Prodotti e sistemi ST per l’adozione generalizzata del monitoraggio delle vibrazioni nelle applicazioni Industry 4.0

Grazie al sensore di vibrazione MEMS IIS3DWB ottimizzato per il monitoraggio industriale e al kit di valutazione plug-and-play lo sviluppo di applicazioni di manutenzione basate sul rilevamento delle vibrazioni può essere applicato su larga scala.

STMicroelectronics sta alimentando la prossima generazione di applicazioni Industry 4.0 con una nuova soluzione di rilevamento delle vibrazioni ottimizzata per consentire una manutenzione intelligente delle apparecchiature di fabbrica.

Il sensore di vibrazione IIS3DWB di ST e il kit di valutazione multi-sensore STEVAL-STWINKT1 a supporto accelerano lo sviluppo di sistemi di monitoraggio delle condizioni che aumentano la produttività, inferendo le esigenze di manutenzione delle apparecchiature. L’analisi dei dati di vibrazione rilevati localmente o elaborati nel cloud aiuta a creare strategie che massimizzino i tempi di attività, minimizzino i costi di manutenzione ed evitino le riparazioni di emergenza.

IIS3DWB è un accelerometro MEMS a 3 assi ottimizzato per il rilevamento delle vibrazioni industriali. STEVAL-STWINKT1 semplifica la prototipazione e il test integrando IIS3DWB con sensori aggiuntivi, un microcontrollore a bassissima potenza e algoritmi per l’elaborazione delle vibrazioni, il modulo wireless Bluetooth e la connessione USB. Integrato in un contenitore di plastica con una batteria, il kit è pronto per iniziare lo sviluppo dell’applicazione grazie anche ad un valido design di riferimento. Sono incluse le utilità per la registrazione dei dati ad alta velocità e il dashboard cloud per aiutare a raccogliere, analizzare e visualizzare i risultati.

“Il monitoraggio delle condizioni delle macchine è fondamentale per la trasformazione digitale industriale, offrendo il potere di migliorare le prestazioni e la sicurezza della produzione, consentendo al contempo nuovi servizi e modelli di business “, ha dichiarato Alessandro Cremonesi, Vice President of System Research and Applications, STMicroelectronics. “Il nostro sensore di vibrazioni e il kit di sviluppo multi-sensore IIoT e il design di riferimento sono oggi le soluzioni più performanti e convenienti sul mercato, consentendo il rilevamento industriale plug-and-play economico e ad alte prestazioni.”

ST sta già fornendo IIS3DWB all’innovativa società in ambito IIoT SPM Instrument of Sweden, da utilizzare nel sensore di vibrazione wireless a batteria AIRIUS della società. Rikard Svärd, direttore vendite globali di SPM Instrument, ha commentato: “Abbiamo scelto IIS3DWB per la sua combinazione unica di funzionalità, tra cui il rilevamento a 3 assi, ampia larghezza di banda e bassa rumorosità in un dispositivo digitale a bassa potenza, che ci ha aiutato a raggiungere le prestazioni, tempi di  progettazione e obiettivi di costo che abbiamo fissato per AIRIUS.”
Il sistema di rilevamento delle vibrazioni IIS3DWB è già in produzione ed è disponibile al prezzo di USD 9,00 in un package LGA plastico a 14 conduttori. STEVAL-STWINKT1 è disponibile da ST per USD 99,00.

Ulteriori informazioni tecniche su IIS3DWB
L’accelerometro MEMS IIS3DWB a 3 assi con larghezza di banda ultra-larga di ST rileva le vibrazioni che sono gli indicatori principali dello stato di servizio di una macchina. Il dispositivo, che è coperto dalla garanzia di disponibilità decennale di ST per i prodotti industriali, è ottimizzato per il monitoraggio delle vibrazioni. La risposta in frequenza è su misura per essere completamente piatta e con basso rumore fino a 6kHz e quindi con un taglio netto e un’attenuazione elevata per rimuovere i problemi di aliasing della frequenza e rilevare i guasti relativi alla macchina con precisione e coerenza. Il basso consumo energetico ottimizza la durata operativa dei nodi sensore alimentati indipendentemente. Le caratteristiche principali di IIS3DWB includono:

• L’accelerometro con risposta in frequenza ampia e piatta su 3 assi salva il condizionamento del segnale esterno e la complessità necessaria ai sensori concorrenti
• Funzionalità plug-and-play digitale, integrazione di condizionamento del segnale, convertitore da analogico a digitale (ADC), filtraggio ed equalizzazione della larghezza di banda su chip
• Basso rumore: 75µg / √Hz in modalità 3 assi o 60µg / √Hz in modalità monoasse selezionabile “al volo”
• Da -40 °C a 105 °C intervallo di temperatura operativa
• 1,1 mA di corrente di funzionamento a pieno regime su tutti e tre gli assi

Sfruttando la posizione di leader di ST nella tecnologia MEMS, il kit di valutazione STEVAL-STWINKT1 integra più sensori miniaturizzati integrati oltre a IIS3DWB. Esiste anche una radio Bluetooth a bassa energia (BLE) per la connessione a un dispositivo periferico o direttamente a Internet. Le numerose funzionalità integrate consentono ai progettisti di bypassare l’integrazione dei sensori ad alta intensità di lavoro per concentrarsi sulla loro applicazione e accelerare il time to market e offrire funzionalità software avanzate come la registrazione dei dati ad alta velocità, per nuovi campi di esplorazione come l’apprendimento automatico e l’intelligenza artificiale. Il prezzo del kit è inferiore di oltre il 75% rispetto ad alcune alternative di mercato la significativa barriera di costi alla trasformazione digitale di Industry 4.0.

Le caratteristiche di STEVAL-STWINKT1 includono:

• Sensori industriali migliori della categoria: sensori inerziali, sensori di temperatura, pressione e umidità e microfoni analogici digitali e ad ampia larghezza di banda
• MCU Arm Cortex -M4 a bassissima potenza (STM32L4R9ZI) a 120 MHz con FPU, Flash da 2048 kbyte e gestione energetica ottimizzata
• Ingombro a bordo per IC con elemento sicuro STSAFE-100 per connessione sicura e autenticazione
• Connettività wireless BLE4.2 integrata e cablata RS485 e USB OTG
• Algoritmi di preelaborazione per l’analisi delle vibrazioni: media mobile RMS e FFT programmabile (sovrapposizione, media, finestre)
• Registrazione dati ad alta velocità con archiviazione in tempo reale su SD-CARD e streaming via USB di dati da più sensori (22) alla massima risoluzione (ODR)
• Applicazione cloud e dashboard associati
• Scheda di espansione Wi-Fi opzionale (STEVAL-STWINWFV1) e scheda di espansione cellulare STMod + dal kit P-L496G-CELL02