Assma.ru

Ремонт и стройка
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Датчик вибрации своими руками

Предотвращаем аварии: датчик контроля вибрации мотора с передачей данных на смартфон по BLE

Типовая схема датчика мониторинга вибраций мотора, разработанная Texas Instruments, базируется на трехосевом аналоговом акселерометре, малошумящем усилителе, программируемом микроконтроллерном блоке с АЦП и беспроводном контроллере с BLE-интерфейсом. Схема может автономно работать от полугода до 25 лет (в зависимости от режима работы и задействования беспроводной части) и позволяет отслеживать состояние систем кондиционирования, холодильных установок насосов, бытовых и промышленных конструкций и сооружений для ранней профилактики аварийных ситуаций.

Основное предназначение датчиков в системах автоматизации – это индикация текущего состояния объекта управления, своевременное обнаружение и оповещение о внештатных ситуациях.

Развитие и миниатюризация вычислительной техники, а также удешевление датчиков позволяет внедрять предиктивные (предсказательные) методы технического обслуживания. Данные методы предназначены для определения состояния оборудования без вывода из эксплуатации. Их основная задача – предсказать, когда будет нужно провести то или иное техническое обслуживание, чтобы предотвратить приближающийся отказ оборудования.

Помимо аппаратных решений, компания предоставляет и программные ресурсы:

  • средства разработки программного обеспечения;
  • стеки протоколов;
  • примеры приложений.

2. Основные термины и определения принятые при виброизмерениях.

Виброметр — средство измерения физических величин линейной вибрации,состоящее из первичного вибропреобразователя и вторичного измерительного прибора (аппаратуры). Виброизмерительный преобразователь (вибропреобразователь, датчик вибрации) — измерительный преобразователь, предназначенный для выработки сигнала измерительной информации о значениях измеряемых параметров вибрации.

Пьезоэлектрический виброизмерительный преобразователь — виброизмерительный преобразователь, в котором под действием вибрации в пьезоэлементе возникает заряд.

Рабочий диапазон (диапазон измерений) виброметра — область значений измеряемого параметра вибрации, для которой нормированы допускаемые погрешности виброметра. Рабочий диапазон частот — область значений частот, в пределах которой нормирована погрешность средства измерения.

Основная погрешность в рабочем диапазоне амплитуд — некоторая величина, на которую отличается результат измерения параметра вибрации (виброскорость, виброускорение, виброперемещение) от истинного значения, определенная в середине диапазона рабочих частот (на базовой частоте).

Основная погрешность в рабочем диапазоне частот(неравномерность амплитудно-частотной характеристики) — то же, определенное при постоянном значении амплитуды вибрации и частотах в рабочем диапазоне.

Основная погрешность в рабочем диапазоне частот и амплитуд — погрешность виброметра, определяется вычислением в соответствии с МИ 1873-88 или ГОСТ Р 8.669-2009.

Область применения вибрационных извещателей

Вибрационные датчики различаются по принципу действия, поэтому область их применения также не совпадают.

Извещатели, использующие в качестве чувствительного элемента кабель, применяются как вибрационные средства обнаружения для охраны периметра любых объектов.

Это могут быть ограждающие сооружения аэродромов, электростанций, водозаборов, колоний и прочих организаций с ограниченным доступом.

Пьезоэлектрические датчики используются для защиты сейфов, банковских хранилищ и других помещений требующих особой охраны.

Их применяют и для предупреждения актов вандализма, устанавливая на витринах, окнах, телефонных шкафах, банкоматах.

Достоинства и недостатки

Преимуществами вибрационных датчиков являются:

  1. обнаружение нарушителей на ранней стадии;
  2. возможность контроля протяженных участков периметра кабельными сенсорами;
  3. низкие затраты на обеспечение безопасности длинных ограждающих конструкций;
  4. скрытность монтажа и использования;
  5. высокая чувствительность и помехозащищенность;
  6. точность определения зоны, в которой была попытка взлома или разрушения.

Недостатков связанных с принципом действия датчиков практически нет. Претензии можно предъявить только к конкретным моделям извещателей.

Конструкция вибрационного датчика

Если используется сенсорный кабель для охраны периметра, то конструкция представляет собой устройство из двух частей: чувствительного элемента в виде кабеля и обрабатывающего блока, представляющего собой электронный модуль, заключенный в пластиковую коробку.

Пьезокерамические извещатели выглядят как небольшие коробки, сенсор и блок обработки сигналов находятся в одном боксе.

Некоторые системы являются многопозиционными, когда обрабатывающий блок один, а сенсоров много.

Если датчики являются беспроводными, то они имеют модуль передачи информации по Wi-Fi или GSM.

Последние модели имеют микропроцессорный блок управления, который позволяет осуществлять цифровую обработку сигналов с использованием сложных алгоритмов, учитывающих не только частоту и амплитуду, но и спектр колебаний.

Принцип работы

По принципу действия сенсора извещатели делятся на:

  • оптические;
  • пьезоэлектрические;
  • трибоэлектрические.
Читать еще:  Чем покрыть крышу дома недорого и качественно

Оптические вибрационные датчики охранной сигнализации работают на базе эффекта Доплера. Устройство имеет лазерный излучатель и приемник.

Луч направляется на охраняемый объект, а отраженный сигнал воспринимается приемником.

При возникновении колебаний изменяется длина волны принимаемого излучения, что фиксируется устройством. Прибор имеет высокую точность, но достаточно дорог.

Подвидом оптических вибрационных извещателей являются оптоволоконные кабели. Они прокладываются вдоль протяженных охраняемых участков длиной до 2 км.

Луч, проходящий внутри стеклянной сердцевины, реагирует на любые вибрации, что изменяет показания сигнала на выходе. Оптоволокно используется как вибрационный кабель для охраны периметра.

Пьезоэлектрический чувствительный элемент датчика реагирует на деформацию. Он закреплен на упругих растяжках.

При вибрациях через них происходит воздействие на сенсор, который вырабатывает электрический заряд. Поэтому его крепят непосредственно на охраняемый объект.

При возникновении вибраций пьезоэлектрический преобразователь вырабатывает электрический ток пропорциональный колебаниям.

Он обрабатывается управляющим блоком, при превышении пороговых значений подается сигнал тревоги. Приборы данного вида значительно дешевле оптических извещателей.

Трибоэлектрические вибрационные датчики используют способность кабеля вырабатывать электроток при трении провода и оболочки друг об друга.

Деформация сенсора за счет вибрации или прикосновения вызывает выработку электрического тока, что фиксируется модулем обработки информации.

Его используют для охраны ограждающих поверхностей длиной до 500 м и называют виброкабель охраны периметра участка.

Особенности использования вибрационных датчиков

Монтировать вибрационные датчики нужно изнутри охраняемого объекта. Места монтажа должны быть безопасными с точки зрения случайного повреждения.

Для обнаружения нарушения периметра в зоне окон или других светопрозрачных элементов датчик может жестко фиксироваться прямо на стекло или окружающие ограждающие конструкции, если имеется плотный контакт с рамами.

При установке датчиков на двери не из сплошного массива, необходимо изнутри прибить к ним лист фанеры. Извещатель должен монтироваться на ней, обязательно рядом с замком.

Если стены обшиты гипсокартоном, то датчики нужно устанавливать на капитальных ограждающих поверхностях.

Для этого сверлится отверстие в стене, и сенсор устанавливается на стальном анкере.

Заключение

Системы вибрационного контроля после монтажа требуют дополнительной настройки под конкретные условия охраняемого объекта.

Поэтому в соответствии с инструкцией необходимо ввести необходимые параметры и провести требуемые операции.

Видео: Шорох 3 — Извещатель охранный с датчиком наклона

Входным параметром вихретокового датчика является величина зазора между торцом пробника и электропроводящим объектом. Величина измеряемого зазора составляет несколько миллиметров и зависит от диаметра катушки, заключенной в торце диэлектрического наконечника. Выходной сигнал, пропорциональный измеряемому зазору, может быть представлен в виде напряжения, тока или в цифровом формате (определяется типом системы наблюдения).

Для драйверов с выходным сигналом в виде напряжения указывают чувствительность (коэффициент преобразования зазора в электрический сигнал), которая в большинстве случаев составляет 8мв/мкм. Часто для сопряжения вихретокового датчика с типовыми системами мониторинга необходимо дополнительное преобразование выходного напряжения в формат 4-20мА токовой петли или в цифровой вид.

Устройства, сочетающие функции драйвера и дополнительного формирователя называют трансмиттерами.

005ГР. Адаптер для установки на грунт датчика вибрации

Предлагаемый адаптер 005ГР служит для установки вибропреобразователя на грунт. Он представляет из себя заостренный железный стержень длиной около 35 см и массой 1,05 кг. В верхней части стержня закреплены три пластины, которые составляют уголок. В каждой пластине есть шпилька для крепления датчика. Такая конструкция монтажной площадки позволяет проводить измерения при помощи трехканального датчика или с одновременным использованием трех одноканальных датчиков. Жесткая конструкция монтажной площадки обеспечивает отсутствие резонансов в диапазоне частот анализа вибрации согласно МИ ПКФ-16-029 и ГОСТ Р 53964-1010. Длина части стержня, находящейся в земле при измерениях, составляет 30 см, что обеспечивает жесткую механическую связь с грунтом.

Читать еще:  Чем отделать стены, если обои надоели

Схема подключения датчика вибрации SW-420 к плате Arduino Uno представлена на следующем рисунке.

Светодиод подключен к контакту D13. Модуль датчика вибрации SW-420 запитывается от контакта 5V платы Arduino. Выход модуля датчика вибрации подключен к контакту A5 платы Arduino.

На следующем рисунке представлена та же самая схема нашего проекта, но нарисованная с помощью программы fritzing – может быть для кого-нибудь она покажется более удобной.

Где применяются вибродатчики

  • Различные виды датчиков вибрации используются для измерения вибрационных параметров при лабораторных исследованиях и в диагностических системах. В зависимости от поставленной задачи, выбирают аппараты с различной чувствительностью.
  • Миниатюрные вибродатчики имеют чувствительность в диапазоне 0,5 мВ/g -33 мВ/g.
  • Приборы общего назначения (чувствительность порядка 100 мВ/g, частотный диапазон — 0,5 Гц-10кГц);
  • Датчики промышленного назначения — аппараты с чувствительностью в диапазоне 10 мВ/g -100 мВ/g; возможно взрывозащищенное исполнение.
  • Высокочувствительные датчики (свыше 500 мВ/g) используются для измерения колебаний инженерных конструкций и сооружений (механические и сейсмические вибрации).

Для датчиков вибрации характерны высокие показатели ударной стойкости и собственной частоты и низкое значение собственного шума. Большинство приборов поддерживают технологию TEDS (международный стандарт IEEE P1451.4), которая позволяет определять тип и технические характеристики устройства в автоматическом режиме.

Замечания касающиеся эксплуатации

Один из методов закрепления датчика — на холодную сварку:

Если с размещением периметральной сигнализации все просто, — достаточно чувствительный кабель надо закрепить по площади поверхности, за которой требуется контроль — то для точечной сигнализации существуют нюансы. К примеру, для полного обеспечения безопасности помещения, устанавливают вибрационный извещатель ограниченного радиуса действия только в комплексе с аналогичными, чтобы их зоны детектирования частично перекрывали друг друга. Кроме того, особое внимание уделяется местам наиболее вероятного проникновения — дверям, окнам, потолкам, витринам. Причем в каждом конкретном случае, размещение вибрационного извещателя производится в точках проблемных мест конструкций. К примеру, у окон чаще подвержена взлому рама, в части близкой к механизму открытия или ее петли, для дверей слабым звеном служит замок и пространство вокруг него.

Применение в транспортной сфере

Приборы данного типа определяют вибрации электродвигателей, высокий уровень которых непосредственно влияет на надежность двигателя, снижает надежность подшипников. Все виды нагрузок от вибрирующего ротора разрушают масляную пленку подшипников скольжения, приводят к появлению механических повреждений. Также подвержен разрушению подшипники качения, появление трещин, сколов, разрыв сепараторов приводит к выходу их из строя. Ускоряется изнашивание обмоток, вала, появляются трещин статора, возникают повреждения опорной рамы. Задача измерения уровня вибрационных процессов, их характера необходима для устранения причин, которых может быть множество:

  • Механическое повреждение. Это может быть неправильная центровка, неисправности и искривления, ослабление креплений, повреждения соединительной муфты, дефекты в сборке, дефект фундамента и опорной рамы.
  • Электромагнитное воздействие: неправильное соединение отдельных элементов, замыкания или обрывы в обмотках, неравномерный зазор воздуха, дисбаланс ротора, образование трещин, излишние зазоры, дефект самих подшипников.
  • Аэродинамические причины — в результате воздействия вентиляторов, расположенных на роторе.

Для предотвращения повреждений, измеряются показатели на всех подшипниках электродвигателей в 3 направлениях:

  • Вертикальном, в наивысшей точке подшипника
  • Горизонтально-поперечном, на уровне оси вала (перпендикулярно)
  • Горизонтально-осевом, на уровне оси вала.

Полученные показатели вибросокорости варьируются от 2.8 до 4.5 мм/с, в зависимости от числа оборотов (от 600 до 6000 об/мин).

Измерение проводится двумя способами: контактным и бесконтактным. Первый способ предполагает пьезоэлектрический датчик вибрации. Он устанавливается непосредственно на саму рабочую поверхность, например на подшипник. Наиболее предпочтительным в данном случае является резьбовое соединение. Необходимо учитывать, что штифт должен быть установлен в направлении вибрации. Не менее важным показателем является масса, которая должна быть не более 5% массы самого электродвигателя. Бесконтактным способом измерения проводятся с помощью вихретоковых датчиков или ультразвука. Проводить измерения лучше всего в режиме холостого хода для получения более точных результатов.

Читать еще:  Как поменять ручку на пластиковой двери

Варианты применения

Наиболее актуальным применение датчиков вибрации может быть реализовано в сфере охранной сигнализации различного назначения. За счет высокого уровня чувствительности такие устройства могут реагировать на вибрации широкого диапазона интенсивности, улавливая колебания во всех плоскостях. Благодаря простому способу подключения, датчики вибрации применяются для реализации самых разнообразных проектов:

  • Системы охраны;
  • Сигнализации;
  • Электронные замки;
  • Детекторы движения;
  • Противоугонные системы;
  • Сейсмостанции;
  • Детские игрушки;
  • Бытовые приборы;
  • Спортивный инвентарь.

Как сделать вибродвигатель своими руками

Для создания более плотной массы бетона в основах под дом и других конструкциях из него, используются вибромоторы погружного или поверхностного типа, мощность которых составляет от 1 до 1,5 кВт, работа в сети 220 В. Чертежи вибромотора можно найти в свободном доступе на просторах интернета. Для его изготовления необходимы:

  1. Ручки для направления, удерживания, переноса устройства.
  2. Электродвигатель необходимой мощи.
  3. Эксцентриковый дебаланс.
  4. Кабель питания.
  5. Основания нужных габаритов.

Также потребуется прут из метала нужной длины, пластина из метала диаметром примерно 60 мм. К торцу прута или арматуры крепится пластина при помощи сварки, другой торец нужно обточить таким образом, чтобы была возможность закрепить его в хвостовой зоне перфоратора.

Механизм способен уплотнять бетон при помощи вращательных и поступательных движений. Пузыри воздуха, которые образуются в бетоне, удаляются быстро и без проблем. Положение вибратора нужно изменять каждые 2-3 минуты.

Вибромотор на 220 Вольт своими руками

Вибродвигатель данного типа работает при помощи воздействия на бетон через опорную поверхность действующего элемента.

Оборудование

Чтобы его изготовить необходимо следующее оборудование:

  • перфоратор малых размеров;
  • электродрель.

Чтобы работа была качественной, хватит мощности на уровне 1–1,5 кВт.

Инструмент

Для конструкции с маневренным валом нужны:

  • дрель с электроприводом;
  • труба из нержавейки;
  • металлический трос в защитном кожухе;
  • ось из стали;
  • шарикоподшипники – 2 шт.

В трубе необходимо составить два подшипниковых узла, на внутренней обойме которых поставлен стержень из стали с эксцентриком.

Во время вращения вала появляется колебание насадки, и как результат, повышается плотность бетона.

Вибромотор своими руками для вибростола

Составляющие вибрационного стола:

  1. силовая металлическая конструкция наподобие рамы;
  2. столешница, зафиксированная на опорном станке;
  3. электропривод – вибродвигатель;
  4. пружины, которые нужны для взаимодействия площадки с рамой из стали;
  5. пульт управления, установлен на станке.

Плотность бетона достигается при соблюдении таких условий:

  1. понижение амплитуды вибрации;
  2. ритмичная вибрации площадки.

Чтобы этого достичь, нужно точно подогнать вес груза, установить координаты соединения привода, подобрать набор характеристик вибродвигателя. Мотор нужно аккуратно зафиксировать на раме механизма и подсоединить кабелем к пульту управления.

Один может устанавливаться на валу двигателя, а также функционировать автономно. Второй вариант предусматривает передачу крутящего момента при помощи ременной передачи.

Вибромотор на основе перфоратора

Он имеет простую конструкцию, изготавливается из таких деталей:

  • стержень из стали;
  • шайба торцевая.

Шайба крепится при помощи сварки в торце бруска, а его длина отвечает глубине формы. Работа устройства реализовывается при возвратно-поступательном ходе рабочего органа. Пика прикасается к дну на формы и влияет на бетонную массу, проявляя себя как ключ вибраций.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector