Inductieve koppelingen voor contactloze gegevensoverdracht

KOMMUNIKATION

Details: Gepubliceerd: 26.03.2014; Laatst bijgewerkt: 06.11.2023; Hits: 11143

Robots met verwisselbare gereedschappen of draaitafels stellen hoge eisen aan de elektrische aansluittechniek. Contactlenzen dragen en connectors vereisen korte onderhoudsintervallen of leiden zelfs tot machinestilstand. Turck biedt dit aan inductieve gegevensoverdracht met Koppelingen als alternatief voor de klassieke aansluittechniek: de NIC-koppelingen zijn in vergelijking met sleepringen slijtvast of mechanisch zwaar belast connectorsn.

inhoud

Inductieve koppelingen met hoge schokbestendigheid
Inductieve datatransmissie op basis van contactloze koppelingen
- Slijtagevrije inductieve gegevensoverdracht
- Inductieve koppelingen zonder versterkers

Inductieve koppelingen met hoge schokbestendigheid

06.11.2023 november XNUMX | Turck heeft zijn inductieve koppeling-Sets opnieuw uitgegeven en gepresenteerd op de PLC 2023. Naast betere prestaties zijn ze uitgerust met nieuwe functies zoals selectieve koppeling. De NIC-koppelingen hebben een opstarttijd van 600 ms, waardoor kortere productiecycli en een hogere productiviteit mogelijk zijn. Uitgerust met IO-Link COM3 ondersteunen de NIC-koppelingen een maximale gegevensoverdrachtsnelheid van 230,4 kBit/s.

De robuuste inductieve koppelingen zijn bestand tegen hoge schokbelastingen. Ze zenden 18 W aan vermogen via een luchtinterface van 7 mm. Als contactloos connectors Ze zijn absoluut slijtvast en duurzaam afgedicht met beschermingsklasse IP68. De getolereerde hoekafwijking bedraagt maximaal 15°. Samen met de parallelle offset tot 5 mm bieden de koppelingen een hoge mate van installatievrijheid. De diagnosefunctie detecteert het bestaande aansluitende onderdeel en eventuele metalen voorwerpen in de luchtspleet.

Over de bidirectioneel communicatietechnologie Actuators kunnen worden aangestuurd en sensorsignalen kunnen worden verzameld. Naast het koppelen van eventuele primaire en secundaire onderdelen (dynamische koppeling), ondersteunen de koppelingen ‘selectieve koppeling’, wat uniek is op de markt. Hier communiceert een primair onderdeel alleen met geselecteerde aansluitende onderdelen. Via IO-Link kan het apparaat direct worden aangesproken. Typische toepassingsgebieden voor NIC-koppelingen zijn te vinden in wisselgereedschappen, draaitafels of zelfrijdende transportvoertuigen.

Inductieve datatransmissie op basis van contactloze koppelingen

26.03.2014 maart XNUMX | Er is nog steeds iets magisch aan het plaatsen van een smartphone op een contactloos laadstation. Stroomoverdracht zonder kabels? Dit zit technisch achter de rug Principe van inductieve koppeling. De technologie is niet echt nieuw, maar het massale gebruik van componenten in de consumentensector laat nog lang op zich wachten. De oplaadfunctie voor elektrische tandenborstels en draadloze telefoons zijn tot nu toe de enige massatoepassingen.

De sterke punten van inductieve koppeling voor krachtoverbrenging zullen waarschijnlijk een rol gaan spelen in nichemarkten. Zo zijn pacemakers en andere medische implantaten vaak onvermijdelijk uitgerust met de mogelijkheid van contactloze stroom- en signaaloverdracht. Het voordeel is hier duidelijk: het idee zelf van een USB-poort op de borst voor het opladen van de pacemaker doet meer denken aan horror- of sciencefictionfilms dan aan serieuze films medisch.

Slijtagevrije inductieve gegevensoverdracht

Een groot voordeel van de inductieve koppeling voor signaal- en energietransmissie speelt in deze voorbeelden nauwelijks een rol: inductieve koppeling is absoluut slijtagevrij. Dit voordeel is zelden bijzonder belangrijk bij privégebruik, maar kan een belangrijk beslissingscriterium zijn bij industrieel gebruik. Uiteindelijk zijn de resulterende langere onderhoudsintervallen, kortere stilstandtijden en hogere cyclustijden van de machine voor kopers en productieplanners krachtige argumenten.

Slijtage is een groot probleem, vooral bij toepassingen waarbij contacten heel vaak moeten worden ingebracht en losgelaten - en dus een doorslaggevende kostenfactor. Als fabrikanten van verbindingstechniek via contacten naar gold-plating-oplossingen gaan, zal dat echt nodig zijn slijtvaste oplossingen duidelijk. Niemand zou eraan denken om goud alleen voor decoratie te gebruiken. Zelfs als het edelmetaal de slijtage van de contacten minimaliseert, kan het het proces niet voorkomen. Toepassingen met sterk belaste verbindingen, hetzij door trillingen of door het veelvuldig sluiten en loskoppelen van een verbinding, zijn daarom zeer geschikt voor een 'contactloze stekkerverbinding'. Robots met wisselend gereedschap of draaitafels zijn voorbeelden van dergelijke toepassingen.

Inductieve koppelingen zoals contactloos connectors maak ook indruk met de bewegingsvrijheid die ze de gekoppelde componenten mogelijk maken: bijvoorbeeld in robots met roterende gereedschappen of in schachten waarvandaan sensorsignalen gestuurd moeten worden. Een contactloze aansluiting van de interface is hierbij een groot voordeel. De sleepring als alternatieve oplossing is ingeburgerd in de industrie, maar wordt door zijn slijtage weinig gewaardeerd. Andere toepassingen van inductieve koppelingen zijn elektrische ophangingsrails, zoals vaak gebruikt in de auto-industrie.

Inductieve koppelingen zonder versterkers

Turck poseert met de zijne NIC-systeem presenteert nu een familie van inductieve koppelingen die de uitdagingen van de genoemde toepassingen aankunnen. De koppelingssets bestaan elk uit een primair deel aan de besturingszijde en een secundair deel aan de sensor / actuatorzijde van de aansluiting. De NIC-koppelingen zenden tot acht PNP-schakelsignalen en stromen tot 500 mA met een vermogen van 12 W.

Daarmee kan je sensoren en actuatoren zoals lichtschermen, piëzo-ventielen of kleinere ventieleilanden zonder dat er een extra versterker aan secundaire zijde nodig is. De primaire onderdelen zijn verbonden via een vierpolige M12-connector of een 30 cm lange pigtail met een twaalfpolige M12-connector. Het secundaire deel heeft een pigtail van 30 cm met een vierpolige M12-stekker. Met een lengte van 80 mm behoren deze koppelingen tot de meest compacte apparaten in de M30-behuizing.

Drie varianten met IO-Link

De inductieve koppelingen kunnen Sluit net zo eenvoudig aan als een stekkerverbinding. Een sensor of andere signaalbron is aangesloten op het secundaire deel (NICS-M30-IOL2P8-0,3-RKC4.4T); het primaire deel (NICP-M30-IOL2P8X-H1141) is tegenover en aangesloten op een controller of een veldbusapparaat aangesloten. Dit basissysteem kan via een eenvoudige VB2-splitter achter de secundaire koppelaar twee PNP-schakelsignalen contactloos verzenden. De luchtinterface kan tot 7 mm breed zijn.

Met hetzelfde systeem van primaire en secundaire koppelaars, signalen van meten IO-Link-compatibele sensoren overdracht. De primaire koppeling hoeft alleen te worden aangesloten op een IO-Link-master. Aan de secundaire kant sluit de gebruiker een IO-Link-sensor of een ander IO-Link-compatibel apparaat aan. Deze combinaties maken zelfs bidirectionele IO-Link-communicatie mogelijk, inclusief alle IO-Link-functies zoals parametrering en diagnosegegevens. Als de I / O-hub (TBIL-M1-16DIP) voor 16 digitale PNP-ingangen aan de secundaire zijde wordt aangesloten, kan het systeem ook worden gebruikt voor identificatie, bijvoorbeeld op verwisselbare tools. De hub stuurt via IO-Link een unieke ID naar de controller.

De derde oplossingsvariant wordt gebruikt wanneer meer dan twee signalen moeten worden verzonden: in dit geval wordt het IO-Link-protocol gebruikt om tot acht schakelsignalen gebruikt. Acht PNP-signalen kunnen worden verzonden met een primair en secundair deel, evenals een I / O-hub. De twaalfpolige primaire koppeling NICP-M30-8P8-0,3-RSC12T die hier wordt gebruikt, fungeert als IO-Link-master, de I / O-hub als slave. Het primaire deel is verbonden met conventionele PNP-ingangen van een veldbusapparaat met behulp van een M12-12-pins connector, zodat de gebruiker niet eens merkt dat het systeem intern met IO-Link-technologie werkt.

Diagnose met metaaldetectie

Naast de acht PNP-sensorsignalen biedt het systeem twee pinnen voor Diagnostische signalen tot verwijdering. Eén signaal geeft de aanwezigheid van het secundaire onderdeel aan, het tweede wordt gebruikt voor 'Detectie van vreemde voorwerpen'. Als er zich vreemde voorwerpen van metaal bevinden, zoals ijzervijlsel tussen de primaire en secundaire koppeling, en zo de transmissiekwaliteit verminderen, wordt het foutsignaal naar de controller gestuurd zodat de bron van de fout direct kan worden gelokaliseerd. De primaire koppelingen met 4-polige aansluiting geven deze diagnose direct ter plaatse weer via rondom zichtbare status-LED's. Als een IO-Link-apparaat is aangesloten, zijn de diagnosegegevens ook beschikbaar in de controller.

Luchtinterface en operationele gereedheid

De inductieve koppelingen bereiken met één maximale luchtinterface van 7 mm en 12 W krachtoverbrenging, de grootste afstand van alle inductieve koppelingen in dit ontwerp. Bovendien zijn de apparaten ongevoelig voor trillingen en verdraaiingen van de primaire en secundaire delen. Als de primaire en secundaire delen op de nominale afstand recht tegenover elkaar worden geplaatst, is een zijdelingse offset van maximaal 5 mm mogelijk.

Als de toepassing een lineaire montage van de twee koppelingsdelen onmogelijk maakt, worden de koppelingssystemen ook schuin aan elkaar worden gemonteerd. Een hoek tot 5 ° is mogelijk met een onderlinge afstand van 15 mm. Het signaal breekt niet onmiddellijk af, zelfs niet op steile hellingen. De prestatie wordt dan steeds zwakker, maar kan afhankelijk van de toepassing toch voldoende zijn.

In veel applicaties met vaak wisselende verbindingen is de stand-by tijd van de Abutment een rol. De cyclustijden die met de verbindingsoplossing kunnen worden uitgevoerd, zijn een belangrijk beslissingscriterium, vooral voor het wisselen van gereedschapsrobotapplicaties. Het secundaire deel van de Turck-koppeling is in minder dan 10 ms klaar voor gebruik. Het vaste primaire deel wordt sowieso permanent gevoed. Met deze opstarttijd is het systeem een van de snelste op de markt.

Uiteraard kunnen primaire onderdelen worden gecombineerd met een willekeurig aantal secundaire onderdelen en vice versa. Met 'Dynamic Pairing' kunnen zelfs complexe applicaties met meerdere primaire en secundaire onderdelen probleemloos worden opgelost.