Sensori per tender boom

Sul tender boom TSM Sensors monta l'encoder a filo CET12, che misura l'estensione del braccio. Il CET12 si ordina in versione CANopen o analogica. La meccanica di misura è la stessa; cambiano l'uscita e le taglie disponibili, e solo la CANopen esiste anche in versione di sicurezza. I valori riportati qui vengono dai datasheet dei due modelli.

Tender boom e tenderlift sono due macchine diverse

I nomi si somigliano, ma nel settore nautico TSM tratta il tender boom e il tenderlift come due applicazioni distinte, con sensori diversi. Sul tender boom si misura di quanto si è esteso il braccio, e lo fa il CET12. Il tenderlift è la piattaforma idraulica che solleva il tender: lì TSM usa il sensore magnetostrittivo MAG300, che controlla la posizione del cilindro per il livellamento automatico.

Nello stesso settore TSM equipaggia anche le passerelle, dove l'inclinometro TLP300 dà il feedback della posizione d'inclinazione, e le gru idrauliche di bordo. Anche queste, nell'elenco delle applicazioni nautiche di TSM, sono voci separate dal tender boom.

Come il CET12 misura l'estensione del braccio

Dentro il CET12 c'è un tamburo montato su cuscinetti, con un cavo avvolto sopra. Il corpo del sensore si fissa sulla struttura, l'estremità del cavo sulla parte del braccio che si sfila. Quando il boom si estende il cavo si svolge e fa ruotare il tamburo; il sensore legge l'angolo del tamburo con tecnologia a effetto Hall e lo converte in spostamento lineare. La misura è assoluta.

Il cavo è in acciaio AISI 304 rivestito in nylon, ha un diametro di 0,8 mm e un carico di rottura tipico di 300 N. Si aggancia con un occhiello da 8 mm di diametro interno e 15 mm esterno, alto 5 mm. Il tamburo ha una circonferenza di 308 mm.

Quale taglia scegliere

La taglia dipende dalla corsa del braccio, ma prima di decidere conviene guardare anche la vita del cavo, che non è uguale per tutte. Il CET12 CANopen misura fino a 8, 10 o 12,5 m; il CET12 Analog ha in più la taglia da 6 m. A 25 °C il datasheet dichiara 500.000 cicli per le taglie da 8 e 10 m e 200.000 per quella da 12,5 m, riferiti a cicli di lavoro compresi fra il 20 e l'80% del fondo scala. Per la taglia da 6 m il dato non è riportato.

Linearità e ripetibilità sono di ±0,6% del fondo scala a 25 °C in tutte e due le versioni. La risoluzione è di 0,1 mm nella CANopen e di 15 bit nell'analogica.

Due limiti vanno tenuti presenti nel progetto del braccio. Il cavo non va estratto a più di 1 m/s, e non va mai portato oltre l'estensione massima: il datasheet avverte che così si danneggiano il filo e la meccanica. Per estrarlo serve una forza tipica di 9 N, mentre la forza di richiamo è di circa 4,5 N e si riduce alle basse temperature.

CET12 CANopen o CET12 Analog

La scelta la fa soprattutto l'elettronica di bordo. Il CET12 CANopen è conforme al profilo CiA DS301 e si ordina anche con uscita CANopen Safety. La misura lineare è sempre ridondante: le misure primarie le acquisisce un'unica unità logica, che le pubblica su uno o più PDO secondo la mappatura scelta. L'alimentazione si sceglie fra 9-30 V DC e 8-36 V DC, e la conformità al regolamento UNECE n. 10 R06 vale solo per la seconda. Il consumo tipico senza carico è di 42 mA a 12 V DC e di 21 mA a 24 V DC.

Per il collegamento la versione CANopen offre la flangia M12 a 5 poli oppure il connettore Deutsch DT04-6P su cavo PUR da 70 cm, anche con resistenza da 120 Ω. Il firmware si aggiorna con il bootloader proprietario TSM. A richiesta il CET12 CANopen ha anche un inclinometro a un asse integrato, ma per il tender boom TSM indica la sola misura di estensione.

Il CET12 Analog si collega agli ingressi analogici della centralina. Le uscite sono 0,5-4,5 V, 0-5 V, 0-10 V e 4-20 mA, tutte disponibili anche in versione ridondante a due canali; sulle ridondanti i due segnali possono essere diretti o incrociati. Le uscite 0,5-4,5 V e 0-5 V si alimentano a 9-30 V DC, le 0-10 V e 4-20 mA a 12-30 V DC. Il carico va sopra i 10 kΩ per le uscite in tensione e sotto i 500 Ω per quella in corrente. Il connettore è la flangia M12 a 5 poli, con un pin da lasciare scollegato: una tensione applicata lì può danneggiare il sensore.

C'è poi il tempo di avvio. La versione analogica è pronta in meno di 400 ms, la CANopen in meno di 1,5 secondi.

Sicurezza funzionale

Il CET12 CANopen si ordina anche con approvazione SIL2/PLd. La versione con componenti standard, precisa il datasheet, non è un componente di sicurezza ai sensi della Direttiva Macchine 2006/42/CE. Nel codice d'ordine del CET12 Analog la versione SIL2/PLd non è prevista. Se il controllo del braccio ha requisiti di sicurezza funzionale, resta quindi solo la versione CANopen.

Installazione e resistenza

Il corpo è in policarbonato rinforzato con fibra di vetro, pesa circa 1 kg e si fissa con quattro viti M5, con una coppia di serraggio massima di 2,5 Nm. Il vano dell'elettronica ha grado di protezione IP67 secondo EN 60529, e la temperatura di esercizio va da -40 a +85 °C.

Le due versioni sono provate a urti di 50 G (11 ms, 100 urti per asse, EN 60068-2-27) e a vibrazioni di 10 G fra 10 e 500 Hz (EN 60068-2-6). Per la CANopen il datasheet aggiunge le prove secondo ISO 19014-3:2018, su urti, vibrazioni e compatibilità elettromagnetica.

Le due versioni a confronto

Il CET12 su altre macchine

Il CET12 non lavora solo in ambito nautico. TSM lo usa per l'estensione e l'inclinazione del braccio sulle piattaforme aeree semoventi, sui telehandler e sui reach stacker, per la posizione del martello nei battipalo e per il feedback del telone sui semirimorchi ribaltabili.

Se il braccio richiede una misura che il catalogo standard non copre, TSM sviluppa soluzioni personalizzate, e il team tecnico affianca il costruttore nella scelta del modello e durante le prove di convalida. Per parlare di un progetto si può scrivere dalla pagina contatti.