Skip to main content

Comment construire votre premier prototype de maintenance prédictive ?

KamillaAliakhmet
0

Qu'est-ce que la maintenance prédictive ?

La maintenance prédictive est une technique couramment utilisée dans l'industrie pour identifier les défaillances potentielles associées à d'organes industriels coûteux - notamment les pompes, les compresseurs et les moteurs. Elle est conçue pour réduire considérablement la probabilité de défaillance en utilisant les données en temps réel sur l'état des équipements. Il peut en résulter d'énormes économies de coûts associées à une réduction des temps d'arrêt, ce qui permet de maximiser la durée de vie utile de l'équipement et de garantir la fiabilité globale du système.

La maintenance préventive, d'autre part, consiste à effectuer des inspections programmées, qu'il y ait ou non une panne. Avec l'augmentation de la fréquence des activités de maintenance préventive, les usines sont confrontées au problème de l'augmentation des coûts due aux temps d'arrêt et aux coûts de maintenance. Cependant, avec l'émergence des technologies de test non destructif et des algorithmes de modélisation prédictive, il devient plus facile de prévoir avec précision quand la maintenance sera nécessaire sans l'inspection programmée.

La surveillance continue de l'état d'un équipement au moyen de capteurs dédiés est communément appelée "Condition Monitoring" (CM) et constitue une partie importante de la maintenance prédictive. Les capteurs sont fixés à l'équipement en cours d'investigation et les données collectées sont analysées pour identifier toute anomalie.

Nœud industriel sans fil SensorTile

Si la création de votre propre application IoT industrielle semble être une tâche difficilement accessible, le nœud industriel sans fil SensorTile (STEVAL-STWINKT1) (193-9794) pourrait être la solution.

STWIN1_8fbaab74757c5db80e03ef0001671d362efb9900.jpg

Le STEVAL-STWINKT1 est un kit de prototypage rapide pour les conceptions industrielles de l'IoT, mais il est particulièrement utile pour les applications de maintenance prédictive et de surveillance des conditions. Les capteurs intégrés permettent de mesurer et de traiter en temps réel un large éventail de paramètres d'état. Le kit STEVAL-STWINKT1 comprend une carte mère STWIN, un boîtier plastique de protection, une batterie Li-Po 480mAh, un STLINK-V3 pour la programmation/débogage et un câble de programmation.

Il existe plusieurs options pour alimenter la carte mère STWIN. En plus de la connexion de la batterie Li-Po par le connecteur BATT, des connecteurs J5 et micro-USB peuvent être utilisés pour fournir 5V. Les données des capteurs peuvent également être transférées vers le PC via le connecteur micro-USB.

Le kit STEVAL-STWINKT1 est fourni avec un STLINK-V3 Mini (196-1915) , une sonde autonome pour le débogage et la programmation, accessible via le connecteur STDC14 au pas de 1,27 mm sur la carte mère STWIN et le câble de programmation fourni.

Schéma fonctionnel du kit STEVAL-STWINKT11

La carte STWIN est entièrement équipée de composants qui permettent des capacités de détection, de traitement, de connectivité et de sécurité pour une solution IoT industrielle avancée . Dans cette partie, nous les examinerons individuellement et discuterons de leurs caractéristiques.

STWIN_BD_196e04d2d115f4ffcd3e38534197839db84b887f.png

Détection

L'analyse des vibrations est l'une des méthodes courantes de surveillance des conditions pour identifier les défauts tels que le désalignement et le déséquilibre des machines. En fait, chaque type de défaut appartient à une plage spécifique lorsqu'on observe la réponse du domaine fréquentiel du signal collecté. Les défauts liés aux basses fréquences ont tendance à être un déséquilibre, un désalignement et un relâchement mécanique, tandis que les défauts de roulements et de boîtes de vitesses se produisent sur des plages de fréquences plus élevées.

Le STEVAL-STWINKT1 comprend une large gamme de capteurs MEMS qui répondent au programme d'engagement de longévité de 10 ans de STMicrolelectronics. Ces capteurs sont testés pour être très robustes dans des conditions de fonctionnement difficiles (jusqu'à 105°C) et présentent les performances de haute qualité requises pour les applications industrielles.

Les capteurs de mouvement fournis dans le cadre du kit STEVAL-STWINKT1, en particulier le capteur de vibrations numérique 3D (IIS3DWB) et le capteur de mouvement MEMS haute performance à très faible consommation (IIS2DH), sont particulièrement adaptés à la surveillance des vibrations industrielles à basse et moyenne fréquences. La carte mère est également prise en charge par le module inertiel 6D iNEMO ™ (ISM330DHCX) avec des fonctionnalités avancées telles que le noyau d'apprentissage machine et la machine à états finis qui permet la mise en œuvre de nœuds de capteurs intelligents. Ceci est très utile pour les applications où la bande passante pour la communication est limitée et où les données sensorielles doivent être traitées au niveau du nœud de capteur. Enfin, deux paires de microphones, le microphone MEMS analogique à large bande (MP23ABS1) (190-8473) et le microphone MEMS numérique de qualité industrielle (IMP34DT05), (193-5449) dédiés à l'analyse acoustique et vibratoire inertielle couvrent les défauts haute fréquence.

La carte mère STWIN est équipée d'un capteur d'humidité relative et de température (HTS221) (110-6598) , d'un capteur numérique de pression absolue (LPS22HH) (190-8465) et d'un capteur numérique de température locale basse tension (STTS751) (190-7646) (190-8476) . Notez également qu'une version plus précise du capteur de température est également disponible avec le STTS22H. Ces capteurs environnementaux, ainsi que le magnétomètre à 3 axes à très faible puissance (IIS2MDC), communiquent avec le cœur de l'unité centrale de commande via I2C.

Traitement et sécurité

L'unité de traitement de la carte système du noyau STWIN est le microcontrôleur STM32L4R9ZI (175-0791) à très faible puissance, basé sur le noyau RISC 32 bits Arm Cortex-M4 à très faible puissance, à une vitesse de fonctionnement allant jusqu'à 120 MHz et avec une SRAM de 640 Kb et une mémoire Flash de 2 Mo. Parmi les principales caractéristiques du noyau Cortex-M4 figurent une unité à virgule flottante (FPU) de précision unique, un traitement numérique des signaux (DSP) et une unité de protection de la mémoire (MPU).

L'aspect sécurité de la carte est couvert par l'élément de sécurité STSAFE-A100 pour l'authentification et la gestion des données.

Connectivité

La carte centrale du STWIN est équipée d'un module processeur d'application à faible consommation d'énergie Bluetooth (SPBTLE-1S) (164-7007) pour les communications sans fil. Le module est conforme aux spécifications Bluetooth v4.2 et a un facteur de forme minuscule (11,5 x 13,5 x 2,0 mm). Le module SPBTLE-1S combine radio, antenne céramique intégrée et oscillateurs haute fréquence pour offrir une plateforme RF complète. Grâce à la fonctionnalité de connectivité BLE, vous pouvez surveiller et enregistrer les données des capteurs sur le tableau de bord de l'application téléphonique STBLESensor. Notez également que la nouvelle version du module Bluetooth à faible consommation d'énergie BlueNRG-M2 est actuellement disponible si vous souhaitez développer une carte personnalisée pour une application industrielle. Le module BlueNRG-M2 supporte Bluetooth v5.0 et est entièrement compatible avec les logiciels fournis avec STEVAL-STWINKT1.

En outre, la connectivité câblée peut être mise en œuvre par l'intermédiaire d'un émetteur-récepteur de ligne différentielle à faible puissance RS 485 à bord.

Modules extension

STWIN_Expansion_f4d2f567d656f37cb89a84680a49d82ab4f4c192.png

Il est possible de faire progresser votre application grâce aux connecteurs d'extension de connectivité et de capteurs présents sur la carte pour les cartes d'extension d'adaptateur Wi-Fi ( STEVAL-STWINWFV1) (193-9796) et de réseau de microphones ( STEVAL-STWINMAV1) (193-9795) , respectivement.

L'extension STEVAL-STWINWFV1 fournit une connectivité WiFi 2,4Ghz au kit STEVAL-STWINKT1. Un exemple de ce que cette solution de connectivité nous permet de réaliser pourrait être de surveiller l'état de l'équipement en temps réel grâce au tableau de bord basé sur le web. En fait, le kit STSW-STWINKT01 et les packs de fonctions de maintenance prédictive FP-IND-PREDMNT1 contiennent des exemples d'applications de connectivité Wi-Fi et BLE qui peuvent être utiles pour démarrer.

Des capacités audio avancées peuvent être ajoutées au kit STEVAL-STWINKT1 en utilisant la carte d'extension de réseau de microphones analogiques STEVAL-STWINMAV1. La puissance de cette carte d'extension provient de 4x microphones MEMS analogiques MP23ABS1 à haute performance. L'utilisation de microphones analogiques est particulièrement importante pour les applications de surveillance des vibrations à haute fréquence, où le défaut survenant à l'équipement est assez grave et provoque des vibrations dans la gamme des hautes fréquences.

STWIN_Eval_1e689bc9f3bf5d382c049c00ce2a62bad36c5117.jpg

Nous espérons que cet article vous a permis de comprendre à quoi vous attendre lorsque vous achetez le nœud industriel sans fil STWIN SensorTile STEVAL-STWINKT1 (193-9794) .

 

 
I am an electronics engineer who is passionate about technology. In my spare time, I like travelling, blogging and learning new languages. よろしくお願いします.

Recommended Articles

Commentaires

DesignSpark Electrical Logolinkedin