NFC som konfigurationsgränssnitt istället för kablar och adapterboxar - enkelt och smart

Under utvecklingen av en maskin kommer det en tid då de enskilda sensorerna behöver finjusteras. Osäkerhet uppstår ofta om antalet pulser som krävs för optimal tillämpning. Ansträngning och frustration är därför oundvikliga. Att välja rätt adaptrar, verktyg och parametreringsboxar för sensorjustering går vanligtvis inte så smidigt som förväntat. Problemen fortsätter när den nödvändiga kabeln inte är tillgänglig. Utan rätt kabel kan den inställda konfigurationen inte ändras eller anpassas. För att underlätta denna utvecklingsfas har Wachendorff Automation GmbH & Co.KG utvecklat en intelligent och enkel lösning. Istället för att förlita sig på de vanliga adapterkablarna och parametriseringsboxarna, beslutade företaget att använda NFC – Near Field Communication – som konfigurationsgränssnitt vid utvecklingen av den nya inkrementella kodaren.

Wachendorff är ett medelstort, ägarledd företag med huvudkontor i Geisenheim nära Frankfurt am Main, Tyskland. Företaget, som är specialiserat på utveckling och produktion av kodare "Made in Germany", har utvecklat världens första inkrementella encoder som kan konfigureras individuellt med en smartphone. De individuella egenskaperna kan skapas och sparas i en smartphone-applikation. Dessa inställningar kan nu laddas upp till kodaren via NFC. NFC är en kraftlös och kontaktlös överföringsteknik. WDGN-serien har utrustats med ett NFC-chip för att överföra denna etablerade kommunikationsteknik till kodaren.

En pålitlig och hög pulsfrekvens genereras av den specialutvecklade kodarsensorteknologin. Samtidigt är den så flexibel att valfri pulshastighet ner till en puls per varv kan ställas in. Enheterna är baserade på patenterad magnetisk sensorteknologi med hög noggrannhet och upplösning. Mycket noggranna mätningar kan realiseras i ett litet installationsutrymme med upp till 16384 pulser per varv och en kompakt design från 36 mm.

Den flexibla parameterinställningen via appen gör att kunden själv kan konfigurera enheten på plats. Detta ger större flexibilitet vid maskinutveckling och driftsättning. Olika regulatorer eller frekvensomformare kan testas variabelt. Utbytet av enheterna på maskinen är möjligt på ett mycket flexibelt sätt. Detta minskar lagrings- och transportkostnaderna eftersom mindre lager krävs. Felbeställning reduceras till ett minimum. Olika kodarkonfigurationer kan lagras direkt i applikationen.

Den generiska programvaran, speciellt utvecklad av Wachendorff, kan användas oavsett sensortyp. Funktionalitet kan anpassas till andra sensor- och ställdonssystem, som att aktivera funktioner eller utbyta data.

Flutter-mjukvaran, som är kompatibel med både Apple och Android, användes som grund för appens teknik.

NFC-tekniken har framgångsrikt anpassats för tuffa industriella förhållanden. Givarserien, med typiska diametrar på 36 mm och 58 mm, består av axelgivare och hålaxelgivare. Beroende på produkttyp är en axelbelastning på upp till 300N möjlig. Omvänd polaritet och kortslutningsskydd tillhandahålls för hela spänningsområdet från DC 4,75V till DC 32V. Alla vanliga monteringsalternativ i branschen är tillgängliga. Givarna kan levereras med M12-kontakt eller kabeluttag, i både radiell och axiell version. Det robusta höljet i rostfritt stål ger IP67 och IP69K skydd, beroende på typ, och IP65 eller upp till IP67 vid axelingången. Hög motståndskraft mot vibrationer och stötar är tillgänglig, samt ett driftstemperaturområde på -40°C till 85°C, vilket gör dem väl lämpade att använda i mycket tuffa industriella miljöer. Den nya legeringen som används för locket ger bättre avskärmning mot magnetiska påverkan och gör produktionen ännu mer miljövänlig.

Dataöverföringssäkerhet är också garanterad. Konfigurering av kodaren är endast möjlig med rätt lösenord. Kodarens kommunikation är krypterad och de olika nivåerna av åtkomsträttigheter skyddas av PIN-koder för slutanvändaren. Det finns flera minnen i kodaren. Den aktuella konfigurationen lagras i mikrokontrollerns interna minne och i NFC-minnet.

Om värdena är giltiga kan konfigurationen i NFC-minnet skrivas över med den önskade och kommer att överföras till internminnet efter en strömåterställning. Om data i NFC-minnet är ogiltigt, återställs det till de senaste giltiga värdena i internminnet. Genom att använda NFC-minnet kan konfigurationsdata läsas och skickas även när enheten är avstängd. Detta är viktigt för enkel och säker driftsättning. All data skyddas och krypteras med PIN-koden, även när enheten är avstängd.

Jämfört med Bluetooth och WLAN har NFC kortare räckvidd och kommunicerar i närområdet. Det längre räckvidden för WLAN och Bluetooth gör dem mer mottagliga för störningar och potentiellt lättare att attackera. Båda är aktiva radiostandarder där överföring endast kan ske när ström är pålagd. Med NFC kan parameterkonfiguration utföras direkt på maskinen, vilket säkerställer begränsad åtkomst. Eftersom NFC-modulen kommunicerar passivt finns det inga störningar under drift. NFC tillåter trådlös och spänningsfri parametrering direkt på maskinen, vilket gör den säkrare och mindre komplicerad att använda.

Antenndesignen har testats med flera funktionella prototyper. För ytterligare testning och optimering skapades och upphandlades flera antennkonstruktioner i produktionskvantiteter. Dessa testades för mottagningskvalitet, avstånd mellan smartphone och antenn och robusthet i kommunikationen. Det bästa möjliga förhållandet mellan räckvidd och utrymmesbehov för antennen identifierades.

Den utvecklade lösningen ger tillräckligt med minne för nuvarande behov och tillräckliga reserver för framtida expansion. Antennlayouten har optimerats för att passa på ett 20 mm x 17 mm kretskort samtidigt som det ger tillförlitlig överföring över det maximala avståndet.

Detta kort är anslutet till sensorkortet via en bandkabel och speciella låskontakter. Denna låsning är nödvändig för hög mekanisk robusthet.

WDGN är ett optimalt och enkelt alternativ för kunder där den annars utbredda kommunikationsstandarden IO-Link inte är lämplig.

Den nyutvecklade WDGN-serien finns i två versioner. Basversionen har standardkanalerna för en inkrementell kodare (A, B, N) och de inverterade kanalerna. Den avancerade versionen är mer avancerad. Här kan fyra kanaler konfigureras oberoende av varandra.

Den nya tekniken sparar enkelt kostnader och tid och ökar hållbarheten.

"Syftet med vår WDGN-serie är att erbjuda våra kunder nya alternativ för deras kodarkonfiguration", säger Robert Wachendorff.

  Mer information…