Senzory a průmyslová automatizace
Rozhodujícím trendem v provozu moderních strojírenských výrobků je automatizace jejich provozu vynucená aktuálními požadavky diktovanými konkurenčním prostředím světového trhu. Již bylo zdůrazněno, že tyto požadavky jsou plněny účelným propojováním nových informačních technologií s technologiemi automatického řízení, což je rozhodujícím motivem pokroku v průmyslové automatizaci. V uvedených technologiích dominují senzory soustavně zdokonalované mikroelektronikou zlepšující jejich metrologické charakteristiky a umožňující ovládat podle velikosti měřených signálů aktuální funkce řízeného objektu či provozu, jako je například programové spouštění různých řídicích či regulačních obvodů, výstražných signálů atd.
Senzory s informačními, regulačními a řídicími obvody jsou významně zhodnocovány prostřednictvím softwaru. Urychlují pokrok nejnovějších automatizačních technologií a jsou jedním ze základních prvků moderní informatiky. Tyto inteligentní systémy jsou využívány například v automatizované výrobě strojních součástí, v automatické navigaci dopravních prostředků či v přístrojích s plně automatizovanými náročnými provozními funkcemi. Například u vyvažovacích strojů umožňují automaticky vypočítávat přípustnou toleranci rozváženého rotoru a jeho provoz.
Diagnostika
V průmyslové automatizaci se často uplatňuje mechatronika - obor integrující poznatky z mechaniky, elektroniky a informatiky tak, aby konstrukční řešení nového výrobku bylo jednodušší a s nižší hmotností a zároveň dokonalejšími funkcemi. To je směr, kterým se řídí výzkum a vývoj moderních automatizovaných výrobků a jejich částí. Typickým závažným případem takových řešení je zavedená diagnostika funkčních řešení letových vlastností letadel.
Zvyšování kvality výrobku se často opírá o včasnou diagnostiku funkce jejich klíčových prvků (motorů, čerpadel, řídicích systémů apod.). Podstatně se zvyšuje kvalita funkce různých výrobků automatizací řady jejich dílčích funkcí podílejících se na nové kvalitě objektu. Kupříkladu optimální řízení spalovacího procesu v automobilových motorech znatelně zvyšuje jejich výkon, snižuje spotřebu paliva a zvyšuje spolehlivost jízdy. Senzory jako primární zdroje informací jsou zpravidla instalovány v místech charakterizujících sledovaný či řízený proces, tedy často v nepříznivých podmínkách pro sledovanou funkci, a jsou proto nejzranitelnějšími prvky automatizačních zařízení.
Pro potřeby automatizace se rychle rozšířily nové laserové senzory k bezdotykovému měření mechanického kmitání některých součástí pohonů strojů i z větší vzdálenosti, a to nikoliv jen v jednom směru, ale i v prostoru (3D). Taková měření nelze dosud s využitím jiných principů uskutečnit.
Budoucnost senzoriky
Řešení problematiky senzorů je předmětem značné pozornosti zejména ve vyspělých průmyslových státech, protože využívání nových senzorů modernizuje vyvíjené výrobky a přináší značné ekonomické efekty, zejména jejich uplatněním na světovém trhu. V Německu, které je největším výrobcem moderních senzorů, sdružuje Oborový svaz pro senzoriku přibližně 800 firem (!) vyrábějících senzory převážně s integrovanou mikroelektronikou za odhadovanou částku 20 mld. eur ročně. K rychlejšímu prosazování senzorů jako součástí „inteligentních mikromodulů" dochází sjednocováním standardů pro jejich rozhraní a funkce. Situace je charakteristická tím, že vyrobit vyhovující měřicí mikroelektronické obvody, jakož i vyvinout software pro zpracování měřicích signálů dokáže více firem. Jen pokrok ve zdokonalování metrologických vlastností řady měřicích systémů vlastních senzorů je pomalejší.
Senzorika je oborem, jehož význam se bude nadále zvětšovat. Nepochybně se budou nadále měnit konstrukce senzorů s využitím nových mikroelektronických prvků. Na trhu trvale zůstává volný prostor pro tyto high-tech výrobky. Je žádoucí, aby tento obor úspěšně zakotvil i v České republice pro moderní české výrobky, jejichž produkce je nedostatečná a výrazně omezuje ekonomickou zdatnost našeho průmyslu. Chce to znalosti, odvahu, investiční prostředky a podporu tohoto záměru státem.
Ing. Jiří Černohorský, DrSc.
cernohorsky.jiri@gmail