Comprensione dei tachimetri ottici
UN tachimetro ottico è un dispositivo di misurazione della velocità senza contatto che utilizza la luce — un LED nel visibile, un laser o un raggio infrarosso — insieme a un fotorilevatore per rilevare la rotazione, individuando i riflessi provenienti da un albero contrassegnato con nastro riflettente oppure rilevando l'interruzione di un raggio luminoso. Svolge due funzioni contemporaneamente: segnala la velocità di rotazione in giri al minuto (RPM) e fornisce un impulso di sincronizzazione ogni giro, utilizzato come fase riferimento in analisi delle vibrazioni, bilanciamento in situ, E tracciamento degli ordini. Il termine comprende sia le unità laser portatili — il tipo più comune — sia i sensori ottici fissi basati su diverse sorgenti luminose. I tachimetri ottici sono strettamente correlati a tachimetri laser, ma la categoria delle sorgenti ottiche è più ampia e comprende anche le sorgenti di luce non laser.
1. Tipi di tachimetri ottici
1.1 Tipo riflettente (il più comune)
- La sorgente luminosa e il rilevatore sono alloggiati in un unico involucro.
- Il dispositivo rileva la luce riflessa da una striscia di nastro riflettente applicata sull'albero.
- Funziona con una vasta gamma di distanze di separazione, solitamente comprese tra 50 e 500 mm.
- I tachimetri laser portatili utilizzano questo metodo.
- Semplice, pratico e portatile: l'ideale per i controlli a domicilio.
1.2 Tipo a raggio passante
- La sorgente luminosa e il rilevatore sono unità separate poste una di fronte all'altra.
- L'oggetto rotante interrompe il raggio mentre gira.
- Ogni pala, raggio o elemento che attraversa il fascio crea un impulso.
- Ciò consente, se lo si desidera, di effettuare misurazioni con più impulsi per giro.
- Comune negli impianti fissi.
1.3 Tipo a fibra ottica
- La luce viene trasmessa e ricevuta tramite cavi in fibra ottica.
- I componenti elettronici sono collocati a distanza dal punto di misurazione.
- Utile in spazi ristretti, in presenza di forti interferenze elettromagnetiche o in atmosfere esplosive.
- Sono disponibili versioni a sicurezza intrinseca per le aree a rischio di esplosione.
2. Fonti di luce
La scelta dell'emettitore determina la distanza operativa, le dimensioni del fascio luminoso e la resistenza alla luce ambientale.
- Laser (rosso o a infrarossi): un fascio coerente e concentrato che garantisce una lunga distanza di lavoro e un punto luminoso ridotto per un posizionamento preciso: le migliori prestazioni e la scelta più comune nelle unità portatili.
- LED (visibile o IR): luce incoerente con una distanza di lavoro più breve e uno spot più ampio, ma a un costo inferiore; comune nei sensori installati in modo permanente.
- A infrarossi (IR): invisibile all'occhio, meno sensibile alla luce ambientale e quindi più efficace in ambienti luminosi, con il vantaggio in termini di sicurezza di non emettere alcun raggio laser visibile.
3. Applicazioni
3.1 Misurazione della velocità
- Controlli rapidi del numero di giri al minuto durante le ispezioni di monitoraggio delle condizioni.
- Verifica della targhetta identificativa velocità di marcia.
- Rilevamento delle variazioni di velocità sotto carico.
- Calculating frequenza di slittamento nei motori a induzione.
3.2 Riferimento alla fase di analisi delle vibrazioni
È proprio questo il motivo per cui il tachimetro ottico è uno strumento indispensabile per uno specialista delle vibrazioni. Sincronizzando la forma d'onda della vibrazione con l'impulso emesso una volta per giro, l'analizzatore converte un ritardo in un angolo di fase:
- Funge da segnale di trigger per le misurazioni con sincronizzazione di fase.
- È fondamentale che bilanciamento, dove la fase determina la posizione angolare di ciascuno peso di correzione.
- Consente di monitorare gli ordini sulle apparecchiature a velocità variabile.
- It supports diagramma di Bode durante l'avvio e la decelerazione.
3.3 Misurazioni sincrone
- Attivazione di un stroboscopio così un segno che ruota sembra fermo.
- Sincronizzazione nel dominio del tempo averaging per eliminare il rumore non sincrono.
- Campionamento una volta per giro per l'elaborazione basata sugli ordini.
4. Vantaggi
L'approccio ottico si distingue per tre caratteristiche:
- Funzionamento senza contatto: Nulla entra in contatto con la parte rotante, quindi non vi è alcun attrito né carico sull'albero, nessun limite di velocità imposto dal sensore e nessuna usura dell'elemento sensibile.
- Facilità d'uso: applicare una striscia di nastro adesivo, puntare e misurare: i risultati sono immediati e lo strumento è completamente portatile.
- Versatilità: Funziona praticamente su qualsiasi oggetto rotante in un ampio intervallo di velocità, con una distanza di lavoro regolabile, ed è adatto sia per rilievi temporanei che per installazioni permanenti.
5. Installazione e fattori ambientali
Per un'installazione permanente, montare il sensore alla distanza consigliata, allinearne l'asse ottico perpendicolarmente all'albero, applicare il nastro riflettente in un punto facilmente accessibile, proteggere l'ottica dalla contaminazione con una copertura, se necessario, e prevedere la possibilità di regolare la distanza e l'orientamento. Diversi fattori ambientali compromettono le prestazioni e meritano particolare attenzione:
- Luce ambientale: La luce solare intensa può sovraccaricare il rilevatore: utilizzare una sorgente IR o schermare il bersaglio.
- Contaminazione: La nebbia d'olio e la polvere sulle ottiche indeboliscono il segnale.
- Vibrazione: fissare saldamente il sensore in modo che non vibri rispetto all'albero.
- Temperatura: rimanere entro i limiti di funzionamento del sensore, solitamente compresi tra −20 e +60 °C.
6. Best practice e risoluzione dei problemi
Per ottenere letture affidabili con il dispositivo portatile, appoggiarsi a una superficie stabile, puntare al centro del nastro riflettente, mantenere la distanza raccomandata dal produttore, proteggersi dalla luce intensa ed effettuare diverse letture per confermare la coerenza dei risultati. Quando l'impulso viene utilizzato come riferimento di fase, considerare la posizione del nastro come il segno di 0° — annotarlo e documentarlo — assicurarsi che il segnale sia stabile e pulito, verificare la presenza di un solo impulso per giro e controllare la forma d'onda su un oscilloscopio se qualcosa sembra dubbio. I guasti più comuni possono essere risolti con semplici interventi:
- No signal: controllare la distanza di sicurezza, pulire le ottiche, verificare la presenza del nastro adesivo e controllare la batteria.
- Lettura instabile: ridurre la distanza, migliorare il nastro adesivo e proteggere dalla luce diffusa.
- Impulsi multipli (régime raddoppiato): rimuovere eventuali residui di nastro adesivo, riflessi sulle scanalature o altri segni riflettenti che generano un secondo impulso per ogni giro.
Su un bilanciatore portatile, il tachimetro ottico non è un semplice accessorio, ma il fulcro dell'intero flusso di lavoro. Il Bilanciamento-1a, ad esempio, è dotato di un tachimetro ottico a laser che si attiva tramite un piccolo pezzo di nastro riflettente, funzionando a una distanza di 50–500 mm su un intervallo di 250–90.000 giri/min; il suo impulso, emesso una volta per giro, fornisce il riferimento di fase necessario al software per calcolare ciascun contrappeso e per verificare il squilibrio residuo in seguito. Concettualmente si comporta come un sistema senza contatto sensore fotoelettrico e svolge la stessa funzione di un sistema installato in modo permanente fasore chiave.
I tachimetri ottici — in particolare quelli a laser — sono diventati indispensabili nell'analisi delle vibrazioni e nell'equilibratura. Il loro funzionamento senza contatto, la facilità d'uso, la precisione e la doppia funzione di sensore di velocità e riferimento di fase li rendono strumenti essenziali per gli specialisti delle vibrazioni, gli ingegneri dell'affidabilità e i tecnici di manutenzione che operano sul campo con apparecchiature rotanti.
