Comprensión de los acelerómetros IEPE
Definición: ¿Qué es un acelerómetro IEPE?
Acelerómetro IEPE (El piezoeléctrico de electrónica integrada, también llamado ICP®, de modo de voltaje o acelerómetro de corriente constante) es un acelerómetro piezoeléctrico Incorpora electrónica de acondicionamiento de señal integrada, alimentada por una corriente constante (normalmente de 2 a 20 mA) suministrada a través del mismo cable de dos hilos que transporta la señal de salida. La electrónica interna convierte la carga de alta impedancia del cristal piezoeléctrico en una salida de voltaje de baja impedancia, eliminando la necesidad de una fuente de alimentación externa. amplificadores de carga y posibilitando el uso de cables coaxiales sencillos y de bajo coste a largas distancias.
Los acelerómetros IEPE se han convertido en el estándar de la industria para aplicaciones industriales. vibración Los sensores de monitorización se utilizan en más de 901 millones de aplicaciones debido a su simplicidad, fiabilidad y rentabilidad. Son los sensores preferidos para la monitorización de condiciones., equilibrando, y la resolución de problemas en la mayoría de los entornos industriales.
Principio de funcionamiento
Construcción interna
- Elemento piezoeléctrico: Genera una carga proporcional a aceleración
- Amplificador incorporado: FET o amplificador IC dentro de la carcasa del sensor
- Conversión de impedancia: Convierte carga de alta impedancia (pC) en voltaje de baja impedancia (mV).
- Cable único: Cable de dos conductores para alimentación y señal
Ruta de alimentación y señal
- El instrumento proporciona una corriente constante (normalmente 4 mA).
- La corriente alimenta los componentes electrónicos internos.
- La vibración modula el voltaje en el mismo cable.
- La salida acoplada en CA (señal de vibración) depende de la tensión de polarización de CC.
- El instrumento separa la alimentación de CC de la señal de CA.
Ventajas clave
Sencillez
- No requiere amplificador externo
- Conexión simple de dos cables
- Cable coaxial estándar (bajo costo)
- Instalación y configuración sencillas
Capacidad de cable largo
- La salida de baja impedancia permite el uso de cables largos.
- Longitudes de cable de hasta 300 m (1000 pies) prácticas
- degradación mínima de la señal
- No se requieren cables especiales.
Inmunidad al ruido
- Baja impedancia, menos susceptible a las interferencias eléctricas
- Mejor rechazo de EMI/RFI que el modo de carga
- Apto para entornos con ruido eléctrico
Relación coste-eficacia
- Elimina los costosos amplificadores de carga.
- Reduce el costo del sistema
- Menor costo de instalación
- Sensores estándar de la industria ampliamente disponibles
Especificaciones y rendimiento
Especificaciones típicas
- Sensibilidad: 10-100 mV/g común (100 mV/g estándar)
- Rango de frecuencia: 0,5 Hz – 10 kHz (corte de baja frecuencia por acoplamiento de CA)
- Rango de medición: ±50 g a ±500 g típico
- Gama de temperaturas: -50 °C a +120 °C estándar; versiones de alta temperatura hasta +175 °C
- Alimentación necesaria: 18-30 V CC, corriente constante de 2-20 mA
Características de rendimiento
- Excelente linealidad (típicamente < 1% error)
- Nivel de ruido bajo
- Buena planitud de respuesta en frecuencia
- Calibración estable a lo largo del tiempo
Limitaciones
Respuesta de baja frecuencia
- Salida acoplada en CA (el condensador bloquea la CC)
- Frecuencia de corte baja típicamente entre 0,5 y 2 Hz (punto de -3 dB).
- No se puede medir la corriente continua real ni los cambios muy lentos.
- Adecuado para la mayoría de las máquinas (>300 RPM), pero con limitaciones para velocidades muy bajas.
Limitaciones de temperatura
- IEPE estándar limitado a ~120°C
- Existen versiones para altas temperaturas, hasta 175 °C, pero son más caras.
- Por encima de los límites, los componentes electrónicos fallan.
- Alternativa: acelerómetros de modo de carga para temperaturas muy altas (>200 °C)
Sensibilidad del bucle de tierra
- Rechazo de modo común moderado
- Puede verse afectado por diferencias de potencial de tierra
- Una correcta conexión a tierra y aislamiento son importantes.
- Normalmente no hay problema con una instalación correcta.
Aplicaciones
Monitoreo de condiciones
- Recopilación de datos basada en rutas con recopiladores de datos
- Sistemas de monitoreo permanente en línea
- Monitoreo temporal para la resolución de problemas
- Sensor de vibración industrial más común
Equilibrio
- mediciones de equilibrio de campo
- Máquinas equilibradoras de taller
- Medición de amplitud y fase
Pruebas de aceptación
- Puesta en marcha de nuevos equipos
- Verificación posterior a la reparación
- Verificación contractual de vibraciones
IEPE frente a otros tipos de acelerómetros
IEPE frente a modo de carga
- IEPE: Electrónica integrada, cable sencillo, menor coste, temperatura limitada
- Modo de carga: Sin componentes electrónicos, requiere amplificador de carga, soporta temperaturas extremas
- Utilice IEPE: 95% de aplicaciones industriales
- Cargo por uso: Temperaturas extremas (>175 °C), entornos nucleares, aplicaciones especiales
IEPE frente a MEMS
- IEPE: Cristal piezoeléctrico, alto rendimiento, estándar industrial
- MEMS: Silicio micromecanizado, menor coste, sistemas integrados
- Ventajas del IEPE: Mayor sensibilidad, mayor ancho de banda, fiabilidad comprobada
- Ventajas de los MEMS: Menor costo, tamaño reducido, respuesta de CC
Mejores prácticas de instalación
Métodos de montaje
- Montaje con espárrago: Máximo rendimiento, frecuencia más alta (hasta 10+ kHz)
- Adhesivo: Buen rendimiento, semipermanente (hasta 7-8 kHz)
- Magnético: Práctico y aceptable para la monitorización rutinaria (hasta 2-3 kHz).
- Portátil: Solo detección rápida, precisión y rango de frecuencia limitados.
Consideraciones sobre el cableado
- Utilice cable coaxial de calidad
- Evite dañar el cable (aplastamiento, dobleces pronunciados).
- Asegure el cable para evitar vibraciones.
- Mantenga los cables alejados de fuentes de alto voltaje.
- Verifique la continuidad y el aislamiento
Verificación de la fuente de alimentación
- Verifique que el instrumento proporcione una corriente constante adecuada (típicamente de 2 a 20 mA).
- Comprobar la tensión de polarización (normalmente de 8 a 12 V CC).
- Asegúrese de que la tensión de alimentación sea la adecuada (18-30 V CC).
- Prueba con un sensor que se sabe que funciona correctamente para verificar el instrumento.
Los acelerómetros IEPE representan el equilibrio óptimo entre rendimiento, simplicidad y coste para la monitorización de vibraciones industriales. Su electrónica integrada, su sencilla conectividad y su robusto rendimiento los han convertido en la opción preferida para la monitorización de estado, el equilibrado y la resolución de problemas en todos los sectores, sustituyendo a las antiguas tecnologías de modo de carga y salida de tensión en la mayoría de las aplicaciones estándar.
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