Comprensione dei sensori fotoelettrici
Definizione: Che cos'è un sensore fotoelettrico?
Sensore fotoelettrico è un dispositivo di rilevamento ottico che utilizza una sorgente luminosa (LED, laser o infrarossi) e un fotodiodo per rilevare la presenza, l'assenza o la posizione di oggetti o segni attraverso la trasmissione, la riflessione o l'interruzione della luce. Nelle applicazioni con macchinari rotanti, i sensori fotoelettrici fungono da tachimetri rilevamento della velocità di rotazione dell'albero, fornire impulsi di temporizzazione una volta per giro per fase riferimento in bilanciamento, e abilitare fasore chiave funzionalità per sistemi di protezione di macchinari critici.
I sensori fotoelettrici sono apprezzati per il loro funzionamento senza contatto, i tempi di risposta rapidi, l'immunità ai campi magnetici e la capacità di rilevare materiali non ferrosi, il che li rende strumenti versatili per la misurazione della velocità e il rilevamento della posizione su tutti i tipi di apparecchiature rotanti.
Modalità operative
1. A fascio passante (modalità opposta)
- Configurazione: Sorgente luminosa e ricevitore in alloggiamenti separati, uno di fronte all'altro
- Rilevamento: L'oggetto interrompe il fascio di luce tra emettitore e ricevitore
- Allineare: Lungo (metri possibili)
- Affidabilità: Più alto (più immune allo sporco, alle variazioni di allineamento)
- Applicazione: Conteggio delle lame, rilevamento degli oggetti sui trasportatori
2. Modalità retroriflettente
- Configurazione: Emettitore e ricevitore nello stesso alloggiamento, riflettore opposto
- Rilevamento: L'oggetto interrompe il percorso della luce riflessa
- Allineare: Moderato (diversi metri)
- Convenienza: Installazione monofacciale
- Applicazione: Conteggio delle parti, rilevamento di oggetti più grandi
3. Modalità riflettente diffusa (più comune per la tachimetria)
- Configurazione: Emettitore e ricevitore nello stesso alloggiamento
- Rilevamento: Riflessione diretta dalla superficie del bersaglio
- Allineare: Corto (tipicamente 5-500 mm)
- Impostazione: Semplice puntamento e rilevamento
- Applicazione: Nastro riflettente rilevamento per velocità/fase, i tachimetri laser utilizzano questo
Applicazioni nel monitoraggio delle vibrazioni
Misurazione della velocità
- Rilevare il nastro riflettente o le caratteristiche dell'albero una volta per giro
- Contare gli impulsi per calcolare i giri al minuto
- Monitoraggio continuo della velocità
- Verifica della velocità durante le misurazioni
Riferimento di fase
- L'impulso una volta per rivoluzione definisce il riferimento 0°
- Fondamentale per i calcoli di bilanciamento
- Consente misurazioni con blocco di fase
- Sincronizza il monitoraggio degli ordini
Funzione Keyphasor
- Sensore fotoelettrico installato in modo permanente come fasore chiave
- Rileva il segno dell'albero, la fessura o la caratteristica a ogni giro
- Fornisce riferimento di fase per sistemi di sonde di prossimità
- Essenziale per il monitoraggio delle turbomacchine (API 670)
Attivazione dell'evento
- Attivare l'acquisizione dei dati in posizioni specifiche dell'albero
- Grilletto stroboscopio per la visione in stop motion
- Sincronizza le misurazioni con la rotazione
Specifiche tecniche
Tempo di risposta
- Microsecondi a millisecondi
- Deve essere abbastanza veloce per la velocità più alta misurata
- Esempio: 10.000 giri/min = 167 Hz → necessario Risposta < 1 ms per impulso pulito
Distanza di rilevamento
- Distanza operativa minima e massima
- Varia in base al modello del sensore e alla riflettività del bersaglio
- Tipico: 50-300 mm per la modalità diffusa
Sorgente luminosa
- Rosso visibile: Allineamento facile, 630-670 nm
- Infrarossi: Meglio in ambienti luminosi, 850-950 nm
- Laser: Fascio focalizzato, portata maggiore, più preciso
Installazione
Posizionamento
- Perpendicolare alla superficie riflettente per un segnale migliore
- Distanza appropriata secondo le specifiche
- Montaggio stabile (le vibrazioni possono influenzare la mira)
- Protetto da danni meccanici
Preparazione del bersaglio
- Applicare il nastro riflettente nel punto adatto
- Pulire prima la superficie dell'albero
- Assicurare un singolo segno per giro
- Verifica che il marchio sia sicuro e non cada
Allineamento
- Puntare il sensore sul segno riflettente
- Verificare la stabilità del segnale (indicatore LED)
- Bloccare la posizione una volta allineato
- Prova tramite rotazione per verificare l'affidabilità del rilevamento
Vantaggi
Senza contatto
- Nessun attrito o carico
- Sicuro (nessun contatto con parti rotanti)
- Funziona a qualsiasi velocità
- Nessuna usura
Indipendenza materiale
- Lavora su materiali ferrosi e non ferrosi
- Funziona su plastica, compositi, legno
- Richiede solo contrasto ottico
Risposta rapida
- Adatto per applicazioni ad alta velocità
- Impulsi digitali puliti
- Tempistica precisa
Limitazioni
Sensibilità ambientale
- La luce ambientale intensa può interferire
- Polvere e nebbia d'olio sull'ottica ne riducono le prestazioni
- Richiede una pulizia periodica
- Potrebbe essere necessario un alloggiamento protettivo in ambienti difficili
Allineamento critico
- Bisogna mantenere la mira sul bersaglio
- Le vibrazioni o gli assestamenti possono disallineare
- Richiede un montaggio stabile
Dipendente dall'obiettivo
- Richiede un segno o un oggetto riflettente
- Le modifiche della riflettività influenzano le prestazioni
- Il nastro può staccarsi
I sensori fotoelettrici sono dispositivi di rilevamento ottico versatili, essenziali per la misurazione della velocità senza contatto e il riferimento di fase nell'analisi delle vibrazioni e nel monitoraggio dei macchinari. La loro combinazione di risposta rapida, indipendenza dai materiali e funzionamento senza contatto li rende ideali per applicazioni tachimetriche, integrando i sensori di vibrazione in sistemi completi di monitoraggio delle condizioni e bilanciamento.
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