Akıllı Üretim Dünyasında Fiziksel Yapay Zeka Sistemleri için Endüstriyel Sensörler - Bölüm 2
Daha önce endüstriyel sensörlerin akıllı üretimde fiziksel yapay zeka sistemlerinin sinir sistemi olarak nasıl çalıştığına bakmıştık. Makine öğrenimi modellerinin otonom kararlar alması için gereken verileri sağlarlar. Sensörlerin sağladığı gerçek zamanlı geri bildirim döngüleri, makinelerin değişen koşullara uyum sağlamasına ve performansı optimize etmesine olanak tanır. Bu ikinci blogda, endüstriyel sensörlerin akıllı üretimde fiziksel yapay zekayı nasıl geliştirdiğini ve güçlendirdiğini inceleyeceğiz.
Endüstri 4.0 ve IoT trendleri, kalite, fabrika yükseltmeleri ve üretim tahminleri konusunda akıllı kararlar almak için veri sağlamanın yanı sıra üretkenlik, güvenlik ve öngörücü bakım için akıllı sensörlerin patlamasıyla sonuçlandı. Sadece ölçüm yapan ve karar vermek için bir kontrolöre veri gönderen sensörler yerine, yeni sensörler gecikme süresini ve fabrika verimini artırmaya karar verebilir. Buna ek olarak, Endüstri 5.0 veya akıllı üretim, insan ve robotların birlikte çalışmasını sağlamak için güvenlik sensörlerinin ve fabrikaların toplumlar üzerindeki olumsuz iklim etkisini azaltan çevresel sensörlerin genişlemesini sağlayan insan merkezli bir yaklaşıma doğru önemli bir geçiş yapıyor.
Sensör Yenilikleri
Bir sensör oluşturmak için sistem tasarımcıları, analog sinyali sayısallaştırmak, işlemek ve verileri programlanabilir bir mantık denetleyicisine (PLC) göndermek için I/O modüllerine bağlamak üzere algılama elemanı ile birlikte çalışan işlemsel amplifikatör (Op-Amp), voltaj referansı, analogdan dijitale dönüştürücü (ADC), güç yönetimi, merkezi işlemci birimi (CPU), arayüz ve sistem işlevlerinin her biri için kullanıma hazır bir IC kullanacaktır. Proses otomasyonundaki sensörler, bazı uygulamalarda ADC ile CPU arasında ve CPU ile arayüz arasında isteğe bağlı galvanik izolasyona da ihtiyaç duyabilir.
IC satıcıları uygulamaya özel analog ve karışık sinyal bloklarını Op-Amp, voltaj referansı, ADC ve güç yönetimini içeren tek bir çipe entegre ederek düşük gecikme süresi, daha iyi doğruluk, boyut ve kullanım kolaylığı sağlamak için buna sensör analog ön ucu (AFE) (bkz. Şekil 1) adını verdi.
Şekil 1 Sensör Arayüzünden Sensör Kontrolörüne Evrim
Yeni algılama teknolojileri, üretim hacmi ve bir kontrolöre ihtiyaç duymadan bağımsız tek sensörlü ve işbirliğine dayalı çok sensörlü karar verme yeteneği, sensörlerde daha yüksek hassasiyetli AFE/ADC ve mikro kontrolörlere olan ihtiyacı artırmıştır. Güç ve veriyi aynı kablo üzerinde veya kablosuz olarak sağlama arzusu, OEM'leri yeni arayüz standartlarını benimsemeye zorlamıştır. Son olarak, AI/ML müşterilerin ilgilendiği ancak nasıl yararlanacaklarını bilmedikleri olağanüstü fırsatlar sunmaktadır.
Yüksek yoğunluklu ve yüksek hızlı dijital mantığın yanı sıra yüksek güçlü, yüksek hassasiyetli analogu aynı IC üzerinde birleştiren 90 nm'nin altındaki yeni gelişmiş BCD (Bipolar CMOS DMOS) süreçleri, bir sensör AFE'sinin ötesine geçmek ve hatta işlemcileri tek bir çipe entegre etmek için tam entegre sensör kontrolörlerine kapı açıyor. Treo Platformu böyle bir sürece iyi bir örnektir. Daha düşük yarı iletken proses geometrilerine inmek daha düşük kapı gerilimleri ile sonuçlanmaktadır. Analog bloklar için 180 nm ve altındaki süreçlerde düşük 1,8 V kapı sürücü voltajı kullanan ve çip üzerinde IC kalıp boyutunu büyüten büyük gürültü dekuplaj devresi kullanılmasını gerektiren diğer satıcıların aksine, onsemi kasıtlı olarak analog devreler için 3,3 V ve dijital mantık kapıları için 1,2 V kapı sürücüsü tasarladı ve karışık sinyal IC'leri için gürültü ve uzun vadeli güvenilirlik sorunları olmadan en iyi yoğunluğu, performansı ve hassasiyeti elde etti.
Endüstriyel Sensörlerde Gelecek Trendleri
Endüstri 4.0'ın sensörlere dijitalleşme, bulut analitiği ve zeka katması gibi, Endüstri 5.0 da yapay zeka özellikli sensörler tarafından mümkün kılınan fabrika zemininde insanlar ve makineler arasındaki etkileşimle ilgilidir. Harici üst düzey 25 TOPS (Tera Operations Per Second) uç yapay zeka işlemcilerine ihtiyaç duyan yapay görme sensörlerinin aksine, diğer tüm sensör türleri sensör kontrol çiplerinin içinde yerleşik yapay zeka ve dijital sinyal işleme (DSP) hızlandırıcı motorlarına ihtiyaç duyar.
İşte bazı sensör kontrolör örnekleri:
- NCS32100 Endüktif Pozisyon: NCS32100, baskılı devre kartı sensör elemanı ile eşleştirildiğinde yüksek çözünürlüklü yüksek hassasiyetli açısal algılama için tam özellikli bir kontrolör ve sensör arayüzü sunar. NCS32100, çeşitli endüktif sensör modellerine bağlantı sağlayan esnek yapılandırma özelliklerine sahiptir ve çeşitli dijital çıkış formatları sunar. Endüktif algılama teknikleri, sıcaklık toleransı, mekanik basitleştirme ve kirleticilere karşı bağışıklık dahil ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere geleneksel konum sensörü çözümlerine göre benzersiz avantajlar sunar. Bu endüktif konum sensörü kontrolörü, şu anda kullanılan optik enkoderlere meydan okuyan yerleşik DSP motorunda uyarlanabilir öğrenme algoritmaları kullanarak döner motor enkoderleri için yüksek çözünürlüklü, yüksek doğruluklu açısal algılama çözümleri sunar. Programlanabilir indeks, sıcaklık ve pil ölçümlerine sahiptir ve harici bir RS-485 sürücüsüne bağlantıyı destekler. NCS32100 endüstriyel otomasyon, robotik, motor kontrolü ve servo uygulamaları için idealdir.
- NCV75215 Ultrasonik: Ultrasonik sensör kontrolörümüz yakınlık, varlık, akış, konsantrasyon, sızıntı, basınç, sıcaklık ve seviyeyi tespit etmek için kullanılabilir. Temassız algılama, yüksek çözünürlük ve zorlu ortamlarda ölçüm yeteneği sunarlar. Bu, dahili hızlandırıcı motor ile mümkün kılınmıştır. Kontrolör ayrıca sensör temizleme (ultrasonik lens temizleme) ve Akustik AI algılamada da üstündür. Endüstriyel otomasyon, çevre navigasyonu, proses kontrolü, medikal ve tahribatsız test uygulamaları için idealdir.
Endüstriyel sensörler, çeşitli sektörlerde sürdürülebilirliği, güvenliği ve kaliteyi desteklerken üretkenliği ve verimliliği artırdıkları için üretim otomasyon devriminin ön saflarında yer almaktadır. Onsemi Treo Platformu gibi yeni karma sinyal yarı iletken süreçleri, yüksek hızlı dijital işlemenin yüksek performanslı analog işlevsellikle tek bir yongaya entegre edilmesini sağlıyor. Endüktif, ultrasonik, görüntü, basınç, biyokimyasal ve diğer teknolojileri kullanan yenilikçi sensör ürünlerimiz, modern endüstriyel uygulamaların taleplerini karşılamak, doğru ve güvenilir ölçümler sağlamak ve değişen çalışma koşullarına uyum sağlamak (AI / ML) için sensör AFE'lerinden sensör kontrolörlerine ve AI özellikli sensör kontrolörlerine kadar uzanmaktadır.