La NFC come interfaccia di configurazione al posto di cavi e adattatori: semplice e intelligente

Durante lo sviluppo di una macchina, arriva un momento in cui i singoli sensori devono essere regolati. Spesso sorge incertezza sul numero di impulsi necessari per un'applicazione ottimale. Sforzi e frustrazione sono quindi inevitabili. La scelta degli adattatori, degli strumenti e delle scatole di parametrizzazione migliori per la regolazione dei sensori di solito non procede agevolmente come previsto. I problemi continuano quando il cavo richiesto non è disponibile. Senza il cavo giusto, la configurazione impostata non può essere modificata o adattata. Per facilitare questa fase di sviluppo, Wachendorff Automation GmbH & Co.KG ha sviluppato una soluzione intelligente e semplice. Invece di affidarsi ai soliti cavi adattatori e scatole di parametrizzazione, l'azienda ha deciso di utilizzare la NFC - Near Field Communication - come interfaccia di configurazione durante lo sviluppo del nuovo encoder incrementale.

Wachendorff è un'azienda di medie dimensioni gestita dai proprietari con sede a Geisenheim vicino a Francoforte sul Meno, in Germania. L'azienda, specializzata nello sviluppo e nella produzione di encoder "Made in Germany", ha sviluppato il primo encoder incrementale al mondo che può essere configurato individualmente tramite uno smartphone. Le singole caratteristiche possono essere create e salvate in un'applicazione per smartphone. Queste impostazioni possono ora essere caricate sull'encoder tramite NFC, una tecnologia di trasmissione senza alimentazione e senza contatto. La serie WDGN è stata dotata di un chip NFC per trasferire questa consolidata tecnologia di comunicazione all'encoder.

Una frequenza di impulsi affidabile ed elevata è generata dalla tecnologia del sensore dell'encoder appositamente sviluppata. Allo stesso tempo, è così flessibile che è possibile impostare qualsiasi frequenza fino a un impulso per giro. I dispositivi si basano su una tecnologia di sensori magnetici brevettata con elevata precisione e risoluzione. È possibile realizzare misurazioni estremamente accurate in uno spazio di installazione ridotto con un massimo di 16384 impulsi per giro e un design compatto a partire da 36 mm.

L'impostazione flessibile dei parametri tramite l'app consente al cliente di configurare autonomamente il dispositivo in loco. Ciò offre una maggiore flessibilità nello sviluppo e nella messa in servizio della macchina. Diversi controllori o convertitori di frequenza possono essere testati in modo variabile. Lo scambio dei dispositivi sulla macchina è possibile in modo molto flessibile. Ciò riduce i costi di stoccaggio e trasporto in quanto sono necessarie meno scorte. Gli ordini errati sono ridotti al minimo. Diverse configurazioni dell'encoder possono essere memorizzate direttamente nell'applicazione.

Il software generico, appositamente sviluppato da Wachendorff, può essere utilizzato indipendentemente dal tipo di sensore. La funzionalità può essere adattata ad altri sistemi di sensori e attuatori, come l'abilitazione di funzioni o lo scambio di dati.

Il software Flutter, compatibile sia con Apple che con Android, è stato utilizzato come base per la tecnologia dell'app.

La tecnologia NFC è stata adattata con successo anche in condizioni industriali difficili. La serie di encoder, con diametri tipici di 36 mm e 58 mm, è composta da encoder ad albero e encoder ad albero cavo. A seconda del tipo di prodotto, è possibile un carico sull'albero fino a 300 N. Protezione da inversione di polarità e cortocircuito per l'intero intervallo di tensione da 4,75 Vc.c. a 32 Vc.c.. Sono disponibili tutte le comuni opzioni di montaggio del settore. Gli encoder possono essere forniti con connettore M12 o uscita cavo, sia in versione radiale che assiale. La robusta custodia in acciaio inossidabile offre protezione IP67 e IP69K, a seconda del tipo, e IP65 o fino a IP67 all'ingresso dell'albero. È disponibile un'elevata resistenza alle vibrazioni e agli urti, nonché un intervallo di temperatura di esercizio da -40°C a 85°C, che li rende particolarmente adatti all'uso in ambienti industriali molto difficili. La nuova lega utilizzata per la copertura offre una migliore schermatura contro le influenze magnetiche e rende la produzione ancora più rispettosa dell'ambiente.

Viene inoltre garantita la sicurezza della trasmissione dei dati. La configurazione dell'encoder è possibile solo con la password corretta. La comunicazione dell'encoder è crittografata e i diversi livelli di diritti di accesso sono protetti da PIN per l'utente finale. Ci sono diverse memorie nell'encoder. La configurazione corrente è memorizzata nella memoria interna del microcontrollore e nella memoria NFC.

Se i valori sono validi, la configurazione nella memoria NFC può essere sovrascritta con quella desiderata e verrà trasferita nella memoria interna dopo un ripristino dell'alimentazione. Se i dati nella memoria NFC non sono validi, vengono reimpostati sugli ultimi valori validi nella memoria interna. Utilizzando la memoria NFC, i dati di configurazione possono essere letti e inviati anche quando il dispositivo è spento. Questo è essenziale per una distribuzione facile e sicura. Tutti i dati sono protetti e crittografati dal PIN, anche quando il dispositivo è spento.

Rispetto a Bluetooth e WLAN, la NFC ha una portata inferiore e comunica nel campo vicino. La maggiore portata di WLAN e Bluetooth li rende più suscettibili alle interferenze e potenzialmente più facili da attaccare. Entrambi sono standard radio attivi in cui la trasmissione può avvenire solo quando viene applicata l'alimentazione. Con la NFC, la configurazione dei parametri può essere eseguita direttamente sulla macchina, garantendo un accesso limitato. Poiché il modulo NFC comunica passivamente, non ci sono interferenze durante il funzionamento. La NFC consente la parametrizzazione wireless e senza tensione direttamente sulla macchina, rendendola più sicura e meno complicata da utilizzare.

Il design dell'antenna è stato testato con diversi prototipi funzionali. Per ulteriori test e ottimizzazioni, sono stati creati e acquistati diversi progetti di antenne in quantità di produzione. Questi sono stati testati per qualità di ricezione, distanza tra smartphone e antenna e robustezza della comunicazione. È stato individuato il miglior rapporto possibile tra portata e ingombro dell'antenna.

La soluzione sviluppata fornisce una memoria sufficiente per i requisiti attuali e riserve sufficienti per future espansioni. Il layout dell'antenna è stato ottimizzato per adattarsi a un circuito stampato da 20 mm x 17 mm, pur fornendo una trasmissione affidabile sulla massima distanza.

Questa scheda è collegata alla scheda del sensore tramite un cavo a nastro e speciali connettori di bloccaggio. Il bloccaggio è necessario per un'elevata robustezza meccanica.

Il WDGN è un'alternativa ottimale e semplice per i clienti quando lo standard di comunicazione IO-Link altrimenti ampiamente utilizzato non è adatto.

La nuova serie WDGN è disponibile in due versioni. La versione Basic ha i canali standard di un encoder incrementale (A, B, N) e i canali invertiti. La versione Advanced è più avanzata. Qui, quattro canali possono essere configurati in modo indipendente.

La nuova tecnologia consente di risparmiare facilmente costi e tempo e aumenta la sostenibilità.

"Lo scopo della nostra serie WDGN è offrire ai nostri clienti nuove opzioni per la configurazione dei loro encoder", afferma Robert Wachendorff.