Balluff 포토센서 프로덕트 매니저 Stefan Hornung

센서 전문가 발루프(Balluff)는 IO-Link 인터 페이스와 두 개의 스위칭 출력부를 적용한 새로운 BTS 적외선 온도 센서를 개발했다. 이 센서는 접근이 불가능하거나 위험한 영역에서도 250에서 1250°C까지의 온도를 모니터링할 수 있으며, 움직이는 고온의 물체를 감지하고, 그 온도 값을 기록할 수 있다. 이 모든 것은 놀랍게도 접촉 없이 가능하다. IP67 보호 기능을 탑재한 튼튼한 M30 스테인리스강 하우징의 고온계는 일반 텍스트 정보로 다양한 기능 디스플레이를 제공하고 스마트폰과 같이 자동 디스플레이 회전을 제시 하는 폼팩터 중에서는 최초다. 또 다른 특장점인 IO-Link 인터페이스는 호스트 컨트롤러나 컨트롤 패널과 같이 원거리에서 센서 파라미터화와 같은 일들을 가능케 한다. 다양한 가능성과 기능을 세팅함으로써 사용자에게 넓은 범위의 적용 분야 를 제공한다. 이상적인 활용 분야는 주조 공장, 단조 공장, 철강 공장, 요업 혹은 유리 제조업 등이다.

절대 영도(-273.15°C) 이상의 온도에서는 모든 것이 내부 온도에 비례하는 전자기파를 표면에서 내뿜는다. 이를 온도 혹은 열복사라고 부르며, 그 중 일부는 적외선 복사열로 온도 감지에 특히 적합하다. 이 원칙을 적용한 센서는 비접촉식이며 무반응이다. 따라서 주조, 단조, 철강 공장, 요업 이나 유리 제조업에 이상적이다. 이제 최초로 IO-Link 인터페이스 적용 적외선 온도 센서가 시스템 컨트롤과 온도 측정 간 통신을 위한 실질 적인 가능성을 연다.

적외선 온도 센서를 통해 사람 접근이 불가능 하거나 위험한 환경에서도 고온 모니터링을 할 수 있다. 이는 다시 말해 제어판에서 센서를 원격으로 설정할 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어 제품이 변경되면, 설정을 변경하기 위해 센서에 직접 접근할 필요가 없다. 이는 시스템이 꺼졌을 때도 마찬가지다. 따라서 시스템을 쿨다운(냉각)할 필요가 없어 원격 제어를 통해 시간을 절약하고 생산성을 대폭 늘릴 수 있다. BTL 자외선 온도 센서로 발루프의 센서 전문가들은 이런 요구들에 대한 매우 실용적인 솔루션을 제시해왔다. 두 개의 스위칭 출력뿐만 아니라, IP67 보호 기능을 갖춘 견고한 스테인리스강 M30 하우징으로 제작한 고온계는 컨트롤러 혹은 제어판과 직접적 데이터 교환할 수 있는, IO-Link 인터페이스를 제공한다. 아날로그 4…20mA 출력을 옵션으로 선택할 수 있다.

원격 접근: 설정부터 로깅, 기록까지
이 센서의 주요 기능 원리는 전형적인 산업용 고온계이고 이해하기 쉽다. 렌즈는 목표물이, 250에서 1250°C의 온도에 적절한 적외선 감지로 사용된 포토다이오드로 내뿜는 열에 초점을 맞춘다. 빔은 칸막이로 제한되어 물체의 지점을 정확히 측정할 수 있다. 다른 스퓨리어스 방사는 렌즈에서 스펙트럴 필터에 의해 차단된다. 자외선 감지기는 충돌 복사선을 전기 신호로 전환한다. 이 신호는 디지털 신호 프로세서에 의해 처리된다. 그 뒤 출력 신호는 IO-Link 포트에서 사용할 수 있도록 만들어진다. 또한 이 포트는 호스트 컨트롤러나 제어판에서 센서를 설정할 수 있게 한다. 제품이 바뀔 때 필요한 모든 설정이 원격으로 가능하다. 뿐만 아니라 IO-Link는 모든 파라미터 설정이 교체된 제품으로 전송될 수 있기 때문에 센서 교체를 간단하게 만든다.

시스템이 작동할 때 원격으로 수행할 수 있는 일반적인 작업으로는 물질에 특화된 방사율 계수 설정이나 평가 방법 선택 등이 있다. 평균화 (Averaging)는 극한의 환경 조건에서 온도 값을 안정시킬 때 사용된다. 마지막 측정값의 셋 넘버 (Set Number)는 이동 평균으로 변환된다. 피크 검출 모드(Peak Detection Mode)에서는, 예를 들면 뜨거운 철 위에서 부분적인 스케일링을 마스크(mask)하기 위해, 출력 신호의 최대값이 연속 측정의 선택 가능한 숫자가 된다. 스위치 주파수는 100Hz로 매우 빠르게 움직이는 물체의 온도 감지도 가능케 한다. 해상도는 10°C 혹은 18°F다. IO-Link 인터페이스는 언제든지 장치 상태를 확인할 수 있게 한다. 온도가 범위를 넘어 가거나 낮은 전압 등이 발생할 때는 환경 조건에 대한 추가적인 정보를 제공한다. 온도 감지는 따라서 4차 산업과 ‘빅 데이터’에 매우 중요한 기여를 한다. IO-Link로 센서에 의해 제공된 정보 는 고온 물체의 온도 값과 함께 기록될 수 있기 때문이다.

티치인과 일반 텍스트 디스플레이가 설정을 더 쉽게 만든다.
IO-Link를 이용한 원격 제어와 장치 퀴리 (Querying)는 작동 중 매우 유용하다. 그러나 센서 에 직접적으로 편리하고 직관적인 작동법은 첫 설정 단계 동안에도 필요하다. 여기, 새로운 온도 센서가 이 점을 충족시킨다. 이는 크고 명확한 일반 텍스트 디스플레이와 세 개의 컨트롤 버튼이 장착된 최초의 제품이다. 논리적으로 구성된 작동 메뉴, 그래픽 표시 장치, 그림 문자와 쉽게 이해할 수 있는 일반 텍스트 설명들로 센서 세팅은 매우 간편해진다.

뿐만 아니라 디스플레이는 스마트폰처럼 회전 시 방향을 자동적으로 바꿀 수 있기 때문에 쉽게 읽히고, 센서가 어떻게 설치되었는가에 상관없이 어떤 방향에서도 작동한다. 셋업 모드에서 방사율 계수와 같이 필요한 모든 값들이 신속하게 입력된다. 이는 적외선 대역에서 방사하는 물체의 능력을 측정한 것이다. 물체 온도를 안다면 해당 값은 티치인 모드로 버튼을 누름으로써 학습할 수 있다. 이는 주로 방사율 계수를 정확하게 측정하는 것보다 더 간편하고 셋업 시간을 절감시켜준다.

수많은 액세서리가 극한의 환경 조건을 위한 보호 기능을 제공한다.
실용적인 수많은 산업용 액세서리는 극한의 환경에서도 센서를 보호한다. 예를 들어 디스플레 이 보호 장치는 스파크나 빛나는 입자가 손상을 입히지 않도록 해준다. 렌즈는 커버 너트와 에어실 드로 먼지나 손상으로부터 보호된다. 에어실드는 탐지 능력을 저하시키는 연기나 증기를 방지한다. 장비에 센서를 부착하는 것은 M30 마운팅 브래킷 이나 원형 센서 홀더를 이용하면 간단하다. 아연 도금으로 제작된 IO-Link 마스터와 튼튼한 케이블 역시 거친 환경 조건에 알맞게 설계되었다. 맞춤 제작된 액세서리는 극한 환경에서의 센서의 서비 스 수명을 연장한다. 다운타임과 생산 중단이 대폭 줄어든다.

전반적으로 IO-Link 인터페이스를 적용한 적외선 온도 센서는 주조 공장, 단조 공장, 철강 공장, 요업 혹은 유리 제조업 등의 여러 분야에서 실용적이고 미래 지향적인 통신 가능성을 열었으며, 이는 물론 다른 분야에서도 가능할 것이다.