이번 블로그 포스트는 비접촉식 적외선 온도 센서에 관한 것입니다. 매우 높은 온도의 물체를 다루는 최신 생산 공정의 이점에 대해 설명합니다. 이런 유형의 센서가 적용되는 일반적인 사례는 금속공학과 유리 생산 분야입니다. 액체나 용해된 금속은 모든 곳에서 발견할 수 있으며 가공 중입니다.
제철소 자동화
현대의 제조 공정에는 매우 높은 수준의 자동화가 필요합니다. 완전 자동화된 공장 및 프로세스의 큰 이점 중 하나는 큰 손실이 발생하는 다운타임을 유발하는 요소들이 줄어든다는 점입니다. 대형 제철소에는 수백개의 붉게 달궈진 강철판이 이동합니다. 이 강판들은 가공, 분쇄 공정을 거쳐서 와이어, 코일, 및 바와 같은 다양한 제품으로 제조됩니다. 이러한 물체들을 추적하는 것은 원활하고 비용 대비 효율적인 생산을 보장하기 위한 가장 중요한 요소입니다. 보통 생산 라인이 피해를 입으면 이를 해결하고 공정을 재개하기까지 몇 시간이 소요됩니다.
최신 제철 공정에서 이러한 제조 공정의 문제점을 해결하려면 재료의 흐름을 자동으로 제어하고 모니터링해야 합니다. 이 부분은 특히 공장 내 가공훔의 이동 경로에 적용되며 공장 내 제한 구역이나 위험 구역에 부품을 감지할 센서도 배치됩니다. 비접촉식 온도 센서는 생산 공정에서 고온 재료의 흐름과 존재 유무를 안정적으로 감지할 수 있습니다.
고온 금속 감지
근접 또는 광전 센서와 같은 표준 센서는 열에 의해 손상되기 때문에 고온의 물체 주변에는 사용할 수 없습니다. 또는 물체가 방출하는 엄청난 적외선으로 인해 과부하에 걸리게 됩니다. 이러한 표준 센서와 비교하여 적외선을 정확하게 사용하여 고온의 물체를 감지하고 해당 물체의 온도에 대한 단서까지 제공하는 감지 원리가 있습니다.
비접촉식 적외선 온도계는 어플리케이션의 요구 사항을 충족하며 다양한 분야에서 사용 중입니다. 이 온도계는 고온의 물체에서 멀리 떨어진 위치에 장착해도 되기 떄문에 열에 의해 손상되지 않습니다. 적외선은 사실상 거의 제한없이 움직이므로 고온의 물체가 방출하는 적외선을 포착합니다. 또한 방사선의 파장 및 강도는 물체의 온도를 정확하게 읽을 수 있도록 합니다. 그러나 장치가 제대로 작동하려면 특정 파라미터를 설정하고 티칭해야 합니다. 이러한 적외선 온도계의 대부분은 위험하거나 접근이 불가능한 장소에 배치되기 때문에 장치에서 직접 파라미터를 설정하고 조정을 하는 것은 매우 어렵고 사실상 불가능합니다. 그래서 센서에서 생성된 데이터를 모니터링하고 판독하기 위해서는 지능형 인터페이스가 필요하며 - 무엇보다 중요한 것은 - 파라미터 및 기타 데이터를 센서로 다운로드 하는 것입니다.
적외선 온도 센서 (고온 금속 탐지기) 기술 사양
기존 광전 센서는 대부분 신호를 생성하고 반사된 신호를 수신합니다. 이에 비해 적외선 센서는 신호를 방출하지 않습니다. 적외선 센서은 물체가 방출하는 적외선을 감지합니다.
절대 영도 이상의 모든 물체는 (-273.15°C or −459.67 °F) 표면에서 전자기 방사선을 방출하며 이는 고유 온도에 비례합니다. 이 방사선을 온도 또는 열 복사라고 합니다.
포토다이오드 또는 열전대열과 같은 다른 기술을 사용하는 경우에는 장거리에서 방사선을 감지하고 측정할 수 있습니다.
발루프의 적외선 온도 센서 데모 영상을 확인하시기 바랍니다 :
적외선 온도 측정의 장점
직접 접촉식 온도계와 비교하여 광학 기반 비접촉식 측정 방법에는 다음과 같은 장점이 있습니다.
- 측정 대상이 영향을 받지 않고 매우 작은 사이즈의 부품의 온도를 측정할 수 있습니다.
- 측정 주파수가 빠름
- 먼 거리의 대상 물체도 측정이 가능하며, 측정 장비는 위험 구역 바깥에 위치할 수 있습니다.
- 매우 높은 온도의 물체를 안정적으로 감지하고 측정할 수 있습니다.
- 매우 고온의 부품 감지 : 고온계는 매우 뜨거운 물체를 감지할 수 있지만 기존의 광학 센서는 적외선에 의해 제한됩니다.
- 움직이는 물체를 측정할 수 있습니다.
- 측정 지점에 마모가 발생하지 않습니다.
- 전류가 흐르는 부품도 안전하게 측정 가능
스마트 센서를 위한 IO-Link
지난 10년간 거의 모든 감지 기술에서 범용 지능형 센서 인터페이스인 IO-Link가 적용되었습니다. IO-Link는 복잡성에 상관없이 센서 및 액추에이터를 위해 표준화된 단일 인터페이스입니다. IO-Link는 장치와 제어 시스템/HMI 간의 일관된 통신을 제공합니다. 또한 HMI의 컨트롤러나 조작자에 의해 센서 매개변수를 동적으로 변경할 수 있기 때문에 제품 전환 및 형식 변경을 위한 가동 중단 시간이 줄어듭니다. 장치를 교체해야 하는 경우 새 장치가 설치되어 연결되면 매개변수가 자동으로 재지정됩니다. 따라서 수동 개입이 줄어들어 부정확한 설정을 방지합니다. 특별한 장치 전용 소프트웨어는 필요하지 않으며 배선도 쉽습니다. 차폐 없이 세 개의 와이어 표준 케이블을 사용하면 됩니다.
따라서 IO-Link는 자동화된 생산 공정에서 비접촉식 적외선 온도 센서를 위한 최적의 인터페이스입니다
이 적외선 온도 센서에서는 온도 외에도 다른 값과 데이터도 생성됩니다. 사용자는 데이터를 업로드하여 시스템을 제어하고 상태 모니터링 및 예방적 유지 보수 목적으로도 이 정보를 사용할 수 있습니다. 철강 공장에서는 높은 품질의 제품을 지속적으로 유지하려면 처리 중인 데이터를 알아야 합니다. 바이너리 신호보다 더 많은 정보를 제공하는 센서는 인더스트리 4.0 상황에서 신뢰할 수 있는 매끄러운 생산을 위한 또 다른 장점을 제공합니다.
적용 사례
온도가 250°C 이상인 물체를 감지하는 모든 어플리케이션에서 적외선 온도 센서를 사용할 수 있습니다.
금속, 세라믹, 또는 유리 제조에 관계 없이 산업용 비접촉 적외선 온도 센서는 일반적으로 주조 공장이나 용광로 주변에 열악환 환경에 설치 됩니다.
BTS 온도 센서는 송풍기 및 냉각 재킷(cooling jacket)과 함께 제철소의 열간 압연 생산 라인에 설치됩니다.
More information, data-sheet and literature on this sensor can be found here and for IO-Link here on the Balluff website
