درک سنسورهای فوتوالکتریک
آ سنسور فوتوالکتریک یک دستگاه آشکارساز نوری است که یک منبع نور — LED، لیزر یا فرستنده مادونقرمز — را با یک فوتودتکتور جفت میکند تا حضور، عدم حضور یا موقعیت یک شیء یا علامت را از طریق انتقال، انعکاس یا قطع نور تشخیص دهد. در کارهای مربوط به ماشینآلات چرخان این حسگرها اغلب بهعنوان تاکومترهاآنها در هر دور یکبار ویژگی شفت را تشخیص میدهند تا سرعت را اندازهگیری کنند و پالس زمانبندی یکبار در هر دور را تأمین میکنند که یک فاز مرجع برای متعادل کردن, و فراهم کردن کلید فازور کارایی برای سیستمهای حفاظت از ماشینآلات حیاتی.
جذابیت آنها در عملکرد بدون تماس، پاسخدهی بسیار سریع، مصونیت در برابر میدانهای مغناطیسی و توانایی تشخیص مواد غیرآهنی نهفته است. این ترکیب آنها را به ابزارهای چندمنظوره سنجش سرعت و موقعیت در تقریباً همه انواع تجهیزات چرخان تبدیل میکند — و اساس … تاکومترهای نوری and تاکومترهای لیزری مورد استفاده در کیتهای بالانسکننده قابل حمل.
۱. حالتهای عملیاتی
سنسورهای فوتوالکتریک در سه چینش حسگری عرضه میشوند که در محل قرارگیری فرستنده و گیرنده و نحوه تأثیر هدف بر مسیر نور با یکدیگر تفاوت دارند.
نور عبوری (حالت متقابل)
منبع نور و گیرنده در محفظههای جداگانهای قرار دارند که رو به یکدیگرند و تشخیص زمانی رخ میدهد که هدف پرتو عبوری از فاصله را قطع کند. برد آن طولانی است — امکان کار در متراژهای متری وجود دارد — و قابلیت اطمینان آن در میان همهٔ حالتها بالاترین است، زیرا بیش از همه در برابر آلودگی و انحراف همترازی مقاوم است. کاربردهای معمول آن شامل شمارش تیغهها و تشخیص اشیاء روی نوار نقاله است.
حالت بازتابی عقب
فرستنده و گیرنده در یک محفظه قرار دارند و یک بازتابدهنده در مقابل آن نصب شده است؛ هدف زمانی تشخیص داده میشود که مسیر نور بازتابی را قطع کند. برد آن متوسط (چند متر) است و نصب یکطرفه آن آسان است و برای شمارش قطعات و تشخیص اشیاء بزرگتر مناسب میباشد.
حالت بازتاب پراکنده — انتخاب رایج برای تاکومتری
بار دیگر فرستنده و گیرنده در یک محفظه مشترک قرار دارند، اما در اینجا حسگر نور منعکسشده مستقیماً از سطح هدف را میخواند. محدوده کوتاه است — معمولاً ۵ تا ۵۰۰ میلیمتر — و راهاندازی آن یک عملیات ساده نشانهگیری و تشخیص است. این مد برای دریافت استفاده میشود نوار بازتابنده برای اندازهگیری سرعت و فاز، و اصولی که تاکوमीटरهای لیزری بر اساس آن کار میکنند.
۲. کاربردها در پایش ارتعاش
درون تحلیل ارتعاشات همان حسگر چندین نقش متمایز را ایفا میکند:
- اندازهگیری سرعت: این ابزار با تشخیص نوار شبرنگ یا ویژگی شفت یکبار در هر دور و شمارش پالسها، محاسبه میکند. دور در دقیقه, سرعت را بهطور مداوم نظارت میکند و در حین اندازهگیریها آن را تأیید میکند.
- مرجع فاز: پالس یکبار در هر دور، مرجع صفر درجه را که برای محاسبات بالانس حیاتی است تعریف میکند و امکان اندازهگیریهای قفلشده بر فاز و همگامسازی را فراهم میآورد. پیگیری سفارش.
- عملکرد کیفازور: یک حسگر فوتوالکتریک نصبشده بهطور دائم میتواند بهعنوان کیفازور عمل کند و در هر دور، نشان، شکاف یا ویژگی شفت را تشخیص دهد تا مرجع فاز را برای پروب نزدیکی سیستمها — ضروری برای پایش توربوماشینری تحت آپی ۶۷۰.
- راهاندازی رویداد: پالس میتواند در موقعیت مشخصی از شفت، اکتساب داده را تحریک کند، شلیک کند استروبوسکوپ برای مشاهدهٔ استاپموشن، یا بهطور دیگر همزمانسازی اندازهگیریها با چرخش.
۳. مشخصات مهم
سه پارامتر تعیین میکنند که یک حسگر در یک نصب مشخص چگونه عمل خواهد کرد.
- زمان پاسخ: از میکروثانیهها تا میلیثانیهها، باید به اندازهای سریع باشد که بتواند بالاترین سرعت اندازهگیریشده را پوشش دهد. یک شفت با ۱۰٬۰۰۰ دور در دقیقه علامت خود را در حدود ۱۶۷ هرتز عبور میدهد، بنابراین یک پالس تمیز نیازمند پاسخ زیر میلیثانیه است.
- فاصلهٔ حسگری: هر مدل دارای حداقل و حداکثر فاصله کاری است که با ضریب بازتاب هدف متغیر است؛ حسگرهای حالت پراکندگی معمولاً در فاصله ۵۰ تا ۳۰۰ میلیمتر کار میکنند.
- منبع نور: قرمز قابل رؤیت (۶۳۰–۶۷۰ نانومتر) نشانه گرفتن آسان است؛; فراسرخ (۸۵۰–۹۵۰ نانومتر) در نور محیط روشن بهتر عمل میکند؛ یک لیزر تابش باریکتر، برد طولانیتر و عملکرد ماشهای دقیقتر را فراهم میکند.
۴. نصب و راهاندازی
راهاندازی قابلاعتماد عمدتاً به نصب دقیق بستگی دارد. حسگر باید بهدرستی جهتیابی شود. عمود بر سطح بازتابنده برای دستیابی به قویترین سیگنال، آن را در فاصلهای که مشخصاتش تعیین کرده قرار دهید، بهطور محکم نصب کنید تا لرزش نتواند جهتگیری آن را تغییر دهد و از آسیبهای مکانیکی محافظت شود. خود هدف نیز به همان اندازه اهمیت دارد: نوار بازتابنده را در محل مناسبی روی سطح تمیز شفت بچسبانید و اطمینان حاصل کنید که دقیقاً یک علامت در هر دور (ویژگی انعکاسی دوم باعث دوبارهشماری میشود)، و تأیید کنید که نشان محکم است و در سرعت پرواز نمیکند. در نهایت، با نشانگیری روی نشان همترازی کنید، چراغ LED حسگر را برای سیگنال پایدار زیر نظر داشته باشید، موقعیت را قفل کنید و با انجام یک چرخش کامل آزمایش کنید تا پیش از اتکا به قرائت، از تشخیص قابلاعتماد اطمینان حاصل شود.
۵. مزایا
اصل نوری بدون تماس چندین مزیت را به همراه دارد:
- بدون تماس مکانیکی: بدون اصطکاک یا بارگذاری روی شفت، بدون سایش، عملکرد ایمن، دور از قطعات چرخان، و قابل استفاده در هر سرعتی.
- استقلال مادی: این روش هم روی فلزات آهنی و غیرآهنی و هم روی پلاستیک، کامپوزیت و چوب کار میکند — تنها چیزی که نیاز دارد، کنتراست نوری است.
- پاسخ سریع و تمیز: مناسب برای کاربردهای پرسرعت، تولید پالسهای دیجیتال واضح با زمانبندی دقیق.
۶. محدودیتها
همان اصل نوری چند محدودیت را تحمیل میکند که ارزش دارد برای آنها برنامهریزی کرد:
- حساسیت محیطی: نور محیطی روشن میتواند تداخل ایجاد کند، در حالی که گرد و غبار و مهروغن روی سطوح اپتیکی عملکرد را کاهش میدهند، بنابراین لنز نیاز به تمیزکاری دورهای دارد و ممکن است در محیطهای سخت به یک محفظه محافظ نیاز داشته باشد.
- ترازبندی حیاتی است: سنسور باید هدف خود را روی هدف حفظ کند، و لرزش یا نشستن میتواند آن را از مسیر خارج کند — دلیل دیگری برای نصب پایدار.
- وابستگی به هدف: یک نشان یا جسم بازتابنده باید موجود باشد، تغییرات در بازتابندگی بر قرائت تأثیر میگذارد و نوار با گذشت زمان ممکن است جدا شود.
زمانی که بهکارگیری یک پیکاپ نوری دائمی غیرعملی باشد، مهندسان اغلب به جایگزینهای غیرنوری مانند یک پروب نزدیکی (جریان گردابی) خواندن یک شیار کلیدی که به نوار نقاله نیازی ندارد و تحت تأثیر آلودگی یا نور قرار نمیگیرد.
۷. حسگرهای فوتوالکتریک در تراز عملی میدانی
در یک دستگاه قابل حمل، تاکوگراف لیزری پراکندهتابشدهنده استاندارد برداشت فاز است، دقیقاً به این دلیل که برای آمادهسازی شفت بیش از یک نوار چسب نیاز ندارد. بالانس-1a دقیقاً با همین نوع تاکوमीटर لیزری نوری عرضه میشود: از یک نوار کوچک بازتابنده تحریک میشود، در محدوده فاصله هوایی وسیع کار میکند و پالس یکبار در هر دور را که نرمافزار برای محاسبه بزرگی و زاویه هر یک نیاز دارد، ارائه میدهد. وزن اصلاحی و برای تأیید عدم تعادل باقیمانده پس از اصلاح. به طور خلاصه، پاسخ سریع حسگر فتوالکتریک، عدم وابستگی به جنس مواد و عملکرد بدون تماس آن، آن را به یک دورسنج ایدهآل تبدیل میکند که مکمل ... شتابسنجها در یک سیستم کامل پایش وضعیت و بالانس.
