הבנת טכומטרים אופטיים
מד תאוצה טכומטר אופטי הוא מכשיר למדידת מהירות ללא מגע, המשתמש באור — נורית LED נראית לעין, לייזר או אינפרא-אדום — יחד עם גלאי אור כדי לזהות סיבוב, בין אם באמצעות זיהוי החזרים מציר המסומן ב- סרט מחזיר אור או באמצעות זיהוי של קטיעת קרן אור. הוא ממלא שני תפקידים בו-זמנית: הוא מדווח על מהירות הסיבוב ב-RPM, ומספק פולס תזמון פעם בסיבוב המשמש כ- מופע הפניה ב ניתוח רעידות, איזון בשטח, ו מעקב סדרים. המונח כולל גם יחידות לייזר ידניות — הסוג הנפוץ ביותר — וגם חיישנים אופטיים המותקנים באופן קבוע ומבוססים על מקורות אור שונים. טכומטרים אופטיים קשורים קשר הדוק ל טכומטרים לייזר, אך הקטגוריה האופטית רחבה יותר, והיא כוללת גם מקורות אור שאינם לייזר.
1. סוגי טכומטרים אופטיים
1.1 סוג מחזיר אור (הנפוץ ביותר)
- מקור האור והגלאי נמצאים באותו מארז.
- המכשיר מזהה אור המוחזר מפס של סרט מחזיר אור על הציר.
- הוא פועל בטווח מרחקי עבודה, בדרך כלל 50–500 mm.
- טכומטרי לייזר ידניים משתמשים בשיטה זו.
- פשוט, נוח ונייד — אידיאלי לביצוע בדיקות במקום.
1.2 סוג קרן עוברת
- מקור האור והגלאי הם יחידות נפרדות הממוקמות זו מול זו.
- החפץ המסתובב חוסם את קרן האור בזמן שהוא מסתובב.
- כל להב, חישור או אלמנט שחוצה את הקרן יוצר פולס.
- כך ניתן לבצע מדידה של מספר פולסים לכל סיבוב, לפי הצורך.
- נפוץ במערכות המותקנות באופן קבוע.
1.3 סוג סיבים אופטיים
- האור מועבר ומתקבל דרך כבלי סיבים אופטיים.
- הרכיבים האלקטרוניים ממוקמים במרחק מנקודת המדידה.
- מתאים לשימוש בחללים צפופים, בסביבות עם הפרעות אלקטרומגנטיות גבוהות או באטמוספרות נפיצות.
- קיימות גרסאות בעלות בטיחות פנימית לשימוש באזורים מסוכנים.
2. מקורות אור
בחירת מקור האור קובעת את מרחק הפעולה, גודל הנקודה ועמידות בפני אור הסביבה.
- לייזר (אדום או IR): קרן קוהרנטית וממוקדת, המאפשרת מרחק עבודה גדול ונקודת אור קטנה למיקום מדויק — הביצועים הטובים ביותר והבחירה המקובלת במכשירים ניידים.
- LED (גלוי או IR): אור לא קוהרנטי עם מרחק עבודה קצר יותר ונקודת אור גדולה יותר, אך בעלות נמוכה יותר; נפוץ בחיישנים המותקנים באופן קבוע.
- אינפרא-אדום (IR): בלתי נראה לעין, פחות מושפע מאור הסביבה, ולכן מתאים יותר לסביבות מוארות, עם היתרון הבטיחותי של היעדר קרן לייזר נראית לעין.
3. יישומים
3.1 מדידת מהירות
- בדיקות RPM מהירות במהלך סקרי ניטור מצב.
- אימות לוחית הזיהוי מהירות סיבוב.
- זיהוי שינויים במהירות תחת עומס.
- Calculating תדירות החלקה במנועי אינדוקציה.
3.2 ייחוס פאזה לניתוח רעידות
זהו התפקיד שהופך את הטכומטר האופטי לחיוני עבור מומחה לניתוח רעידות. על ידי תזמון צורת גל הרעידות מול פולס פעם בסיבוב, המנתח ממיר את ההשהיה לזווית פאזה:
- הוא מספק את האות המפעיל למדידות עם נעילת פאזה.
- הוא חיוני ל- איזון, שבו הפאזה קובעת את המיקום הזוויתי של כל משקל תיקון.
- הוא מאפשר מעקב אחר סדרים בציוד בעל מהירות משתנה.
- It supports עלילת בודה במהלך ההפעלה וההאטה לעצירה.
3.3 מדידות סינכרוניות
- הפעלת סטרובוסקופ וכך סימן מסתובב נראה קפוא.
- סנכרון מיצוע בתחום הזמן כדי לדחות רעש לא-סינכרוני.
- דגימה פעם אחת לכל סיבוב לצורך עיבוד מבוסס סדרים.
4. יתרונות
הגישה האופטית זוכה למעמדה בזכות שלוש תכונות:
- פעולה ללא מגע: שום דבר אינו נוגע בחלק המסתובב, ולכן אין חיכוך או עומס על הציר, אין מגבלת מהירות שמטיל החיישן, ואין בלאי של רכיב החישה.
- קלות שימוש: הדביקו פס של סרט מחזיר אור, כוונו ומדדו — התוצאות מיידיות והמכשיר נייד לחלוטין.
- צדדיות: הוא מתאים כמעט לכל עצם מסתובב בטווח מהירויות רחב, עם מרחק עבודה מתכוונן, ומתאים הן לסקרים זמניים והן להתקנות קבועות.
5. התקנה וגורמים סביבתיים
להתקנה קבועה, יש להתקין את החיישן במרחק העבודה המומלץ, ליישר את הציר האופטי שלו בניצב לפיר, להדביק את סרט מחזיר האור בנקודה נגישה, להגן על האופטיקה מפני זיהום באמצעות חלון במידת הצורך, ולאפשר כוונון של המרחק והכיוון. מספר גורמים סביבתיים פוגעים בביצועים ודורשים תשומת לב:
- תאורה סביבתית: אור שמש חזק עלול להציף את הגלאי — השתמשו במקור IR או הגנו על המטרה.
- זיהום: ערפל שמן ואבק על האופטיקה מחלישים את האות.
- רֶטֶט: התקינו את החיישן בצורה יציבה, כך שלא ירטוט ביחס לפיר.
- טֶמפֶּרָטוּרָה: יש להישאר בתחום הדירוג של החיישן, בדרך כלל −20 עד +60 °C.
6. שיטות מומלצות ופתרון בעיות
לקבלת קריאות אמינות במכשיר כף יד, הישענו על משטח יציב, כוונו למרכז סרט מחזיר האור, שמרו על המרחק המומלץ על ידי היצרן, הגנו מפני אור חזק, ובצעו כמה קריאות כדי לאשר עקביות. כאשר הפולס משמש כייחוס פאזה, יש להתייחס למיקום הסרט כאל סימון 0° — לציין ולתעד אותו — להבטיח אות יציב ונקי, לוודא פולס אחד לכל סיבוב, ולבדוק את צורת הגל באוסצילוסקופ אם משהו נראה מוטל בספק. לתקלות הנפוצות יש פתרונות פשוטים:
- No signal: בדקו את מרחק העבודה, נקו את האופטיקה, ודאו שהסרט נמצא במקומו, ובדקו את הסוללה.
- קריאה לא יציבה: צמצמו את המרחק, שפרו את הסרט, והגנו מפני אור תועה.
- פולסים מרובים (RPM כפול): הסירו פיסות סרט עודפות, הבהקים מחריץ המפתח או סימנים מחזירי אור אחרים שיוצרים פולס שני בכל סיבוב.
במכשיר איזון נייד, הטכומטר האופטי אינו אביזר נלווה אלא בסיס התזמון של כל תהליך העבודה. ה Balanset-1A, למשל, מגיע עם טכומטר לייזר אופטי המופעל על ידי פיסת סרט מחזיר אור קטנה, ופועל במרחק עבודה של 50–500 mm ובטווח של 250–90,000 rpm; הפולס שלו, פעם בסיבוב, מספק את ייחוס הפאזה שהתוכנה צריכה כדי לחשב כל משקולת איזון ולאמת את ה- חוסר איזון שיורי לאחר מכן. מבחינה רעיונית הוא מתנהג כמו חיישן פוטואלקטרי ללא מגע וממלא את אותה פונקציה כמו חיישן קבוע מסוג Keyphasor.
טכומטרים אופטיים — ובפרט דגמי לייזר — הפכו לכלים חיוניים בניתוח רעידות ובאיזון. הפעולה ללא מגע, קלות השימוש, הדיוק והתפקיד הכפול שלהם גם כחיישן מהירות וגם כייחוס פאזה הופכים אותם לכלים חיוניים עבור מומחי רעידות, מהנדסי אמינות וטכנאי תחזוקה העובדים עם ציוד מסתובב בשטח.
