimento terra
e come elemento di controllo per
sistemi di sicurezza e stabilizzazione delle gru. Il sensore è fornito nelle versioni Aperta (senza custodia) o Chiusa (con custodia in
alluminio), con protezione IP 67
per impieghi in situazioni particolarmente gravose. Tra le principali caratteristiche: range di misura
dual axis ±10°, ±20°, ±30°, ±45°,
±60°; range di misura single axis
0-360°; alimentazione da 7 a
30 VDC; risoluzione fino a 0.01°
(versione ±10°); linearità fino a
0,5% del FS; temperature operative da -20°C a 70°C; stabilità
a lungo termine e alta resistenza
agli shock meccanici; assenza di
trimmer di regolazione; cross sensitivity molto bassa.
Gli inclinometri elettrolitici
Il sensore effettua misure angolari
con riferimento al vettore di gravità verticale. Il sensore primario è
costituito da una capsula realizzata con un vetro opportunamente
trattato all’interno della quale viene inserito un apposito elettroli-
Inclinometri MEMS
Inclinometro elettrolitico ELS
ta conduttivo. Quando il sensore
è in posizione orizzontale il liquido copre i cinque elettrodi interni in egual misura; quando viene
ruotato l’altezza del liquido sugli
elettrodi cambia, alterando la resistenza elettrica tra gli elettro-
di. Il circuito di condizionamento realizzato interamente in SMD
con componenti CMOS trasforma
il cambiamento di resistenza in
un segnale di tensione proporzionale all’angolo d’inclinazione.
Alcune peculiarità di questi prodotti: range di misura da ±3° a
±10°; risoluzione fino a 0,001°;
temperature di utilizzo da -20°C
a 70°C; grado di protezione IP67;
peso 400 g.
Sensori rotativi senza
contatto a effetto Hall
La Sensor Systems progetta e
produce sensori rotativi senza
contatto il cui funzionamento è
basato su unità sensibili magne-
Sensori rotativi senza contatto a effetto Hall
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Componenti
toresistive con sensore a effetto
Hall. In particolare, le serie VHX,
CMI-HX, QMI-HX e ST500 si basano su un sensore a effetto Hall
CMOS; in generale, tutti questi
prodotti sono realizzati per operare in condizioni ambientali
gravose e, infatti, sono comunemente impiegati per applicazioni militari e civili sia in campo
aereonautico che navale.
I sensori CMI-HX, QMI-HX e
ST350, poi, funzionano sfruttando un sensore Hall CMOS in
grado di valutare l’orientamento
di un campo magnetico parallelo alla superficie generato da un
magnete che ruota sopra di essa.
Il sensore dà in uscita due sinusoidi sfasate di 90° che ven-
Sensore di sfilo SDS X
gono amplificate, campionate e
convertite in un segnale digitale. La rappresentazione digitale del segnale è utilizzata per
calcolare l’angolo di rotazione.
Ideali, tra le altre cose, per forche di sollevamento, questi prodotti si evidenziano per le se-
Sensori a… norma EN ISO 13849-1
Le attuali norme europee che regolamentano la progettazione e la
costruzione dei mezzi da sollevamento e movimento terra hanno
lasciato spazio a una nuova concezione di “macchina”, che impone
il rispetto di rigorosi limiti in termini di sicurezza, sia attivi che
passivi.
In particolare, la EN ISO 13849-1, che segue la EN 954-1, è divenuta la norma di riferimento per la guida dei sistemi di sicurezza nell’ambito della “Sicurezza delle macchine”. La revisione della
EN 954-1 è stata finalizzata all’inserimento di metodi probabilistici
nella valutazione dei moderni sistemi di comando: il passo decisivo
in tale direzione è stato preso per poter continuare a utilizzare le
categorie e allo stesso tempo per poter valutare quantitativamente
le funzioni rilevanti ai fini della sicurezza.
Nella fattispecie, un ruolo importante nelle categorie è, appunto,
l’utilizzo di sensori di nuova concezione rispetto agli approcci tradizionali fino a oggi utilizzati. E Sensor Systems, partendo proprio
da questa nuova concezione di sicurezza, ha concentrato i propri
sforzi tecnologici nella ricerca e nello sviluppo di sistemi e sensori
innovativi adatti a rispondere alle nuove esigenze. In particolare,
l’azienda si è concentrata sullo studio di inclinometri in tecnologia
microlavorata su silicio (Micro Electro Mechanical Systems, detti
anche MEMS) con interfaccia di comunicazione digitale CANbus e
sensori rotativi senza contatto in tecnologia a effetto Hall CMOS.
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guenti caratteristiche: range di
misura da 0° a 360° (programmabile); alimentazione da 7 a
30 VDC (5V stabilizzata opzionale); uscita da 0,5 a 4,5 V (radiometrica) o da 0 a 10 V; linearità
0,5% del range di misura; temperatura di funzionamento da
-40°C a 85°C; consumo di corrente 20 mA max; angolo meccanico 360° continuo.
Sensori di sfilo
Un trasduttore di “angolo sfilo”
è un convertitore elettromeccanico che trasduce in un segnale
elettrico lo svolgimento di un filo da una puleggia con molla di
ritorno e restituisce un segnale
elettrico proporzionale a un angolo rispetto alla gravità terrestre. Il trasduttore si compone di
una serie di elementi costruttivi
che devono essere opportunamente studiati per garantire robustezza, accuratezza e durata
di vita. La Sensor Systems ha
in catalogo un’ampia gamma di
sensori di sfilo fino a 6.300 mm
con misura potenziometrica o
con sensore a effetto Hall.
Molteplici i campi d’applicazione: gru per autocarro (i sensori
sono utilizzati per la misura degli stabilizzatori e dello svolgimento dei cilindri oleodinamici); sollevatori telescopici (dove deve essere accuratamente
misurato l’angolo e la lunghezza
del sistema di sfilatura); piattaforme aeree ad alta estensione;
autogrù; gru a torre. Sono stati
sviluppati inoltre trasduttori di
posizione adatti all’inserimento
all’interno di cilindri idraulici o
pneumatici rilevando in maniera continua la posizione del pistone senza ingombri meccanici
esterni. 