Fotoelektrisko sensoru izpratne
A fotoelektriskais sensors ir optiskais detektors, kurā gaismas avots — LED, lāzers vai infrasarkanais starotājs — ir savienots ar fotodetektoru, lai, izmantojot gaismas caurlaidību, atstarojumu vai pārtraukumu, noteiktu objekta vai marķējuma klātbūtni, trūkumu vai atrašanās vietu. Rotējošo mehānismu darbībā šie sensori visbiežāk darbojas kā tahometri: tie vienu reizi apgriezienā uztver vārpstas signālu, lai noteiktu ātrumu, un ģenerē vienu sinhronizācijas impulsu uz apgriezienu, kas nodrošina fāze atsauce uz līdzsvarošana, un nodrošināt atslēgas fāzētājs funkcionalitāte kritisko iekārtu aizsardzības sistēmām.
To priekšrocības ir bezkontakta darbība, ļoti ātra reakcija, neuzņēmība pret magnētiskajiem laukiem un spēja noteikt krāsainos metālus. Šī kombinācija padara tos par universāliem ātruma un pozīcijas noteikšanas rīkiem praktiski jebkura veida rotējošajām iekārtām — un par pamatu optiskie tahometri un lāzera tahometri ko izmanto pārnēsājamos balansēšanas komplektos.
1. Darbības režīmi
Fotoelektriskajiem sensoriem ir trīs dažādi darbības principi, kas atšķiras ar to, kur atrodas starojuma avots un uztvērējs, kā arī ar to, kā objekts ietekmē gaismas ceļu.
Starpstara (pretstatu režīms)
Gaismas avots un uztvērējs atrodas atsevišķos korpusos, kas vērsti viens pret otru, un signāls tiek uztverts, kad mērķis pārtrauc staru, kas šķērso atstarpi. Darbības rādiuss ir liels — iespējami vairāki metri —, un uzticamība ir visaugstākā no visiem režīmiem, jo šis risinājums ir visizturīgākais pret netīrumiem un orientācijas novirzēm. Tipiski pielietojumi ir lāpstiņu skaitīšana un objektu noteikšana uz konveijeriem.
Atstarojošais režīms
Starpotājs un uztvērējs atrodas vienā korpusā, pretī tam ir uzstādīts atstarotājs; mērķis tiek uztverts, kad tas pārtrauc atstarotās gaismas ceļu. Darbības rādiuss ir vidējs (vairāki metri), un vienpusējā uzstādīšana ir ērta, kas ir piemērota detaļu skaitīšanai un lielāku objektu noteikšanai.
Difūzās atstarošanas režīms — visbiežāk izmantotā izvēle tahometrijā
Arī šajā gadījumā raidītājs un uztvērējs atrodas vienā korpusā, taču šeit sensors uztver gaismu, kas tieši atspoguļojas no mērķa virsmas. Darbības rādiuss ir neliels — parasti 5–500 mm — un uzstādīšana notiek vienkārši, norādot uz mērķi un veicot noteikšanu. Šo režīmu izmanto, lai uztvertu atstarojoša lente ātruma un fāzes mērīšanai, kā arī princips, pēc kura darbojas lāzera tahometri.
2. Lietošana vibrāciju uzraudzībā
vietnē vibrācijas analīze vienam un tam pašam sensoram ir vairākas atšķirīgas funkcijas:
- Ātruma mērīšana: ierīce aprēķina, reizi vienā apgriezienā uztverot atstarojošo lenti vai vārpstas elementu un skaitot impulsus RPM, nepārtraukti uzrauga ātrumu un to pārbauda mērījumu laikā.
- Fāzes atsauce: impulss, kas tiek ģenerēts reizi apgriezienā, nosaka 0° atskaites punktu, kas ir būtisks balansēšanas aprēķiniem, ļaujot veikt fāzes sinhronizētus mērījumus un sinhronizāciju pasūtījumu izsekošana.
- Keyphasor funkcija: pastāvīgi uzstādīts fotoelektriskais sensors var darboties kā fāzes detektors, katrā apgriezienā uztverot vārpstas atzīmi, rievu vai citu orientieri, lai nodrošinātu fāzes atsauci bezkontakta zonde sistēmas — nepieciešamas turbomašīnu uzraudzībai API 670.
- Notikuma izraisīšana: impulss var iedarbināt datu ieguvi noteiktā vārpstas stāvoklī, izraisīt stroboskops lai skatītos kā stopkadru attēlus vai citādi sinhronizētu mērījumus ar rotāciju.
3. Svarīgākās specifikācijas
Trīs parametri nosaka, vai sensors darbosies konkrētā uzstādījumā.
- Reakcijas laiks: no mikrosekundēm līdz milisekundēm, tam jābūt pietiekami ātram, lai reģistrētu vislielāko mērīto ātrumu. Vārpsta, kas griežas ar 10 000 apgr./min., savu atzīmi šķērso aptuveni ar 167 Hz, tādēļ skaidram impulsam nepieciešama reakcija, kas ir mazāka par milisekundi.
- Uztveršanas attālums: katram modelim ir minimālais un maksimālais darbības attālums, kas mainās atkarībā no mērķa atstarojamības; difūzā režīma sensori parasti darbojas 50–300 mm attālumā.
- Gaismas avots: Redzams sarkans (630–670 nm) ir viegli tēmēt; infrasarkanais (850–950 nm) labāk darbojas spilgtā apkārtējā apgaismojumā; a lāzers nodrošina koncentrētu staru, lielāku darbības rādiusu un precīzāku iedarbināšanu.
4. Uzstādīšana un konfigurēšana
Uzticama sensora iedarbināšana galvenokārt ir atkarīga no pareizas uzstādīšanas. Sensors ir jānovieto tā, lai tas būtu vērsts perpendikulāri atstarojošajai virsmai lai nodrošinātu maksimāli spēcīgu signālu, ierīci jānovieto specifikācijā norādītajā attālumā, stingri nostiprinot, lai vibrācijas neizmainītu tās virzienu, un pasargājot no mehāniskiem bojājumiem. Tāpat svarīgs ir arī pats mērķis: uz tīras vārpstas virsmas piemērotā vietā uzlīmējiet atstarojošo lenti, pārliecinieties, ka viens atzīme par vienu apgriezienu (otrais atstarojošais elements rada dubultu skaitīšanu) un pārliecinieties, ka marķējums ir droši piestiprināts un neaizlidos pie liela ātruma. Visbeidzot, izlīdziniet ierīci, vēršot to pret marķējumu, novērojiet sensora LED indikatoru, lai pārliecinātos par stabilu signālu, fiksējiet pozīciju un veiciet pilnu apgriezienu, lai pārliecinātos par uzticamu signāla uztveršanu, pirms paļauties uz rādījumiem.
5. Priekšrocības
Bezkontakta optiskajam darbības principam ir vairākas priekšrocības:
- Nav mehāniska kontakta: nav berzes vai slodzes uz vārpstu, nav nodiluma, droša darbība bez saskares ar rotējošām detaļām un piemērota lietošanai jebkurā ātrumā.
- Materiālā neatkarība: tas darbojas gan ar melnajiem, gan krāsainajiem metāliem, kā arī ar plastmasu, kompozītmateriāliem un koksni — vienīgais nosacījums ir optiskais kontrasts.
- Ātra un precīza reakcija: piemērots ātrdarbīgiem risinājumiem, nodrošinot skaidrus digitālos impulsus ar precīzu sinhronizāciju.
6. Ierobežojumi
Šis pats optiskais princips rada dažus ierobežojumus, kas ir vērts ņemt vērā plānošanas procesā:
- Jutība pret vides faktoriem: spilgta apkārtējā gaisma var traucēt, savukārt putekļi un eļļas migla uz optiskajām detaļām pasliktina darbības rādītājus, tāpēc objektīvs ir periodiski jātīra, un nelabvēlīgos apstākļos var būt nepieciešams aizsargkorpuss.
- Saskaņotība ir ļoti svarīga: sensoram jāpaliek vērstam uz mērķi, un vibrācija vai nosēšanās var to novirzīt no kursa — vēl viens iemesls, kāpēc nepieciešams stabils stiprinājums.
- Atkarība no mērķa: ir jābūt atstarojošai zīmei vai priekšmetam, atstarošanas spēju izmaiņas ietekmē rādījumu, un lenta ar laiku var atdalīties.
Gadījumos, kad pastāvīga optiskā nolasīšanas ierīce nav piemērota, inženieri bieži izmanto neoptiskas alternatīvas, piemēram, tuvuma (virpuļstrāvas) zonde atslēgas rievuma nolasīšana, kam nav nepieciešama lenta un ko neietekmē netīrumi vai gaisma.
7. Fotoelektriskie sensori praktiskajā lauka balansēšanā
Pārnēsājamā mērinstrumentā difūzās atstarošanas lāzera tahometrs ir standarta fāzes uztvērējs tieši tādēļ, ka tam nav nepieciešama nekāda vārpstas sagatavošana, izņemot līmlentes strēmeli. Balanset-1A tiek piegādāti tieši ar šāda veida optisko lāzera tahometru: tas reaģē uz nelielu atstarotājo lenti, darbojas plašā attāluma diapazonā un raida vienu impulsu katrā apgriezienā, kas programmatūrai nepieciešams, lai aprēķinātu katra korekcijas svars un pārbaudīt atlikušais disbalanss pēc korekcijas. Īsumā, fotoelektriskā sensora ātrā reakcija, neatkarība no materiāla un bezkontakta darbība padara to par ideālu tahometru, kas papildina akselerometri kā daļa no pilnvērtīgas stāvokļa uzraudzības un balansēšanas sistēmas.
