Innovativa misura di livello alla velocità della luce

Grazie alla crescente automazione, sempre più sensori intelligenti vengono utilizzati per applicazioni innovative nel settore della fresatura. Un importante gruppo di sensori per il controllo di processo è costituito dalle sonde per il rilevamento di livelli alti e bassi in serbatoi e sili, per la protezione di back-up, il monitoraggio del flusso, la misurazione della portata e il rilevamento della posizione. Le soluzioni di sensori di livello più comunemente utilizzate sono i sensori di livello a palette rotanti, le sonde capacitive e le aste vibranti nell'industria molitoria. I sensori di livello a palette rotanti hanno dimostrato la loro validità per il rilevamento dei limiti di livello in serbatoi e sili per materiali sfusi. Una paletta rotante è messa in rotazione continua da un motore. Quando la paletta entra in contatto con il materiale, viene applicata alla paletta una forza superiore alla coppia di rotazione e la rotazione viene arrestata. L'interruttore di livello rileva l'arresto della rotazione e fornisce un segnale al sistema di controllo. Un sensore di livello a pistone rotante a prova di guasto è una soluzione ben nota per avviare o arrestare un processo critico nell'industria dei cereali. La misura di livello capacitiva è un metodo collaudato da decenni per misurare i livelli. Il materiale sfuso provoca una variazione di capacità sul sensore, che viene convertita in un segnale di commutazione. Quando i prodotti cambiano, è necessaria una nuova calibrazione e con i prodotti a bassa densità di massa non avviene alcun rilevamento. Le sonde capacitive sono sensibili anche ai depositi di polvere. Le aste vibranti sono portate alla frequenza di risonanza da elementi piezoceramici. Se il materiale sfuso copre il sensore, l'ampiezza viene smorzata e viene emesso un messaggio. Queste sonde possono essere utilizzate in diverse posizioni di installazione e sono più indipendenti dalle caratteristiche del prodotto. I progressi tecnologici nello sviluppo dei sensori stanno avanzando. La tendenza per la misurazione di livello in ambienti con elevata presenza di polvere è quella di utilizzare sensori senza contatto e in particolare la misurazione radar della distanza. Radar è l'abbreviazione di "Radio Detection and Ranging", che significa "misurazione della posizione e della distanza via radio". Questa tecnologia si basa sulle onde elettromagnetiche. Un dispositivo radar emette un'onda elettromagnetica concentrata che viene riflessa dagli oggetti sotto forma di eco e quindi valutata dal dispositivo in base a vari criteri. L'elettronica genera un impulso elettromagnetico quando l'onda colpisce la superficie del materiale e parte dell'energia viene riflessa. Questo cosiddetto segnale d'eco viene riconosciuto dall'elettronica e convertito in un'indicazione di livello mediante una misurazione del tempo di funzionamento. Il tempo di esecuzione è la differenza di tempo tra l'impulso trasmesso e il segnale di eco ricevuto. Dal momento che il La velocità di propagazione di un'onda elettromagnetica nel mezzo portante aria può essere equiparata alla velocità della luce; la distanza dalla superficie del mezzo può essere calcolata da questa semplice relazione. Il livello può essere misurato con precisione in ambienti polverosi grazie alla tecnologia radar.

La tecnologia dei sensori basati sui radar è in grado di fornire dati di portata ad alta precisione, necessari per il rilevamento preciso degli oggetti, la ricerca della distanza e le applicazioni di tracciamento della posizione. A frequenze di aggiornamento elevate, è possibile ottenere una risoluzione millimetrica. Tuttavia, quando si tratta di integrare la tecnologia radar nei progetti di prodotti intelligenti, i progettisti sono solitamente costretti a scegliere tra basso consumo energetico ed elevata precisione. I requisiti di precisione aumentano anche con una potenza limitata, poiché questa tecnologia è vantaggiosa con un budget di potenza ridotto. SWISCA ha sviluppato un'innovativa soluzione di misurazione della distanza per le applicazioni di fresatura che combina l'accuratezza dei metodi radar coerenti avanzati con i minori requisiti di potenza dei sistemi radar a impulsi.

Nei sistemi radar a impulsi si ottiene un consumo energetico inferiore quando il trasmettitore viene spento tra gli impulsi. I sistemi radar coerenti convenzionali trasmettono una sequenza continua di impulsi e utilizzano le accurate misure di fase dei segnali di ritorno. Ciò richiede un elevato consumo di energia e, di conseguenza, una maggiore dissipazione di potenza e componenti elettronici più grandi. Grazie alla sua risoluzione temporale di picosecondi, il sensore SWISCA è in grado di misurare distanze con precisione millimetrica in un intervallo compreso tra 100 mm e due metri, pur essendo utilizzato in dispositivi a basso consumo. Con i dispositivi di misura di livello radar, si pone sempre il problema del livello delle frequenze. Mentre i sensori radar senza contatto operano a frequenze elevate, fino a 130GHz, la tecnologia a microonde guidate utilizza una frequenza relativamente bassa di 1GHz. In generale affermano che le basse frequenze sono significativamente meno suscettibili alle interferenze legate al processo, come l'accumulo e la polvere. Nello sviluppo del sensore radar di SWISCA, gli sviluppatori del prodotto si sono concentrati sulla robustezza e sull'affidabilità in ambienti polverosi e hanno utilizzato una gamma di frequenze di 60Hz.

La tendenza all'ottimizzazione dei processi con sensori intelligenti nell'industria molitoria non solo consente nuove applicazioni, ma supporta anche i frantoiani e ne migliora l'eccellenza operativa. Gli impulsi elettromagnetici generati elettronicamente con un'accurata misurazione di fase dei segnali di ritorno da un sensore appositamente sviluppato per la misura di livello nell'industria della fresatura portano il vostro controllo di processo a un nuovo livello. Questo sensore radar di nuova generazione è affidabile, robusto e insensibile alla polvere, non richiede ricalibrazione, raggiunge una maggiore precisione e rappresenta un grande passo avanti per soddisfare gli esigenti requisiti di misura di livello dell'industria molitoria.