Пьезоэлектрический датчик вибрации в сейсмическом детекторе. Виброметр – простой прибор для измерения вибрации Сборник схем датчиков вибрации низковольтных

Виброметр – это прибор для измерения параметров вибрации: виброускорения, виброскорости, виброперемещения и частоты колебаний. Он простой в использовании и не требует специальной подготовки.

Выделяют две группы виброметров:

• для измерения вибрации вращающегося оборудования;
• для измерения вибрации, воздействующей на человека для целей охраны труда.

Виброметры для измерения вибрации вращающегося оборудования

«ДПК-Вибро» в руке

Виброметр измеряет и оценивает вибрацию агрегатов с вращающимися частями. Это - двигатели, насосы, вентиляторы, генераторы. Вибрация таких агрегатов повторяется с каждым оборотом вала.

Виброметры измеряют интегральное значение вибрации (одно число). Самое популярное значение – , так как существуют стандарты для определения состояния агрегата по СКЗ виброскорости. Это число пропорционально мощности сил, вызывающих вибрацию агрегата.

Чаще всего вибрация в виброметрах измеряется . Этот диапазон указан в ГОСТ и позволяет измерять одинаковое значение вибрации на разных приборах.

Виброметр – это очень полезный прибор для оценки состояния оборудования. Максимальное значение вибрации, при котором состояние агрегата считается аварийным . Значение задаётся в паспорте на агрегат или в ГОСТ ИСО 10816-1-97. "Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях". Сравнение текущей вибрации с нормой позволяет оценить состояние агрегата.

Измерение вибрации виброметром очень быстрое и не требует подготовительных работ. Можно измерить 100 агрегатов за смену с выдачей отчётов о состоянии оборудования на предприятии.

Значения вибрации, измеренные через некоторое время (например, через 1 месяц) позволяют строить прогноз развития вибрации и планировать сроки следующих ремонтов. Это даёт значительную экономию денег, по сравнению с плановыми ремонтами. Такая система планирования ремонтов используется в нашей программе Аврора-2000 .

Значение вибрации, измеренное виброметром можно использовать и для диагностики дефектов агрегата. Например, по СКЗ виброскорости отлично диагностируется расцентровка и небаланс . Состояние крепления к фундаменту тоже проще оценить виброметром. Виброметром даже можно балансировать агрегат не используя отметчик фазы (метод трех пусков с пробными массами).

При этом виброметры значительно дешевле виброанализаторов и проще в работе. Однако, для изучения сложных случаев дефектов необходим виброанализатор и опыт вибродиагностики.

Виброручка ViPen СКЗ виброскорости на экране

Современные виброметры дополнительно имеют режимы измерения спектров и сигналов, память для сохранения замеров и передачи их в компьютер, режим измерения по маршруту, датчики температуры, оборотов и ударных импульсов от подшипников качения.

В виброанализаторах всегда есть режим виброметра. Он делается программно и не удорожает изготовление прибора.

Внутренний и внешний датчик

Виброметры имеют внутренний датчик вибрации, встроенный в корпус прибора или внешний датчик, подключённый к прибору проводом. Внутренний датчик – это компактность прибора, а внешний датчик позволяет измерить вибрацию в труднодоступных местах.

Мы выпускаем виброметры:

ViPen – виброметр-ручка с оценкой состояния подшипников и температурой

Виброметр-К1 – простой виброметр. Предназначен для проведения измерения вибрации в размерности СКЗ виброскорости (мм/с) в стандартном диапазоне частот от 10 до 1000 Гц

ДПК-Вибро – компактный виброметр. Кроме вибрации, умеет оценивать состояние подшипников качения, показывать сигналы и спектры и даже хранить их и передавать в компьютер (правда, всего несколько штук)

– малогабаритный виброметр для контроля уровня вибрации с возможностью анализа сигналов и спектров. Уже устаревший, но всё ещё популярный прибор. Имеет встроенный в внешний датчик

Виброметры для измерения вибрации, воздействующей на человека

Измерение такой вибрации используется в сфере охраны труда. Приборы отличаются от приборов для измерения вибрации вращающегося оборудования. Они называются виброметры-шумомеры.

Прибор измеряет мощность вибрации за какой-то период времени, например, за рабочую смену, показывает мощность вибрации в полосах частот. Вибрация разных частот оказывает разное влияние на человека, поэтому используются нормирующие коэфициенты для частных полос. В дополнение шумомеры умеют измерять акустический шум на рабочем месте.

Предельные значения вибрации нормируется СанПиНами. Библиотеку этих нормативных документов можно найти на сайте НТМ-Защита:

Не хватает информации?

Я отвечу Вам и дополню статью полезной информацией.

в качестве датчиков вибрации радиолюбители часто используют пьезокерами- ческие излучатели серии ЗП, больше известные как звуковые «пищалки». Ошибки здесь нет. Пьезоизлучатели являются обратимыми приборами, т.е. они могут генерировать звук (основная функция) или улавливать внешние звуковые колебания (дополнительная функция).

Если корпус «пьезопищалки» жёстко закрепить на шасси исследуемого объекта, то любые щелчки, удары, вибрация будут преобразовываться в переменное или импульсное электрическое напряжение. Полезный сигнал обычно имеет малую амплитуду, поэтому между МК и пьезодатчиком ставят предварительный усилитель. Кроме усиления он играет роль буферной защиты, поскольку резкий и сильный удар по пьезопластине может вызвать короткий импульс очень большой амплитуды, способный повредить МК.

Вместо «пищалок» также используют высокочувствительные промышленные пьезодатчики, применяемые в охранных сигнализациях. Кроме того, в чулане или на чердаке может залежаться старый проигрыватель грампластинок. Его пьезоголовка тоже подходит для экспериментов как хороший высокоомный датчик.

На Рис. 3.31, а…к показаны схемы подключения датчиков вибрации к МК.

Рис. 3.31. Схемы подключения датчиков вибрации к МК {начало):

а) датчик вибрации НА! w МК соединяются между собой через двухкаскадный усилитель на транзисторах VT1, VT2. Резисторами R1, /? J устанавливают максимальную чувствительность датчика при отсутствии самовозбуждения усилителя;

б) транзисторный усилитель с диодным детектором, удваивающим амплитуду сигнала. Резистором /?/регулируют симметричность ограничения сигнала на коллекторе транзистора VT1\

в) аналогичнРис. 3.31, б, но с дополнительным транзисторным усилителем, с регулятором чувствительности /?2и с другими номиналами радиоэлементов;

г) резистором R1 подбирается рабочая точка транзистора VT1 по максимальной досто1юрно- сти срабатывания датчика вибрации НА 1 (например, если он слишком чувствительный);

Рис. 3.31. Схемы подключения датчико!^ вибрации к МК {окончание):

д) необычное применение телевизионной микросхемы DA 1 в качестве входного усилителя;

е) диоды VD1, KZ)2 защищают транзистор КГ/от всплесков напряжения пьезодатчика НА1, а также от электростатических разрядов. Резистором R1 задают оптимальный режим для АЦП;

ж) датчик для автомобильного стетоскопа. Диоды VDJ, К/)2ограничивают входной сигнал на уровне ±(0.7…0.9) В. Резистором /?2 выставляется рабочая точка АЦП МК примерно в середине передаточной характеристики. Доработка датчика НА 1 заключается в его утяжелении;

з) подключение пьезодатчика к быстродействующему компаратору DA1, имеющему «цифровой» выход с открытым коллектором. Напряжение входного сигнала должно быть не более 5 В;

и) Я/4/ -это вибродатчик музыкальной ударной установки. Питание микросхемы DAlw МК осуществляется от разных напряжений. Вместо пьезодатчика может без изменения схемотехники использоваться оптодатчик с перекрывающимся световым каналом;

к) резистором R! регулируют порог срабатывания сигнала отдатчика вибрации НА1.

Схема простого, но чувствительного датчика вибрации на ОУ LM358. Устройство наладки не требует и начинает работать сразу. Реагирует на шаги с расстояния в несколько метров.

Схема вибродатчика показана на рисунке ниже:

В качестве датчика используется плоский пьезоизлучатель от наручных часов либо похожий. Провод от центральной пластины пьезоэлемента подключается ко входу ОУ. Сам пьезоэлемент закрепляется на контролируемой поверхности. Для усиления чувствительности к основанию пьезоэлемента можно прикрепить небольшую пружинку с грузиком таким образом, чтобы пьезоэлемент работал на изгиб. В спокойном состоянии напряжение на неинвертирующем входе U1 на несколько милливольт ниже, чем на инвертирующем. Поэтому на выходе U1 (выв.1) присутсвует напряжение, близкое к 0 (лог.0). При появлении вибрации на выводе 3 ОУ появляется дополнительное напряжение, которое в сумме с постоянным напряжением от делителя R3-R1-R2 оказывается выше, чем на выводе 2. ОУ переключается, и на его выходе появляется напряжение, близкое к напряжению питания (лог. 1). Таким образом, на выходе датчика формируются прямоугольные импульсы в такт с вибрацией. Выходной сигнал подается на 2 контакт разъема J1.

Резистором R1 подбирается чувствительность датчика. Его номинал может колебаться от 0.33 Ом до 10 Ом. Чем меньше сопротивление - тем выше чувствительность. Кондерсатор С1 выполняет роль фильтра, исключая ложное срабатывание от одиночных импульсов. Резисторы R2 и R3 должны быть одинакового сопротивления от 1 до 3 кОм. Резисторы R4 и R5 тоже должны быть одинакового сопротивления от 47 до 200 кОм.

Датчик может питаться напряженим от 4 до 12 вольт. Резистор R6 ограничивает выходной ток в случае напряжения питания больше 5 вольт и чувствительной нагрузке на выходе. Выход датчика модет быть подключен к микроконтроллеру или транзистору, управляющему, например, реле. Также к выходу датчика может быть подключен светодиод или вольтметр.

Датчик может быть собран на печатной плате, чертеж которой представлен на рисунке:

Пьезолемент подключется через разъем слева. Провода к нему должны быть скручены между собой.

Данная статья описывает устройство сейсмического датчика-детектора представляющего собой чувствительный электронный узел, способного зафиксировать даже очень слабый уровень вибрации в земной коре.

В конструкции сейсмического детектора применен пьезоэлектрический датчик вибрации , который очень чувствителен к вибрациям и сотрясениям. Данную схему можно использовать для обнаружения сотрясений всевозможных объектов, вибраций происходящих в земной коре, либо как составную часть охранной системы.

Описание работы сейсмического детектора на пьезоэлементе

Как уже было сказано выше, основным элементом, который чувствителен к вибрациям, является простой зуммер (пьезоэлемент). Он довольно часто применяется в устройствах, предназначенных для обнаружения вибраций и сотрясений, к примеру, в охранной сигнализации для велосипеда. Преимуществом схемы является не только низкая цена, но и проста в монтаже датчика, зачастую просто путем приклеивания на контролируемой поверхность.

Микросхема DA1 — операционный усилитель типа LM741, предназначена для усиления слабых сигналов от пьезоэлемента. Усиленный сигнал с выхода операционного усилителя через резистор R6 поступает на базу транзистора VT1. В результате этого транзистор открывается и на входе 2 таймера NE555 появляется сигнал низкого уровня (менее 1/3 напряжения питания).

На таймере NE555 построен классический ждущий мультивибратор, который запускается по низкому сигналу на выводе 2. В результате запуска мультивибратора, на его выходе (вывод 3) появляется сигнал включающий зуммер (с встроенным генератором) и зажигается светодиод.

Продолжительность сигнала определяется элементами RC-цепи (R8 и С2). С указанными значениями на схеме, этот период составляет примерно 3 минуты. По истечении этого времени устройство переходит в исходное состояние.

На основе простого керамического пьезоэлектрического детектора можно собрать интересный и полезный модуль датчика физического воздействия, который может применяться на дверях, витринах и окнах для обнаружения вибраций и ударов.

Сам датчик удара (керамический пьезоэлектрический детектор) имеет «униморфную» диафрагму, которая состоит из пьезоэлектрического керамического диска, спаренного с металлическим диском. Датчик подает напряжение, пропорциональное ускорению удара или вибрации. Например, при 40 мВ/G получим около 2 В, если удар будет с ускорением 60 G.

В данном случае представлен низковольтный, низкотоковый модуль датчика физического воздействия на основе стандартного керамического пьезоэлектрического детектора, который заставляет цепь одновибратора (IC1) активировать кремниевый npn-транзистор. Выход с открытым коллектором этого транзисторного ключа можно подключить к внешней цепи сигнализации для дальнейшей работы с полученным сигналом. Поскольку потребление тока здесь очень мало (от 5 до 6 мА), саму схему можно питать от батарейки 3 В. При обнаружении физического воздействия одновибратор включит транзистор на время, определяемое RC-цепочкой, состоящей из R3 и C2.

Микросхема M74HC123 (IC1) является высокоскоростным двойным перезапускаемым КМОП-одновибратором с входами, защищенными от статического разряда и переходных скачков напряжения. Здесь имеются два входа пусковых импульсов, отрицательный фронт и положительный фронт. В данном случае используется только часть с положительным фронтом запуска (вывод 2). После запуска, выход на период времени, определяемым внешним резистором R3 и конденсатором С2, поддерживает моностабильного состояние.

Перевод сайт

   Благодарим Вас за интерес к информационному проекту сайт.
   Если Вы хотите, чтобы интересные и полезные материалы выходили чаще, и было меньше рекламы,
   Вы можее поддержать наш проект, пожертвовав любую сумму на его развитие.