Sensor Industri untuk Sistem Kecerdasan Buatan Fisik dalam Dunia Manufaktur Cerdas - Bagian 2

Sebelumnya kita telah melihat bagaimana sensor industri bekerja sebagai sistem saraf dari sistem AI fisik dalam manufaktur pintar. Sensor menyediakan data yang diperlukan untuk model pembelajaran mesin untuk membuat keputusan otonom. Loop umpan balik waktu nyata yang diaktifkan oleh sensor memungkinkan mesin beradaptasi dengan kondisi yang berubah dan mengoptimalkan kinerja. Dalam blog kedua ini, kita akan mempelajari bagaimana sensor industri berevolusi dan mendukung AI fisik dalam manufaktur pintar.

Tren Industri 4.0 dan IoT telah menghasilkan ledakan sensor cerdas untuk produktivitas, keselamatan, dan pemeliharaan prediktif selain menyediakan data untuk membuat keputusan cerdas tentang kualitas, peningkatan pabrik, dan perkiraan produksi. Alih-alih sensor yang hanya mengukur dan mengirim data ke pengontrol untuk pengambilan keputusan, sensor baru dapat menentukan untuk meningkatkan latensi dan keluaran pabrik. Selain itu, Industri 5.0 atau manufaktur pintar membuat perubahan signifikan menuju pendekatan yang berpusat pada manusia yang mendorong perluasan sensor keselamatan untuk memungkinkan kerja sama antara manusia dan robot serta sensor lingkungan yang mengurangi dampak iklim negatif pabrik terhadap masyarakat.

Inovasi Sensor

Untuk membuat sensor, perancang sistem akan menggunakan IC siap pakai untuk setiap penguat operasional (Op-Amp), referensi tegangan, konverter analog-ke-digital (ADC), manajemen daya, unit prosesor pusat (CPU), antarmuka, dan fungsi sistem yang bekerja dengan elemen penginderaan untuk mendigitalkan sinyal analog, memproses, dan terhubung dengan modul I / O untuk mengirimkan data ke pengontrol logika yang dapat diprogram (PLC). Sensor dalam otomatisasi proses mungkin juga memerlukan isolasi galvanik opsional dalam beberapa aplikasi antara ADC dan CPU, dan antara CPU dan antarmuka.

Vendor IC mengintegrasikan blok sinyal analog dan campuran khusus aplikasi ke dalam satu chip yang mencakup Op-Amp, referensi tegangan, ADC, dan manajemen daya, menyebutnya sebagai sensor analog front end (AFE) (lihat gambar 1) untuk memungkinkan latensi rendah, akurasi yang lebih baik, ukuran, dan kemudahan penggunaan.

Gambar 1 Evolusi dari Antarmuka Sensor ke Pengontrol Sensor

Teknologi penginderaan baru, hasil produksi dan kemampuan untuk membuat sensor tunggal yang independen dan pengambilan keputusan multi-sensor yang kolaboratif tanpa memerlukan pengontrol telah mendorong kebutuhan akan AFE/ADC dan pengontrol mikro yang lebih presisi pada sensor. Keinginan untuk mengaktifkan daya dan data pada kabel yang sama atau secara nirkabel telah memaksa OEM untuk mengadopsi standar antarmuka baru. Terakhir, AI/ML menghadirkan peluang luar biasa yang diminati oleh pelanggan, tetapi mereka tidak tahu bagaimana cara memanfaatkannya.

Proses BCD (Bipolar CMOS DMOS) canggih baru di bawah 90 nm yang menggabungkan logika digital densitas tinggi dan kecepatan tinggi serta analog presisi tinggi dan berdaya tinggi pada IC yang sama, membuka pintu bagi pengontrol sensor terintegrasi penuh untuk melampaui sensor AFE dan bahkan mengintegrasikan prosesor ke dalam satu chip. Platform Treo adalah contoh yang baik dari proses tersebut. Turun ke geometri proses semikonduktor yang lebih rendah menghasilkan tegangan gerbang yang lebih rendah. Tidak seperti vendor lain yang menggunakan tegangan penggerak gerbang 1,8 V rendah untuk blok analog dalam proses 180 nm dan di bawahnya yang membutuhkan penggunaan sirkuit decoupling noise besar pada chip yang memperbesar ukuran die IC, onsemi sengaja mendesain penggerak gerbang 3,3 V untuk sirkuit analog dan 1,2 V untuk gerbang logika digital yang mendapatkan kerapatan, performa, dan presisi terbaik untuk IC sinyal campuran, tanpa noise dan masalah keandalan jangka panjang.

Tren Masa Depan dalam Sensor Industri

Seperti halnya Industri 4.0 yang menambahkan digitalisasi, analitik cloud, dan kecerdasan pada sensor, Industri 5.0 adalah tentang interaksi antara manusia dan mesin secara berdampingan di lantai pabrik yang dimungkinkan oleh sensor berkemampuan AI. Tidak seperti sensor visi mesin yang membutuhkan prosesor AI canggih 25 TOPS (Tera Operations Per Second) eksternal, semua jenis sensor lainnya membutuhkan mesin akselerator AI dan pemrosesan sinyal digital (DSP) internal di dalam chip pengontrol sensor.

Berikut ini beberapa contoh pengendali sensor:

• Posisi Induktif NCS32100: NCS32100 menawarkan pengontrol berfitur lengkap dan antarmuka sensor untuk penginderaan sudut resolusi tinggi dengan akurasi tinggi saat dipasangkan dengan elemen sensor papan sirkuit tercetak. NCS32100 memiliki kemampuan konfigurasi yang fleksibel yang memungkinkan koneksi ke berbagai pola sensor induktif dan menawarkan berbagai format output digital. Teknik penginderaan induktif menawarkan keunggulan unik dibandingkan solusi sensor posisi tradisional, termasuk tetapi tidak terbatas pada toleransi suhu, penyederhanaan mekanis, dan kekebalan terhadap kontaminan. Pengontrol sensor posisi induktif ini memberikan solusi penginderaan sudut beresolusi tinggi dan akurasi tinggi untuk encoder motor putar dengan menggunakan algoritme pembelajaran adaptif dalam mesin DSP on-board yang menantang encoder optik yang saat ini digunakan. Alat ini memiliki fitur indeks yang dapat diprogram, pengukuran suhu dan baterai, serta mendukung koneksi ke driver RS-485 eksternal. NCS32100 sangat ideal untuk otomasi industri, robotika, kontrol motor, dan aplikasi servo.
• Ultrasonik NCV75215: Pengontrol sensor ultrasonik kami dapat digunakan untuk mendeteksi kedekatan, keberadaan, aliran, konsentrasi, kebocoran, tekanan, suhu, dan level. Mereka menawarkan deteksi non-kontak, resolusi tinggi dan kemampuan untuk mengukur di lingkungan yang menantang. Hal ini dimungkinkan oleh mesin akselerator bawaan. Pengontrol ini juga unggul dalam pembersihan sensor (pembersihan lensa ultrasonik) dan penginderaan AI Akustik. Mereka ideal untuk aplikasi dalam otomasi industri, navigasi lingkungan, kontrol proses, pengujian medis dan non-destruktif

Sensor industri berada di garis depan revolusi otomasi manufaktur karena mendorong produktivitas dan efisiensi sekaligus mendukung keberlanjutan, keamanan, dan kualitas di berbagai industri. Proses semikonduktor sinyal campuran baru seperti onsemi Treo Platform memungkinkan integrasi pemrosesan digital berkecepatan tinggi dengan fungsionalitas analog berkinerja tinggi ke dalam satu chip. Produk sensor inovatif kami yang menggunakan teknologi induktif, ultrasonik, gambar, tekanan, biokimia, dan teknologi lainnya, mulai dari sensor AFE hingga pengontrol sensor dan pengontrol sensor berkemampuan AI untuk memenuhi tuntutan aplikasi industri modern, memberikan pengukuran yang akurat dan andal, serta beradaptasi (AI/ML) terhadap perubahan kondisi operasi.