계장기술(PROCON)

계장포커스 ST마이크로일렉트로닉스, 진동 감지 기술로 인더스트리 4.0 애플리케이션의 진동 모니터링 채택 확대 지원

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 159회 작성일 20-05-13 13:01

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- 산업 모니터링에 최적화된 IIS3DWB MEMS 진동 센서
- 플러그 앤 플레이 타입의 평가 키트로 애플리케이션 개발 가속화
- 상태 모니터링 기반 유지보수에 적합한 편리하고 경제적인 솔루션

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다양한 전자 애플리케이션과 고객들을 지원하는 세계적인 반도체 회사인 ST마이크로일렉트로닉스(STMicro electronics, 이하 ST)가 지난 4월 9일, 공장 장비의 스마트 유지보수에 최적화된 새로운 진동 감지 솔루션을 출시해 차세대 인더스트리 4.0(Industry 4.0) 애플리케이션 개발을 지원한다.

ST의 진동 센서 IIS3DWB 및 이 제품이 포함이 된 ST EVAL-STWINKT1 다중 센서 평가 키트는 장비의 유지보수 필요성을 예측함으로써 생산성을 향상시키는 상태 모니터링 시스템의 개발 속도를 높여준다. 관리자는 수집된 진동 데이터를 로컬 또는 클라우드 상에서 분석하여 가동 시간을 극대화하고, 서비스 비용을 최소화하며, 긴급 수리를 방지하는 전략을 수립할 수 있다.

IIS3DWB는 산업용 진동 감지에 최적화된 3축 MEM S 가속도 센서이다. 평가 키트 STEVAL-ST WIN KT1은 IIS3DWB와 함께 추가 센서, 진동 처리용 초저전력 마이크로컨트롤러와 알고리즘, 블루투스(BluetoothⓇ) 무선 모듈, USB 연결 기능을 통합하여 시제품 제작 및 테스트를 간편하게 수행하게 해준다. 이 키트는 배터리와 함께 플라스틱 인클로저에 하우징되어 애플리케이션 개발에 바로 사용이 가능하며, 편리한 레퍼런스 설계를 제공한다. 결과를 수집, 분석, 시각화하는 데 도움이 되는 고속 데이터 로거와 클라우드 대시보드 유틸리티도 포함되어 있다.
ST의 시스템 리서치 및 애플리케이션 부문 부사장인 알렉산드로 크레모네시(Alessandro Cremonesi)는 “장비 상태 모니터링은 산업 분야 디지털 트랜스포메이션의 핵심으로서, 제조 성능과 안전을 향상시키는 한편 새로운 서비스와 비즈니스 모델을 구축할 수 있는 역량을 제공한다”라며, “ST의 진동 센서와 IIoT 다중 센서 개발 키트 및 레퍼런스 디자인은 시중 제품 중 최고 성능의 경제적인 솔루션이며, 고성능의 비용 효율적인 플러그 앤 플레이(Plug-and-Play) 타입의 산업용 센싱을 구현해준다”고 밝혔다.

ST는 스웨덴의 IIoT 기술 혁신 기업인 SPM 인스트루먼트(SPM Instrument)의 배터리 기반 무선 진동 센서 AIRIUS에 IIS3DWB를 공급하고 있다. SPM 인스트루먼트의 글로벌 영업 상무인 리카르드 스뵐드(Rikard Svärd)는 “SPM 인스트루먼트는 디지털 기반의 3축 센싱, 넓은 대역폭, 저전력 및 저잡음 특성 등 독보적인 기능 조합 때문에 IIS3DWB를 선택했다. 이 솔루션은 AIRIUS에 설정한 성능, 설계 기간, 비용 목표를 달성하는 데 많은 도움을 주었다”고 말했다.

IIS3DWB 진동 감지 SiP(System-in-Package)는 생산 중이며, 14리드 플라스틱 LGA(Land Grid Array) 패키지는 9달러로 판매한다. STEVAL-STWINKT1은 ST를 통해 99달러에 구매할 수 있다.

ST의 최첨단 3축 초광대역 MEMS 가속도 센서인 IIS3DWB는 장비의 서비스 요건을 판단하는 주요 지표인 진동을 감지한다. 이 디바이스는 산업용 제품을 대상으로 하는 ST의 10년 공급 보증이 적용되며, 진동 모니터링에 최적화되어 있다. 주파수 응답은 최대 6kHz까지 평탄한 응답과 저잡음 특성을 위해 설계되어 있으며, 예리한 Cutoff 주파수 및 높은 감쇄 설계를 통해 정확하고 일관되게 장비와 관련된 결함을 감지하고, 주파수 에일리어싱(Aliasing) 문제를 제거한다. 전력소비가 낮기 때문에 독립적으로 전원이 공급되는 센서 노드의 동작 수명을 극대화해준다.

IIS3DWB의 주요 기능은 다음과 같다.
•넓고 평탄한 주파수 응답 갖춘 3축 가속도 센서로 경쟁 제품과 달리 복잡한 외부의 신호 컨디셔닝 구성 절감
•디지털 플러그 앤 플레이 기능, 통합 신호 컨디셔닝,ADC(Analog-to-Digital Converter), 필터링, 대역폭 이퀄라이제이션 기능 내장
•저잡음 : 3축 모드에서 75µg/√Hz 또는 단일 축 모드에서 60µg/√Hz 등으로 즉시 선택 가능
•-40℃~105℃의 동작 온도 범위
•3축 모두 최대 성능으로 구동 시 동작 전류 1.1mA

ST의 MEMS 기술을 활용한 STEVAL-STWINKT1 평가 키트는 IIS3DWB외에도 여러 소형 센서를 통합하고 있다. 엣지 장치와 연결하거나 인터넷에 직접 연결할 수 있도록 블루투스 LE(BluetoothⓇ Low Energy) 무선 기능도 지원한다. 솔루션 통합 업체는 이처럼 다양한 온보드 기능을 통해 노동력이 많이 소모되는 센서 통합의 어려움 없이 애플리케이션 개발에 집중하고 출시를 앞당길 수 있으며, 머신러닝 및 AI 등 새로운 연구 분야의 이점을 활용해 고속 데이터 로깅과 같은 첨단 소프트웨어 기능을 제공할 수 있다. 이 키트의 가격은 시중의 다른 대안 솔루션보다 75% 이상 저렴하며, 인더스트리 4.0 디지털 트랜스포메이션에 따르는 상당한 비용 문제를 해결해준다.