AO_460

Sensori 82 | MARZO 2025 AUTOMAZIONE OGGI 460 AUTOMAZIONE OGGI (in genere da 5 a più di 20 anni), grazie alle basse correnti di base e ai picchi periodici. Progetto meccanico del sensore Voyager4 Il sensore Voyager4 ha un diametro di 46 mm e un’altezza minima di 77 mm, permette il montaggio mediante adesivo sulla carcassa del motore, oppure con un perno a vite nel foro filettato M6 presente alla base. La figura 6 mostra una vista esplosa del gruppo mec- canico con la base, l’alloggiamento a parete in alluminio e il coperchio in ABS per ridurre la schermatura dell’antenna per la trasmis- sione dei dati BLE. Il PCB del microcontrollore BLE edge AI è montato verticalmente con una batteria assicurata a un distanziatore. Il PCB del sensore Mems e dell’alimentazione è posizionato sulla base, vicino alla fonte di vibrazioni monitorata. Analisi modalemeccanica Un progetto di involucro meccanico ben co- struito per un accelerometro Mems garantirà di estrarre dati di vibrazione di alta qualità per la CbM dall’impianto monitorato. La progetta- zione di un buon involucro meccanico richiede la comprensione dell’analisi modale. L’analisi modale viene utilizzata per comprendere le caratteristiche di vibrazione delle strutture. Fornisce le frequenze naturali e i modi normali (deformazione relativa) di un progetto. La pri- orità dell’analisi modale è evitare la risonanza, quando le frequenze naturali di un progetto strutturale coincidono a quelle del carico di vi- brazione applicato. Per i sensori di vibrazione, le frequenze naturali (di risonanza) dell’involucro devono essere superiori a quelle del caricodi vi- brazione applicatomisurato dal sensoreMems. Per Voyager4, la larghezza di banda a 3 dB sugli assi X, Y e Z è di 8 kHz. Le strutture del sensore nondevonopresentare risonanze significative a frequenze inferiori a 8 kHz. Frequenza naturale e forma modale Ansys e altri strumenti di simulazione forni- scono plugin per l’analisi modale, che consen- tono al progettista di esplorare l’effetto della geometria, della selezione dei materiali e del gruppo meccanico sulla risposta in frequenza della custodia del sensore. La massa, la rigi- dità e le frequenze naturali della struttura del sensore sono interrelate. La matrice di massa [M], la matrice di rigidità [K], la frequenza an- golare ωi e la forma modale {Øi} sono correlate Modalità Voyager4 USCITA LDO1 USCITALDO2 USCITALDO3 USCITA B1, USCITA B2 Deep Sleep 1 0 0 0 Training 1 0 1 0 Normale/AI 1 0 1 1 Periferica 1 1 1 1 1 = Uscita MAX20335 ON, 0 = Uscita OFF Modalità Voyager4 Advertising BLE Connessione BLE Streaming DatiBLE Interferenza AI Deep Sleep Dee Sleep 0 0 0 0 1 Training 1 1 1 0 1 Normale/AI 0 0 0 1 1 Periferica 0 0 0 0 1 Tab. 2 - Modalità AI e Deep Sleep del Voyager4 BLE Tab. 1 - Modalità operative del sensore Voyager4 e corrispondente configurazione di alimentazione del Pmic MAX20335 Fig. 5 - Potenza media assorbita in funzione dell’intervallo di tempo tra un evento e l’altro di energia in meno: con un consumo di circa 0,3 mW e con una batteria da 1.500 mAh, è possibile un’autonomia fino a due anni (ad esempio, utilizzando la batteria ricaricabile ASR00073 di TinyCircuits), o oltre 7 anni se si utilizzano due batterie standard AA da 2,6 Ah LS14500 di Saft. La cella LS 14500 di Saft è ideale per le applicazioni a lungo termine renza AI. Se non viene rilevata alcuna ano- malia, il Voyager4 torna in modalità Deep Sleep. Il kit di valutazione Voyager4 è stato caratterizzato per un consumo energetico medio, basato sull’intervallo di tempo tra gli eventi per le modalità Deep Sleep, Training e Normal/AI. La figura 5 mostra un riepilogo dell’assorbimento energetico medio. Il kit di valutazione Voyager4 (EV-CBM-Voyager4- 1Z) comprende diversi componenti (LED, resistenze di pull-up) utilizzati per comodità di valutazione del cliente. Questi contribui- scono a creare in modalità Deep Sleep un assorbimento di 0,3 mW sulla linea di ten- sione LDO1OUT, come illustrato in figura 5. Quando il kit di valutazione funziona in modalità training e il BLE è attivo e si pub- blica, si connette e trasmette dati una volta all’ora, viene assorbita una potenza di oltre 0,65 mW. Se il sensore Voyager4 opera in modalità AI, il consumo energetico si avvi- cina a 0,3 mW, anche quando il sensore è attivo una volta all’ora. La figura 5 mostra che un sensore che non deve trasmettere dati BLE grezzi può consumare fino al 50%