Förstå fotoelektriska sensorer
Definition: Vad är en fotoelektrisk sensor?
Fotoelektrisk sensor är en optisk detekteringsanordning som använder en ljuskälla (LED, laser eller infraröd) och fotodetektor för att känna av närvaron, frånvaron eller positionen av föremål eller märken genom ljusöverföring, reflektion eller avbrott. I roterande maskintillämpningar fungerar fotoelektriska sensorer som varvräknare detektera axelrotationshastighet, ge tidspulser en gång per varv för fas referens i balansering, och aktivera nyckelfasor funktionalitet för kritiska maskinskyddssystem.
Fotoelektriska sensorer värderas för sin beröringsfria drift, snabba svarstid, immunitet mot magnetfält och förmåga att detektera icke-järnhaltiga material, vilket gör dem till mångsidiga verktyg för hastighetsmätning och positionsavkänning i alla typer av roterande utrustning.
Driftlägen
1. Envägsljus (motsatt läge)
- Konfiguration: Ljuskälla och mottagare i separata höljen mittemot varandra
- Upptäckt: Föremålet avbryter ljusstrålen mellan sändare och mottagare
- Räckvidd: Lång (möjliga meter)
- Tillförlitlighet: Högst (mest immun mot smuts, variationer i justering)
- Tillämpning: Knivräkning, objektdetektering på transportörer
2. Retroreflektivt läge
- Konfiguration: Emitter och mottagare i samma hölje, reflektor mittemot
- Upptäckt: Objektet avbryter den reflekterade ljusvägen
- Räckvidd: Måttlig (flera meter)
- Bekvämlighet: Enkelsidig installation
- Tillämpning: Delräkning, detektering av större objekt
3. Diffust reflektionsläge (vanligast för takometri)
- Konfiguration: Sändare och mottagare i samma hölje
- Upptäckt: Reflektion direkt från målytan
- Räckvidd: Kort (typiskt 5–500 mm)
- Inställning: Enkel peka-och-detektera
- Tillämpning: Reflekterande tejp detektering för hastighet/fas, laservarkometrar använder detta
Tillämpningar inom vibrationsövervakning
Hastighetsmätning
- Detektera reflekterande tejp eller axelegenskaper en gång per varv
- Räkna pulser för att beräkna varvtalet
- Kontinuerlig hastighetsövervakning
- Hastighetsverifiering under mätningar
Fasreferens
- En puls per varv definierar 0°-referens
- Avgörande för att balansera beräkningar
- Möjliggör faslåsta mätningar
- Synkroniserar orderspårning
Keyfasorfunktion
- Permanent installerad fotoelektrisk sensor som nyckelfasgivare
- Detekterar axelmärke, spår eller funktion vid varje varv
- Ger fasreferens för närhetsprobsystem
- Viktigt för övervakning av turbomaskiner (API 670)
Händelseutlösande
- Utlösa datainsamling vid specifika axelpositioner
- Utlösare stroboskop för stop-motion-visning
- Synkronisera mätningar med rotation
Specifikationer
Svarstid
- Mikrosekunder till millisekunder
- Måste vara tillräckligt snabb för högsta uppmätta hastighet
- Exempel: 10 000 varv/min = 167 Hz → behov < 1 ms svarstid för ren puls
Avkänningsavstånd
- Minsta och maximala driftsavstånd
- Varierar beroende på sensormodell och målreflektivitet
- Typiskt: 50–300 mm för diffust läge
Ljuskälla
- Synligt rött: Enkel justering, 630–670 nm
- Infraröd: Bättre i ljusa omgivningar, 850-950 nm
- Laser: Fokuserad stråle, längre räckvidd, mer exakt
Installation
Positionering
- Vinkelrätt mot den reflekterande ytan för bästa signal
- Lämpligt avstånd enligt specifikationerna
- Stabil montering (vibrationer kan påverka siktet)
- Skyddad mot mekanisk skada
Målförberedelse
- Applicera reflextejp på lämplig plats
- Rengör axelns yta först
- Säkerställ ett enda märke per varv
- Verifiera att märket sitter säkert och inte faller av
Inriktning
- Rikta sensorn mot det reflekterande märket
- Verifiera stabil signal (LED-indikator)
- Lås positionen när den är justerad
- Testa genom rotation för att verifiera tillförlitlig detektering
Fördelar
Kontaktlös
- Ingen friktion eller belastning
- Säker (ingen kontakt med roterande delar)
- Fungerar i alla hastigheter
- Inget slitage
Materiellt oberoende
- Arbetar på järnhaltiga och icke-järnhaltiga material
- Fungerar på plast, kompositer, trä
- Kräver endast optisk kontrast
Snabb respons
- Lämplig för höghastighetsapplikationer
- Rena digitala pulser
- Noggrann tidtagning
Begränsningar
Miljökänslighet
- Starkt omgivande ljus kan störa
- Damm och oljedimma på optiken försämrar prestandan
- Kräver regelbunden rengöring
- Kan behöva skyddande bostäder i tuffa miljöer
Kritisk justering
- Måste hålla siktet mot målet
- Vibrationer eller sättningar kan orsaka feljustering
- Kräver stabil montering
Målberoende
- Kräver reflekterande märke eller föremål
- Förändringar i reflektivitet påverkar prestandan
- Tejpen kan lossna
Fotoelektriska sensorer är mångsidiga optiska detekteringsenheter som är viktiga för beröringsfri hastighetsmätning och fasreferens vid vibrationsanalys och maskinövervakning. Deras kombination av snabb respons, materialoberoende och beröringsfri drift gör dem idealiska för varvräknare, och kompletterar vibrationssensorer i omfattande tillståndsövervaknings- och balanseringssystem.