Разумевање фотоелектричних сензора
A фотоелектрични сензор је оптички детектор који спаја извор светлости — LED, ласер или инфрацрвени емитер — са фотодетектором како би открио присуство, одсуство или положај објекта или ознаке путем преноса, рефлексије или прекида светлости. У раду са ротирајућим машинама ови сензори најчешће делују као тахометриони откривају карактеристику вратила једном по кругу да би измерили брзину, обезбеђују тајм-пулс по револуцији који даје фаза референца за балансирање, и обезбедити кључни фазор функционалност за системе заштите критичних машина.
Њихова привлачност лежи у бесконтактном раду, веома брзом одзиву, имунитету на магнетно поље и способности да детектују обојене метале. Та комбинација их чини свестраним алатима за мерење брзине и положаја у готово свим врстама ротирајуће опреме — и основу оптички тахометри и ласерски тахометри користи се у преносивим комплетима за балансирање.
1. Начини рада
Фотоелектрични сензори долазе у три конфигурације детекције, које се разликују по томе где се емитер и пријемник налазе и како циљ утиче на пут светлости.
Пролазни зрак (супротни режим)
Извор светлости и пријемник налазе се у одвојеним кућиштима окренути један према другом, а детекција се врши када циљ прекине зрак који прелази преко јаза. Домет је велики — могући су метри — а поузданост је највиша од свих режима, будући да је најотпорнији на прљавштину и померање поравнања. Типичне примене су бројање листова и детекција предмета на транспортерима.
Ретрорефлективни режим
Емитер и пријемник деле једно кућиште, са рефлектором монтираним супротно; циљ се детектује када прекине пут рефлектованог светла. Домет је умерен (неколико метара), а једнострана инсталација је практична, погодна за бројање делова и детекцију већих објеката.
Дифузни рефлектујући режим — уобичајен избор за тахометрију
Поново емитер и пријемник деле кућиште, али овде сензор чита светлост која се директно одбија од површине циља. Домет је кратак — обично 5–500 мм — а подешавање је једноставна операција усмеравања и детекције. Ово је режим који се користи за пријем рефлектујућа трака за мерење брзине и фазе и принцип по којем раде ласерски тахометри.
2. Примене у праћењу вибрација
Унутар Анализа вибрација исти сензор обавља неколико различитих улога:
- Мерење брзине: детектовањем рефлектујуће траке или карактеристике осовине једном по револуцији и бројањем пулсова, инструмент израчунава RPM, непрекидно прати брзину и проверава је током мерења.
- Референца фазе: пулс који се јавља једном по револуцији дефинише нулту тачку (0°) која је кључна за прорачуне балансирања, омогућава фазно-локиране мерења и синхронизацију праћење поруџбине.
- Функција Keyphasor: стално инсталиран фотоелектрични сензор може да служи као кључни фазор, детектујући ознаку осовине, прорез или карактеристику при сваком обртају како би обезбедио фазну референцу за проксимити-проба системи — неопходни за надгледање турбомшинерије под АПИ 670.
- Окидање догађаја: пулс може да покрене прикупљање података у одређеном положају вратила, покрене а стробоскоп за посматрање у замрзнутом стању, или на други начин синхронизовати мерења са ротацијом.
3. Спецификације које су важне
Три параметра одређују да ли ће сензор исправно радити у датој инсталацији.
- Време одзива: Од микросекунди до милисекунди, мора бити довољно брз за највећу измерену брзину. Вртећи се на 10.000 обртаја у минути, вратило пролази своју ознаку при отприлике 167 Hz, па чист импулс захтева одговор у подмилисекундном року.
- Даљина детекције: Сваки модел има минимално и максимално радно растојање које варира у зависности од рефлективности циља; сензори дифузног режима обично раде на растојању од 50–300 мм.
- Извор светлости: видљиво црвено (630–670 nm) је лако нишанити; инфрацрвени (850–950 nm) боље функционише у јарком амбијенталном светлу; а ласер даје уске сноп, већи домет и прецизније окидање.
4. Инсталација и подешавање
Поуздано активирање углавном је питање пажљивог постављања. Сензор треба усмерити правоугао на рефлектујућој површини за најјачи сигнал, поставите на удаљености коју захтевају његове спецификације, чврсто монтирајте тако да вибрације не могу променити његово усмеравање и заштитите од механичких оштећења. Сам циљ је подједнако важан: нанесите рефлектујућу траку на одговарајућој локацији на очишћеној површини осовине, обезбедите да постоји тачно један знак по револуцији (друга рефлектујућа карактеристика изазива двоструко бројање), и уверите се да је ознака сигурно причвршћена и да неће одлетети при великој брзини. На крају, поравнајте тако што ћете циљати на ознаку, пратите ЛЕД индикатор сензора за стабилан сигнал, закључајте положај и тестирајте кроз целу ротацију да бисте потврдили поуздану детекцију пре него што се ослоните на очитавање.
5. Предности
Бесконтактни оптички принцип доноси неколико предности:
- Нема механичког контакта: без трења или оптерећења на вратилу, без хабања, безбедан рад, далеко од ротирајућих делова и употребљив при било којој брзини.
- Материјална независност: Ради подједнако на гвозденим и обојеним металима, као и на пластикама, композитима и дрвету — све што му је потребно јесте оптички контраст.
- Брз, чист одговор: погодан за апликације високог брзинског режима, производи оштре дигиталне импулсе са прецизним тајмингом.
6. Ограничења
Исти оптички принцип намета неколико ограничења која вреди узети у обзир при планирању:
- Еколошка осетљивост: јако амбијентално светло може да омета, док прашина и уљана магла на оптици погоршавају перформансе, па сочиво захтева периодично чишћење и можда ће му бити потребан заштитни кућиште у суровим условима.
- Усклађеност је критична: сензор мора да одржи нишан на циљу, а вибрација или слегање могу га скренути — још један разлог за стабилно монтирање.
- Зависност од циља: Мора бити присутан рефлектујући знак или предмет, промене у рефлективности утичу на очитавање, а трака временом може да се одлепи.
Када је трајни оптички пикап непрактичан, инжењери често прибегавају неоптичким алтернативама као што је проксимити (пулсно-струјна) сонда читање шине, којој није потребна трака и која није под утицајем прљавштине или светла.
7. Фотоелектрични сензори у практичном пољном балансирању
На преносивом инструменту дифузно-рефлексни ласерски тахометар је стандардни фазни детектор управо зато што не захтева никакву припрему осовине осим траке лепљиве траке. Балансет-1а Испоручује се управо са овим типом оптичког ласерског тахометра: активира се малим комадом рефлектујуће траке, ради у широком распону удаљености и испоручује импулс који се јавља једном по револуцији, а који софтвер треба да израчуна величину и угао сваког корекциона тежина и да потврди преостали дисбаланс након корекције. Укратко, брз одговор фотоелектричног сензора, независност од материјала и бесконтактно дејство чине га идеалним тахомером, допуњујући Акцелерометри у комплетном систему за праћење стања и балансирање.
