درک سنسورهای فوتوالکتریک
تعریف: حسگر فوتوالکتریک چیست؟
حسگر فوتوالکتریک یک دستگاه تشخیص نوری است که از یک منبع نور (LED، لیزر یا مادون قرمز) و یک آشکارساز نوری برای حس کردن حضور، عدم حضور یا موقعیت اشیاء یا علائم از طریق انتقال، انعکاس یا قطع نور استفاده میکند. در کاربردهای ماشینآلات دوار، حسگرهای فوتوالکتریک به عنوان ... عمل میکنند. تاکومترها تشخیص سرعت چرخش شفت، ارائه پالسهای زمانبندی یک بار در هر دور برای فاز مرجع در متعادل کردن, ، و فعال کردن کلید فازور قابلیت سیستمهای حفاظت از ماشینآلات حیاتی.
حسگرهای فوتوالکتریک به دلیل عملکرد غیرتماسی، زمان پاسخ سریع، مصونیت در برابر میدانهای مغناطیسی و توانایی تشخیص مواد غیرآهنی ارزشمند هستند و همین امر آنها را به ابزارهایی همهکاره برای اندازهگیری سرعت و سنجش موقعیت در انواع تجهیزات دوار تبدیل میکند.
حالتهای عملیاتی
۱. پرتو عبوری (حالت مخالف)
- پیکربندی: منبع نور و گیرنده در محفظههای جداگانه روبروی یکدیگر قرار دارند
- تشخیص: جسم، پرتو نور بین فرستنده و گیرنده را قطع میکند
- محدوده: بلند (ممکن است چند متر)
- قابلیت اطمینان: بالاترین (مقاومترین در برابر کثیفی، تغییرات تراز)
- Application: شمارش تیغه، تشخیص اشیاء روی نوار نقاله
۲. حالت بازتابندهی معکوس
- پیکربندی: فرستنده و گیرنده در یک محفظه، بازتابنده روبروی هم
- تشخیص: شیء مسیر نور منعکس شده را قطع میکند
- محدوده: متوسط (چند متر)
- راحتی: نصب یک طرفه
- Application: شمارش قطعات، تشخیص اشیاء بزرگتر
۳. حالت بازتابی پخشی (رایجترین حالت برای تاکومتری)
- پیکربندی: فرستنده و گیرنده در یک محفظه
- تشخیص: بازتاب از سطح هدف به طور مستقیم
- محدوده: کوتاه (معمولاً ۵-۵۰۰ میلیمتر)
- Setup: نقطه یابی و تشخیص ساده
- Application: Reflective tape تشخیص سرعت/فاز، تاکومترهای لیزری از این روش استفاده میکنند
کاربردها در پایش ارتعاش
اندازهگیری سرعت
- تشخیص نوار بازتابنده یا ویژگیهای شفت یک بار در هر چرخش
- شمارش پالسها برای محاسبه RPM
- نظارت مداوم بر سرعت
- تأیید سرعت در طول اندازهگیریها
مرجع فاز
- پالس یک بار در هر دور، مرجع 0° را تعریف میکند
- برای متعادل کردن محاسبات حیاتی است
- اندازهگیریهای قفلشده فاز را فعال میکند
- همگامسازی ردیابی سفارش
تابع فازور کلیدی
- سنسور فوتوالکتریک نصب شده دائمی به عنوان کلید فازور
- تشخیص علامت، شیار یا ویژگی شفت در هر چرخش
- مرجع فاز را برای سیستمهای پروب مجاورتی فراهم میکند
- ضروری برای نظارت بر توربوماشینها (API 670)
فعالسازی رویداد
- جمعآوری دادهها در موقعیتهای خاص شفت
- ماشه استروبوسکوپ برای تماشای استاپ موشن
- همگامسازی اندازهگیریها با چرخش
Specifications
زمان پاسخ
- میکروثانیه به میلیثانیه
- باید به اندازه کافی سریع باشد تا بالاترین سرعت اندازهگیری شده را داشته باشد
- مثال: ۱۰۰۰۰ دور در دقیقه = ۱۶۷ هرتز → نیاز پاسخ کمتر از ۱ میلیثانیه برای پالس تمیز
فاصله حسگری
- حداقل و حداکثر فاصله عملیاتی
- بسته به مدل حسگر و بازتاب هدف متفاوت است
- معمول: ۵۰-۳۰۰ میلیمتر برای حالت پخش
منبع نور
- قرمز قابل مشاهده: همترازی آسان، 630-670 نانومتر
- مادون قرمز: در محیط روشن، 850-950 نانومتر بهتر است
- لیزر: پرتو متمرکز، برد بیشتر، دقت بیشتر
نصب
موقعیت یابی
- عمود بر سطح بازتابنده برای بهترین سیگنال
- فاصله مناسب طبق مشخصات
- نصب پایدار (لرزش میتواند روی هدفگیری تأثیر بگذارد)
- محافظت شده در برابر آسیب مکانیکی
آمادهسازی هدف
- نوار بازتابنده را در محل مناسب قرار دهید
- ابتدا سطح شفت را تمیز کنید
- اطمینان از تک علامت در هر چرخش
- مطمئن شوید که علامت گذاری ایمن است و از بین نمیرود
ترازبندی
- حسگر نشانهگیری به سمت علامت بازتابنده
- سیگنال پایدار را تأیید کنید (نشانگر LED)
- قفل کردن موقعیت پس از تراز کردن
- برای تأیید تشخیص قابل اعتماد، چرخش را آزمایش کنید
مزایا
غیر تماسی
- بدون اصطکاک یا بارگذاری
- ایمن (بدون تماس با قطعات چرخان)
- با هر سرعتی کار میکند
- بدون سایش
استقلال مادی
- روی مواد آهنی و غیر آهنی کار میکند
- روی پلاستیک، کامپوزیت، چوب کار میکند
- فقط به کنتراست نوری نیاز دارد
پاسخ سریع
- مناسب برای کاربردهای با سرعت بالا
- پالسهای دیجیتال تمیز
- زمانبندی دقیق
محدودیتها
حساسیت محیطی
- نور شدید محیط میتواند تداخل ایجاد کند
- گرد و غبار و غبار روغن روی اپتیکها عملکرد را کاهش میدهد
- نیاز به تمیز کردن دوره ای
- ممکن است در محیطهای سخت به محفظه محافظ نیاز داشته باشد
ترازبندی بحرانی
- باید هدف را در هدف حفظ کرد
- لرزش یا نشست میتواند باعث ناهمترازی شود
- نیاز به نصب پایدار
وابسته به هدف
- نیاز به علامت یا شیء بازتابنده دارد
- تغییرات بازتاب بر عملکرد تأثیر میگذارد
- نوار چسب میتواند کنده شود
سنسورهای فوتوالکتریک، دستگاههای تشخیص نوری همهکارهای هستند که برای اندازهگیری سرعت غیرتماسی و مرجع فاز در آنالیز ارتعاش و پایش ماشینآلات ضروری هستند. ترکیب پاسخ سریع، استقلال از مواد و عملکرد غیرتماسی آنها، آنها را برای کاربردهای تاکومتر ایدهآل میکند و مکمل سنسورهای ارتعاش در سیستمهای جامع پایش وضعیت و بالانسینگ است.