Razumevanje fotoelektričnih senzorjev
A fotoelektrični senzor je naprava za optično zaznavanje, ki združuje vir svetlobe - LED, laser ali infrardeči oddajnik - s fotodetektorjem, da zazna prisotnost, odsotnost ali položaj predmeta ali znaka s pomočjo prenosa, odboja ali prekinitve svetlobe. Pri delu z vrtljivimi stroji ti senzorji najpogosteje delujejo kot tahometri: zaznavajo funkcijo gredi enkrat na obrat za merjenje hitrosti, zagotavljajo časovni impulz enkrat na obrat, ki daje faza referenca za uravnoteženje, in zagotovite ključni fazor funkcionalnosti za sisteme zaščite kritičnih strojev.
Njihova privlačnost je v brezkontaktnem delovanju, zelo hitrem odzivu, odpornosti na magnetna polja in zmožnosti zaznavanja neželeznih materialov. Zaradi te kombinacije so vsestranska orodja za zaznavanje hitrosti in položaja pri skoraj vseh vrstah vrteče se opreme - in osnova za optični tahometri in . laserski tahometri ki se uporabljajo v prenosnih kompletih za uravnoteženje.
1. Načini delovanja
Fotoelektrični senzorji so na voljo v treh oblikah zaznavanja, ki se razlikujejo po tem, kje se nahajata oddajnik in sprejemnik ter kako cilj vpliva na pot svetlobe.
Preko svetlobnega snopa (nasprotni način)
Vir svetlobe in sprejemnik sta v ločenih ohišjih, obrnjena drug proti drugemu, zaznavanje pa se zgodi, ko tarča prekine žarek, ki prečka vrzel. Doseg je velik - možni so metri -, zanesljivost pa je najvišja med vsemi načini, saj je najbolj odporen na umazanijo in odstopanje pri poravnavi. Tipične uporabe so štetje rezil in odkrivanje predmetov na transporterjih.
Odsevni način
Oddajnik in sprejemnik imata skupno ohišje, reflektor pa je nameščen nasproti; tarča se zazna, ko prekine pot odbite svetlobe. Doseg je zmeren (nekaj metrov), enostranska namestitev pa je priročna in primerna za štetje delov in zaznavanje večjih predmetov.
Difuzni odsevni način - običajna izbira za tahimetrijo
Tudi v tem primeru imata oddajnik in sprejemnik skupno ohišje, vendar senzor odčitava svetlobo, ki se odbije neposredno od ciljne površine. Doseg je kratek - običajno 5-500 mm -, nastavitev pa je preprosta metoda "pokaži in zaznaj". Ta način se uporablja za zaznavanje odsevni trak za merjenje hitrosti in faze ter načelo delovanja laserskih tahometrov.
2. Uporaba pri spremljanju vibracij
Na spletni strani analiza vibracij isti senzor ima več različnih vlog:
- Merjenje hitrosti: z zaznavanjem odsevnega traku ali elementa gredi enkrat na obrat in štetjem impulzov instrument izračuna RPM, stalno spremlja hitrost in jo preverja med meritvami.
- Referenčna faza: impulz, ki se pojavi enkrat na obhod, določa referenčno vrednost 0°, ki je ključna za izravnalne izračune, omogoča meritve s faznim zaklepom in sinhronizacijo. sledenje naročilu.
- Funkcija tipk: stalno nameščen fotoelektrični senzor lahko služi kot ključni fazor, ki zazna oznako na gredi, režo ali element pri vsakem obratu in tako zagotovi fazno referenco za Proximity-probe sistemi - bistvenega pomena za spremljanje turbinskih strojev pod API 670.
- Sprožitev dogodka: impulz lahko sproži zajem podatkov v določenem položaju gredi, sproži stroboskop za ogled ustavljenega gibanja ali kako drugače sinhronizirajte meritve z vrtenjem.
3. Pomembne specifikacije
Trije parametri določajo, ali bo senzor deloval v določeni namestitvi.
- Odzivni čas: od mikrosekund do milisekund, mora biti dovolj hiter za najvišjo izmerjeno hitrost. Gred pri 10 000 vrtljajih na minuto prehaja svojo oznako pri približno 167 Hz, zato mora biti odzivnost čistega impulza pod milisekundami.
- Razdalja zaznavanja: vsak model ima najmanjšo in največjo delovno razdaljo, ki se razlikuje glede na odbojnost tarče; senzorji z difuzijskim načinom običajno delujejo pri 50-300 mm.
- Vir svetlobe: vidna rdeča barva (630-670 nm) je enostavno usmeriti; infrardeči (850-950 nm) deluje bolje pri močni svetlobi okolja; laser zagotavlja močno usmerjen žarek, daljši doseg in natančnejše sprožanje.
4. Namestitev in nastavitev
Zanesljivo sprožanje je predvsem stvar skrbne montaže. Senzor mora biti usmerjen pravokotno na odbojno površino za najmočnejši signal, nastavljen na razdaljo, ki jo zahtevajo specifikacije, trdno nameščen, da vibracije ne morejo premakniti njegovega cilja, in zaščiten pred mehanskimi poškodbami. Prav tako pomembna je tudi sama tarča: odsevni trak namestite na primerno mesto na očiščeno površino gredi, zagotovite, da je natančno ena ocena na obrat (drugi odsevni element povzroči dvojno štetje) in potrdite, da je znak varen in da ne bo odletel pri hitrosti. Na koncu ga poravnajte tako, da ga usmerite v oznako, spremljajte indikator LED senzorja za stabilen signal, zaklenite položaj in preizkusite celoten obrat, da potrdite zanesljivo zaznavanje, preden se zanesete na odčitek.
5. Prednosti
Brezkontaktno optično načelo ima več prednosti:
- Brez mehanskega stika: brez trenja ali obremenitve na gredi, brez obrabe, varno delovanje brez vrtečih se delov in možnost uporabe pri vseh hitrostih.
- Neodvisnost materiala: Deluje tako na železnih kot neželeznih kovinah ter na plastiki, kompozitih in lesu - potrebuje le optični kontrast.
- Hitro in čisto odzivanje: primeren za aplikacije pri visokih hitrostih, saj proizvaja jasne digitalne impulze z natančnim časom.
6. Omejitve
Enako optično načelo nalaga nekaj omejitev, ki jih je treba upoštevati pri načrtovanju:
- Občutljivost na okolje: svetla svetloba iz okolice lahko moti, prah in oljna meglica na optiki pa poslabšata delovanje, zato je treba objektiv redno čistiti, v zahtevnih okoljih pa bo morda potrebno zaščitno ohišje.
- Uskladitev je ključnega pomena: Senzor mora biti ves čas usmerjen v cilj, vibracije ali premikanje pa ga lahko zmotijo - še en razlog za stabilno pritrditev.
- Ciljna odvisnost: prisoten mora biti odsevni znak ali predmet, spremembe odsevnosti vplivajo na odčitavanje, trak pa se lahko sčasoma odlepi.
Kadar je trajni optični sprejemnik nepraktičen, se inženirji pogosto odločijo za neoptične alternative, kot je npr. sonda za merjenje bližine (vrtinčnih tokov) odčitavanje ključavnice, ki ne potrebuje traku, nanjo pa ne vplivata umazanija ali svetloba.
7. Fotoelektrični senzorji pri praktičnem uravnoteženju polja
Pri prenosnih instrumentih je difuzijsko odbojni laserski tahometer standardno fazno tipalo, ker ne potrebuje nobene priprave gredi, razen traku s trakom. Na spletni strani Balanset-1A je opremljen s točno takšnim optičnim laserskim tahometrom: sproži se z majhnim koščkom odsevnega traku, deluje v širokem območju oddaljenosti in enkrat na obhod daje impulz, ki ga programska oprema potrebuje za izračun velikosti in kota vsakega korekcijska teža in preveriti preostala neuravnoteženost po popravku. Skratka, fotoelektrični senzor je zaradi hitrega odziva, neodvisnosti od materiala in brezkontaktnega delovanja idealen tahometer, ki dopolnjuje merilniki pospeška v celovit sistem za spremljanje stanja in uravnoteženje.
