RF bazirani senzori temperature su efikasna i ekonomična alternativa klasičnom žičnom sistemu.
Kada se tome dodaju neograničene mogućnosti primene, postaje jasno žašto je industrijski wireless trend u ovom trenutku.
Kada je potrebno izvršiti merenje temperature sa pokretne tačke ili sa udaljenog fiksnog mesta, bez direktne kablovske veze, kao odlično rešenje pokazalo se wireless merenje. Novo rešenje koje dolazi iz renomirane nemačke firme JUMO, Wtrans izdvaja se u odnosu na ostala rešenja. RF temperaturna sonda, tip T01.G1 koja se uparuje sa multifunkcionalnim risiverom T01.EC1, potpuno je vodootporna, budući da je transmiter postavljen u ručici.
Frekvencija kojom se prenose informacije, tako je odabrana, da bude potpuno neosetljiva na spoljne izvore, što omogućava ovom sistemu da radi i u najtežim industrijskim uslovima. Oblik transmitera je specifičan i dopušta lako ubadanje u meku podlogu (npr. meso). Sonda može biti dugačka od 50 do 500 mm i bazirana je na platinskom čip otporniku kao senzorskom elementu, Transmiter može podneti temperature od -30 do +260°C. Ugrađena elektronika sa druge strane se mora nalaziti u opsegu od -30 do +85°C.
Da bi se wireless uređaj mogao koristiti mora zadovoljavati određene zakonske regulative i industrijske standarde. Za ovaj tip RF uređaja, namenjen je protokol u ISM frekventnoj oblasti, tj. frekvencija od 868 Mhz.
Radio transmisiona tehnologija
Svaki transmisioni sistem se karakteriše širinom svog opsega u elektro-magnetnom spektru i max. prenosnim performansama. Ove dve veličine definišu kapacitet kanala. Pri izboru radnog frekventnog opsega, uzima se u obzir zahtev za potrebnim dometom, imunitetom na električni šum, kao i mogućnost da individualni transmisioni protokol bude u dozvo-ljenom frekventnom opsegu za datu aplikaciju.
Sa mehaničke strane, teži se da proizvodi koriste moderne komuni-kacione tehnologije, bazirane na minijaturizaciji transmitera i prijemnih jedinica, smanjenju električne potrošnje i povećanju bezbednosti i kvaliteta veze u teškim industrijskim okruženjima. Sve ove osobine moraju biti u skladu sa ekonomskim faktorima.
Uzimajući sve faktore u obzir, kao preporučljivi opseg se nameće ISM-područje sa frekvencijom od 868,4MHz (Evropa) odnosno 915MHz(Amerika). Detaljna specifikacija ISM područja data je na šemi. Vrednosti ERP-performansi na šemi su date po y-osi (ERP – ekvivalentna snaga zračenja), i relevantne su za l/2 dipol antenu. U radnom ciklusu, energija se zrači u vrlo kratkom intervalu, u vidu inicijalnog pulsa kratkog trajanja. Relativno trajanje radnog ciklusa, dato je za vreme 1 radnog sata. Ukupno vreme prenosa se može podeliti na intervale, a ’Duty Cycle’ je odnos između vremena prenosa i ukupnog vremena rada izražen u procentima.
O radio signalu
Radio signal je magnetni talas, čiji intenzitet opada od predajnika ka prijemniku. I električno i magnetno polje opadaju sa kvadratom rastojanja, ali se opadanje polja dešava i zbog sledećih razloga:
• Armirani zidovi, metalni uređaji ili površine, toplotne izolacije i toplotna zaštitna stakla sa tankim slojevima metala odbijaju elekto-magnetne talase i prave radio-senke stvarajući iza sebe takozvana slepa mesta.
• Radio senke kod transmisionih linkova
• Nisko postavljena antena.
Dole su date okvirne vrednosti penetracije radio signala kroz različite materijale:
• drvo, gips, staklo 90 do 100%
• zid od cigle 65 do 95%
• beton 10 do 90%
• metal 0 do 10%
Osobine i ekonomičnost
Maksimalna udaljenost predajnika i prijemnika kod ovog sistema je 300 m. Za idealan prijem dobro je obezbediti međusobnu optičku vidljivost. Ukoliko se prijemnik postavlja u kućište, iza prepreke i slično, potrebno je postaviti antenu na zidni nosač, što podrazumeva i ugradnju antenskog kabla. Risiver, T01.EC1, koji se montira na DIN šinu, omogućava merenje sa četiri analogna izlaza (0-20mA, 0-10V) i preko jednog Rs485 interfejsa koji koristi Modbus protokol. Svaki risiver, u isto vreme, može raditi sa 16 transmitera T01.G1, preko RS485 interfejsa. Ugrađene korisne funkcije obezbeđuju kvalitetan rad i pokrivanje širokog spektra aplikacija. Sva podešavanja parametara sistema, kao i dodatna setovanja vrše se softverski, kori-šćenjem setup programa. Ukoliko se želi, sva podešavanja se mogu izvršiti i direktno putem pritiskanja tastera na samom risiveru. Na ovaj način moguće je podesiti parametre linearizacije, početka i kraja skale, konstante filtera, ofset i minimalnu i maksimalnu vrednost koja se može upamtiti, i to za svaki izlaz posebno. Povrh svega, moguće je bilo koji od gore navedenih parametara iskoristiti kao alarmni triger što otvara mogućnost korišćenja ovog sistema u širokom spektru mernih aplikacija i sistema nadzora. Svi izlazi ovoh uređaja su električno izolovani. Prilikom merenja temperature, uređaj ima odziv u realnom vremenu za svaku promenjivu. Implementiranjem ovog sistema, drastično se smanju troškovi instalacije i ožičenja. Pored toga, većina problema kod sistema upravo je u dugim kablovima, koji se na ovaj način eliminišu. Eliminisani su skupi konektori, koji zavise od tipa interfejsa, a RF bazirana tehnologija radi čak i u najtežim industrijskim uslovima. Cene nove instalacije, održavanja i popravke su niže od odgovarajućih cena kod rešenja sa kablovima, te na taj način ova tehnologija otvara potpuno novo aplikativno polje u smislu načina prenosa izmerenih temperaturnih podataka.
Primena
Transmiter je izuzetno pogodan za merenje temperature u različitim postupcima u prehrambenoj industriji. Na primer, u toku termičke obrade, na primer mesa, moguće je kontrolisati vrednosti bez potrebe da se zaustavi proces obrade. JUMO wireless tehnologija je idealna za tu primenu. Akvizicijom vrednost i wireless prenosom istih, korisnik uvek može imati uvid u trenutne vrednosti u svim proizvodim koracima različitih zona obrade mesa u pušionici. Budući da opseg merenih temperatura počinje od -30°C, ovaj sistem se može uspešno koristiti i u hladnjačama. U industriji pripreme hrane, ovakav sistem je nezamenjiv, kada se sagleda opseg rada i njegova primenjivost. U prvom koraku pripreme, namirnice se suše, greju i kuvaju, na različitim temperaturama, dok se u drugom koraku, dobijeni proizvodi intenzivno hlade. Kompletan proces se može pratiti ovim modernim i ekonomičnim sistemom.
Tekst: Milan Sipljanović
Više informacija: JUMO Merni i regulacioni uredjaji, Petrovaradinska 20/8, 11050 Beograd, SERBIA, Phone: +381 11 285 2279, http://www.jumo.net
Sa pozadinom u električnom inženjeringu i dugom istorijom rada u stručnim časopisima, on se fokusira na ključnom sadržaju magazina Mehatronika i stoji iza brojnih inicijativa.
- Inovativna rešenja za optimizaciju potrošnje energije u industriji - 26/06/2025
- magazin Mehatronika: nagradni konkurs #0003 - 25/06/2025
- Danfoss iC2-Micro - 25/06/2025