Strumento di bilanciamento al prezzo di un vibrometro

È possibile? Con determinazione, sì!

Gli strumenti di bilanciamento occupano a buon diritto un posto speciale tra la vasta gamma di apparecchiature utilizzate per le misure vibroacustiche. Ciò è dovuto in gran parte al fatto che questa classe di strumenti, oltre a svolgere funzioni metrologiche, svolge anche un ruolo tecnologico. In sostanza, si tratta di apparecchiature tecnologiche utilizzate per ridurre lo squilibrio dei meccanismi rotanti.

Di conseguenza, offre un'elevata efficienza economica, consentendo un significativo miglioramento della qualità dei prodotti con investimenti di capitale relativamente ridotti quando si implementano apparecchiature di bilanciamento. Ciò è particolarmente vero per le industrie in cui viene gestita o prodotta una quantità significativa di apparecchiature rotanti (ad esempio, aziende di macinazione, fabbriche che producono ventilatori, ecc.)

In queste aziende, il periodo di ammortamento di un'apparecchiatura di bilanciamento di prezzo moderato, che va da 2500 a 10000 euro, non supera in genere i 6-7 mesi.

Tuttavia, ci sono molte piccole e medie imprese interessate a bilanciare i propri prodotti, per le quali anche queste spese relativamente piccole sono onerose. Queste imprese possono essere officine di riparazione auto, impianti di riparazione e assistenza di motori elettrici, officine di riparazione di pompe e ventilatori, ecc. Per loro, l'acquisto di apparecchiature di bilanciamento ai prezzi correnti di mercato è spesso difficile, se non impossibile.

Come riferimento, la Tabella 1 fornisce informazioni su alcuni dei più noti strumenti di bilanciamento per apparecchiature rotanti attualmente in commercio. Come indicato nella tabella, i prezzi di questi strumenti possono variare da 2500 a 25000 euro a seconda del produttore e delle loro funzionalità.

Tabella 1. I prezzi sono tratti da fonti pubbliche: siti web dei produttori, ebay, alibaba.com, ecc.

Dispositivi

Equilibratore portatile e analizzatore di vibrazioni Balanset-1A

€1,751.00

Parti di ricambio

Sensore di vibrazioni

€90.00

Parti di ricambio

Sensore ottico (tachimetro laser)

€124.00

Dispositivi

Balanset-4

€6,803.00

Parti di ricambio

Standard magnetico Insize-60-kgf

€46.00

Parti di ricambio

Nastro riflettente

€10.00

Dispositivi

Bilanciatore dinamico "Balanset-1A" OEM

€1,561.00

A prima vista, nell'era del rapido sviluppo dell'elettronica moderna, questi prezzi possono sembrare eccessivamente elevati. Tuttavia, diversi fattori oggettivi limitano la possibilità di ridurre al minimo il costo degli strumenti di bilanciamento e dei vibrometri.

In primo luogo, le apparecchiature di bilanciamento non sono richieste in volumi paragonabili alla produzione di computer, telefoni cellulari o televisori. Di solito vengono prodotte in lotti piccoli e medi, il che naturalmente incide sul loro costo.

In secondo luogo, il prezzo di questa apparecchiatura è influenzato in modo significativo dal costo di almeno due sensori di vibrazione inclusi nella sua composizione, che sono piuttosto costosi. Ad esempio, il costo dei sensori più noti si aggira in media tra i 300 e i 900 euro l'uno.

In terzo luogo, spese significative sono destinate allo sviluppo di software specializzati per gli strumenti di bilanciamento che, dati i volumi di produzione relativamente ridotti, contribuiscono anch'essi all'aumento del loro costo.

Tuttavia, esistono riserve per ridurre il costo delle apparecchiature di bilanciamento e abbiamo cercato di utilizzarle nello sviluppo del nostro nuovo strumento, denominato "Balanset-1A".

Abbiamo seguito queste linee guida:

• Tentare di implementare uno schema strutturale dello strumento che utilizzi al massimo componenti di serie di altri produttori.
• Esplorare la possibilità di utilizzare sensori di vibrazione più economici per ridurre il costo delle nostre apparecchiature.
• Utilizzare al massimo gli algoritmi di gestione degli strumenti di bilanciamento sviluppati dai nostri specialisti negli ultimi 20 anni e implementati con successo nei progetti precedenti.

In seguito all'applicazione dei principi sopra descritti, è stato sviluppato il set di bilanciamento "Balanset-1A", composto dalle seguenti unità principali:

• Unità di misura a microprocessore con uscita USB per il collegamento a un computer.
• Un computer portatile dotato di software specializzato per la risoluzione di compiti di bilanciamento.
• Due sensori di vibrazione relativamente economici.
• Un sensore di angolo di fase laser.

L'unità di misura dello strumento è stata sviluppata sulla base della CPU ARM Cortex-M3 Atmel SAM3X8E prodotta in serie. L'unità di misura è collegata a un computer (solitamente un netbook o un laptop) tramite un canale USB, attraverso il quale viene gestito il processo di bilanciamento e vengono visualizzati i risultati della misurazione e del calcolo.

L'implementazione di questa struttura dello strumento di bilanciamento, basata sull'uso di componenti prodotti in serie, ci ha permesso di ridurre significativamente i costi di sviluppo e produzione della sua parte hardware.

Un elemento altrettanto importante per ridurre il costo del nostro prodotto è stato l'utilizzo di accelerometri capacitivi come sensori di vibrazione, che attualmente sono prodotti in serie da vari produttori e hanno un costo contenuto.

Inoltre, come già detto, lo sviluppo del software per il nuovo strumento di bilanciamento ha utilizzato ampiamente gli algoritmi sviluppati dai nostri specialisti negli ultimi 20 anni. Ciò ha ridotto significativamente l'intensità di lavoro dello sviluppo e del debug del software, incidendo positivamente sul costo dell'apparecchiatura.

Il risultato complessivo del nostro lavoro è che il costo del nostro set di bilanciamento proposto (senza computer) con tutti gli accessori necessari (compresi i magneti per il montaggio dei sensori di vibrazione, un supporto magnetico per il sensore dell'angolo di fase, una chiavetta con il software e una custodia per il trasporto) non supera attualmente i 2000 euro (1500 per il set Balanset-oem).

In conclusione, possiamo affermare che il set di equilibratura "Balanset" da noi proposto è spesso significativamente più economico rispetto alle apparecchiature disponibili per scopi analoghi (vedi Tabella 1). In pratica, il suo prezzo è spesso paragonabile a quello dei normali vibrometri attualmente disponibili sul mercato.