Inzicht in foto-elektrische sensoren
Definitie: Wat is een foto-elektrische sensor?
Foto-elektrische sensor is een optisch detectieapparaat dat gebruikmaakt van een lichtbron (LED, laser of infrarood) en een fotodetector om de aanwezigheid, afwezigheid of positie van objecten of markeringen te detecteren door middel van lichttransmissie, reflectie of onderbreking. In roterende machines dienen foto-elektrische sensoren als toerentellers het detecteren van de rotatiesnelheid van de as, het leveren van timingpulsen per omwenteling voor fase referentie in balanceren, en inschakelen sleutelfase functionaliteit voor kritische machinebeveiligingssystemen.
Foto-elektrische sensoren worden gewaardeerd vanwege hun contactloze werking, snelle responstijd, immuniteit voor magnetische velden en vermogen om non-ferro materialen te detecteren. Hierdoor zijn ze veelzijdige hulpmiddelen voor snelheidsmeting en positiedetectie in alle soorten roterende apparatuur.
Bedrijfsmodi
1. Doorgaande bundel (tegengestelde modus)
- Configuratie: Lichtbron en ontvanger in aparte behuizingen tegenover elkaar
- Detectie: Object onderbreekt lichtstraal tussen zender en ontvanger
- Bereik: Lang (meters mogelijk)
- Betrouwbaarheid: Hoogst (meest immuun voor vuil, uitlijningsvariaties)
- Toepassing: Bladtelling, objectdetectie op transportbanden
2. Retroreflecterende modus
- Configuratie: Zender en ontvanger in dezelfde behuizing, reflector tegenover elkaar
- Detectie: Object onderbreekt het pad van gereflecteerd licht
- Bereik: Matig (enkele meters)
- Gemak: Enkelzijdige installatie
- Toepassing: Onderdelen tellen, detectie van grotere objecten
3. Diffuse reflectiemodus (meest gebruikelijk voor tachometrie)
- Configuratie: Zender en ontvanger in dezelfde behuizing
- Detectie: Reflectie direct van het doeloppervlak
- Bereik: Kort (meestal 5-500 mm)
- Setup: Eenvoudig aanwijzen en detecteren
- Toepassing: Reflecterende tape detectie voor snelheid/fase, lasertachometers gebruiken dit
Toepassingen in trillingsbewaking
Snelheidsmeting
- Detecteer reflecterende tape of schachtkenmerken eenmaal per omwenteling
- Tel pulsen om het toerental te berekenen
- Continue snelheidsbewaking
- Snelheidsverificatie tijdens metingen
Fasereferentie
- Eén puls per omwenteling definieert een referentie van 0°
- Cruciaal voor het balanceren van berekeningen
- Maakt fasevergrendelde metingen mogelijk
- Synchroniseert ordertracking
Keyphasor-functie
- Vast geïnstalleerde foto-elektrische sensor als sleutelfase
- Detecteert bij elke omwenteling een asmarkering, sleuf of kenmerk
- Biedt fasereferentie voor nabijheidssondesystemen
- Essentieel voor turbomachinebewaking (API 670)
Gebeurtenistriggering
- Trigger data-acquisitie op specifieke schachtposities
- Trekker stroboscoop voor stilstaand-motion kijken
- Synchroniseer metingen met rotatie
Specificaties
Reactietijd
- Microseconden tot milliseconden
- Moet snel genoeg zijn voor de hoogste gemeten snelheid
- Voorbeeld: 10.000 RPM = 167 Hz → nodig < 1 ms respons voor schone puls
Detectieafstand
- Minimale en maximale werkingsafstand
- Verschilt per sensormodel en doelreflectiviteit
- Typisch: 50-300 mm voor diffuse modus
Lichtbron
- Zichtbaar rood: Eenvoudige uitlijning, 630-670 nm
- Infrarood: Beter in heldere omgevingen, 850-950 nm
- Laser: Gefocusseerde straal, groter bereik, nauwkeuriger
Installatie
Positionering
- Loodrecht op het reflecterende oppervlak voor het beste signaal
- Geschikte afstand volgens specificaties
- Stabiele montage (trillingen kunnen het richten beïnvloeden)
- Beschermd tegen mechanische schade
Doelvoorbereiding
- Breng reflecterende tape aan op de juiste plaats
- Maak eerst het schachtoppervlak schoon
- Zorg voor één markering per omwenteling
- Controleer of het merkteken veilig is en niet eraf valt
Uitlijning
- Richt de sensor op het reflecterende merkteken
- Controleer of het signaal stabiel is (LED-indicator)
- Vergrendelde positie zodra uitgelijnd
- Test door rotatie om betrouwbare detectie te verifiëren
Voordelen
Contactloos
- Geen wrijving of belasting
- Veilig (geen contact met draaiende delen)
- Werkt op elke snelheid
- Geen slijtage
Materiaalonafhankelijkheid
- Werkt op ferro- en non-ferromaterialen
- Werkt op kunststof, composieten, hout
- Vereist alleen optisch contrast
Snelle reactie
- Geschikt voor hogesnelheidstoepassingen
- Schone digitale pulsen
- Nauwkeurige timing
Beperkingen
Milieugevoeligheid
- Fel omgevingslicht kan storend zijn
- Stof, olienevel op optiek verslechtert de prestaties
- Vereist periodieke reiniging
- Mogelijk is beschermende behuizing nodig in zware omstandigheden
Uitlijning kritisch
- Moet gericht blijven op het doel
- Trillingen of verzakkingen kunnen een verkeerde uitlijning veroorzaken
- Vereist stabiele montage
Doelafhankelijk
- Vereist reflecterend merkteken of object
- Veranderingen in reflectiviteit hebben invloed op de prestaties
- Tape kan loslaten
Foto-elektrische sensoren zijn veelzijdige optische detectieapparaten die essentieel zijn voor contactloze snelheidsmeting en fasereferentie bij trillingsanalyse en machinebewaking. Hun combinatie van snelle respons, materiaalonafhankelijkheid en contactloze werking maakt ze ideaal voor tachometertoepassingen en vormt een aanvulling op trillingssensoren in uitgebreide conditiebewakings- en balanceringssystemen.