מבוא

חיישני Velocity הם מרכיבים משוב חיוני במכונות כבדות, המאפשר ניטור מדויק של מהירויות רוטאליות ליניאריות על פני יישומים תובעניים כגון משלחי כרייה, מחפרים, טורבינות, ועיתונות גדולה. Accurate מהירות נתונים ניזונים ישירות לתוך לולאות בקרה ששולטות ל-torque, משככי כאבים, חינון, ו-Synronation. עם זאת, סביבות תרמיות טיפוסיות של פעולות תעשייתיות כבדות - מ-out-out-Out-Out-Out-Out-Out-Out-Outlook-Outlook-Out-Outlook-Outlook-Outlook-Outlook-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to

סוגים של חיישן Velocity במכונות כבדות

הבנת מגוון חיישני המהירות המשמשים מכונות כבדות היא חיונית כי כל סוג מציג רגישות תרמית ייחודית.

חיישן אינדוקמגנטי

חיישני איסוף אינדוקטיביים, כולל חיישנים משתנים (VR) וחיישנים מגנטיים של הול-אפקט, ליצור מתח או פרופורציה נוכחית למהירות של שיניים אדריגות או מטרות מגנטיות. חיישנים VR מסתמכים על מגנטי קבוע ו coil; הטמפרטורה משנה את ההתנגדות סלילית עדיין להציג את צפיפות השטף של מגנטי, שינוי הפלט של תזמון מרוקן ואפס-פעמי, לעתים קרובות משלב חיישנים עם לחץ חום משתנה.

קודים אופטיים

רוטארי וקודמים אופטיים ליניאריים משתמשים במקור אור LED ו photodetectors כדי לקרוא דיסק או קנה מידה. טמפרטורה משפיעה על עוצמת הרדיונטנסיבית של LED ואורך גל, תגובתו של photodetector, ואת ההתרחבות התרמית של יישומים או קנה מידה. incremental encoders, הרחבה לא חד-מינית יכול לגרום ל-סימטריהחובה, המוביל לקצבה, אך עם אפקטים מיוחדים.

מד"מים Piezoelectric עם אינטגרציה

בציוד כבד, מהירות נגזרת על ידי שילוב של פלט של amphzoelectric accelerometer. The Piezoelectric חומר הרגישות של מטען נדחות באופן משמעותי עם טמפרטורה - כמה משככי עיניים להראות שינויים של 10-15% מעל - 40 ° C ל + 125 ° C טווח. בנוסף, המטען של ההטיה הנוכחית והדליפה של שינוי התנגדות, גרימת ירידה נמוכה ואינטגרציה אלה הם ניטור של חיישנים נפוצים עבור רטט.

חיישנים לא חוקיים

מערכות מיקרו-אלקטרוניקה (MEMS) accelerometers וgyroscopes הפכו פופולרי יותר ויותר עבור מהירות estimation בציוד כבד נייד, כגון מחפרים וכלי רכב אוטומטיים מודרך. mMS הם מרוקנים מסיליקון, אשר יש גם התפשטות תרמית מוגדרת היטב, אבל המעגל על שבבים (CMOS) תערוכות עצמאיות מקשקשים וגורמים רבים של חום עדיין מתמזגים במהירות גבוהה, אך ורק ממכשירים מודרניים, אך ורק מטווח חום, אך ורק מטווח חום, עדיין נראה מ- 40 מעלות חום, אך ורק לאחר מכן, 000 מודרני, אך ורק ממתכת, אך ורק ממתכת, אך ורק מטווח חום, 000 מודרני, עדיין, עדיין, עדיין, אך ורק ממתכת, 000 חום, 000 חום, אך נראה כימותקמתאם כימותגמתאם כימותק, אך המעגל על ידי טמפרטורה גבוהה, 000 חום, 000 חום, 000 חום, עדיין, עדיין, עדיין, עדיין, עדיין, עדיין, אך ורק ממתכת, 000 חום, 000 חום, 000 חום, 000 חום, עדיין, עדיין מוגדר במהירות, אך עדיין, עדיין, עדיין, אך המעגל על ידי חום, 000 חום, 000 חום, עדיין, עדיין, 000 חום, עדיין, אך נראה כימותג

כיצד משתנים טמפרטורה משפיעים על ביצועי החיישנים

המנגנונים הפיזיים המקשרים את הטמפרטורה לשגיאות חיישן מהירות ניתן לחלק לאפקטים חשמליים, מכניים ואפקטים חד-פעמיים.כל מנגנון מתבטא אחרת בהתאם לסוג חיישן ולסביבה התפעולית.

שינויים בהתנגדות חשמלית וסימן ד'פסט

כמעט כל חומרי החיישן - מתכות, מוליכים למחצה, ו- ⁇ / ⁇ - לשנות את התכונות החשמליות שלהם עם טמפרטורה. בחיישנים VR, ההתנגדות נחושת עולה לינארית עם טמפרטורה של 0.0039 ⁇ / ⁇ / ° C. עלייה של הטמפרטורה של 50 מעלות צלזיוס יכול להגדיל את הדופק של קויל על ידי 20%, לחמצת את המעגל ולהפחית את חוויית הפלט במהירות במתח נמוך (Fset) עשוי לעתים קרובות להיות פולוס יחיד של 0.

התרחבות תרמית ומימון מכני

חיישנים של Velocity מסתמכים על פערים מכניים מדויקים והיערכות.לדוגמה, חיישן קרבה אינדוקטיבי המשמש לספירה הילוך-יותר בדרך כלל דורש פער של 0.5-2 מ"מ בין פני החיישן לבין קצה הציוד.אם החיישן (לעתים קרובות אלומיניום או נירוסטה) מתרחב בקצב שונה מאשר הדופק הגדל של 010 מעלות צלזיוס) או פיר, הפערים 1 מ"מ של 1 מ"מ יכול להפחית את המתח ה- 0.

אותות ל-Noise Ratio (SNR) Degradation

טמפרטורה מוגברת מעלה רעש תרמי (רעש ג'ונסון-ניקוויסט) בהתנגדות הפנימית של החיישן ואלקטרוניקה הקדמית של ה- RMS רעש על פני התנגדות הוא פרופורציה ל ⁇ (RT) חיישן אינדוקטיבי עם 1 k ⁇ coil ב 25 מעלות צלזיוס מייצרת - 4 nV / הרץ; בשעה 125 מעלות הרעש עולה - 4.6V / ⁇ , בעוד אותות נמוכים יותר, עלולים להיראות נמוך יותר, במהירויות נמוכות מאוד.

דוגמה: חיישן אינדוקטיבי במפרץ High-Temp Engine

שקול חיישן רתיעה משתנה ניטור מהירות crankshaft של מנוע דיזל גדול משאית כרייה.האופנוע תזמון תזמון יכול לעלות 120 מעלות צלזיוס במהלך ניתוח מתמשך.טמפרטורת סליל של החיישן עולה ל 130 מעלות צלזיוס, עלייה ההתנגדות מ 1000 ⁇ עד 1280 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

אירועים למכונות כבדות

שגיאות הנגרמות בטמפרטורות בחיישנים מהירים מתפשטות באמצעות מערכות בקרה ומממשקי מפעיל, המשפיעות הן על ביצועים והן על בטיחות.שלוש קטגוריות עיקריות של השלכות הן קריטיות.

השפעה על מערכות בקרת אבטחה סגורות

מכונות כבדות רבות משתמשות בבקרים פרופורציונלי-integral-derivative (PID) כדי להסדיר את המהירות המבוססת על מחזורי חיישן. גורם חסכוני מגובה טמפרטורה (למשל, דיווח 10 הרץ כאשר מהירות בפועל היא 10.5 ), גורם לבקר לעלות על כונן גבוה יותר מאשר צורך, פתרון של מערכת ההפעלה.

סיכונים בטיחותיים וגמישות

תקלות חיישן Velocity עקב השפעות טמפרטורה - או השפלה קבועה או טיפות לסירוגין - יכול להתפשר ישירות מעגלים בטיחות.לדוגמה, ניטור מהירות מותאמת בטיחות על הוגים ו cranes להשתמש חיישנים מחוסנים כדי להשוות קריאה.אם שני החיישנים סחף באותו כיוון בשל תנאים תרמיים משותפים, קופר בטיחות לא יכול לזהות את השגיאה עד שהוא עולה על פני הלהקה סובלנות, במהירות של 5%, כלומר, ירידה מהירה של כלי רכב אוטונומיים, כלומר, ירידה מהירה, ירידה מהירה, היא עלולה להפחית את המהירות של המכונית נמוכה יותר, כלומר, ירידה אוטומטית, היא ירידה של המכונית.

עלויות תחזוקה משופרות ועלויות תחזוקה מוגברת

כאשר מערכת הבקרה מקבלת נתונים לא נכונים מהירות, המכונות נאלצות לפעול מחוץ לפרמטרים המכניים וה הידראוליים האופטימליים שלה.לדוגמה, מחץ שפועל לאט מדי מצמצם את יעילות השימוש, תוך הפעלת עלייה מהירה מדי של אנרגיה על חלקים. שגיאות הקשורות לטמפרטורות יכולות גם להסוות שינויים הדרגתיים במצב מכני, כגון גרימת ירידה גורמת לתנודות קטנות.

טכניקות של מיגור ומילוי

מהנדסים פיתחו גישות מרובות למזער את השפעות הטמפרטורה על חיישני מהירות, החל עיצוב חיישן משופר כדי להתקין זהיר לוחות זמנים של קיטור קפדני.

עיצוב חיישנים עם טמפרטורה Compensation

חיישנים מודרניים לעתים קרובות להטביע דיודה אנלוגית או דיגיטלית. עבור חיישני אפקט הול, פיצוי מושג על ידי מדידת הטמפרטורה למות עם דיוודה תרמית על שבב על שבב והתאמה של ההתחלה ורווח בזמן אמת. חיישנים אינדוקטיביים עשויים לכלול סליל התייחסות או רשת ממתאם כי מבטלת שינויים התנגדות מתאימים (pazelectric accelerers) בשימוש במהירויות של גירוי מהיר, מטען עם אינדקס נמוך של טמפרטורה נמוכה (C) ולהפחית באופן משמעותי.

התקנת הפרקטיקה הטובה ביותר

התקנה נכונה יכולה להפחית באופן דרסטי את הלחץ התרמית על חיישנים.תרגול מפתח כוללים:

  • (ב) ,0) בידוד קדמוני (FLT:1) שימוש במלכודות או חזיונות עשויים מחומרים עם מוליכות תרמית נמוכה (למשל, נירוסטה פלדה או מקרמות) כדי להפחית את זרימת החום מהמכונה לחיישן.
  • (ב) ,0) שוקעות וזרימת אוויר (FeloLT:1), שבו היתרי חלל, מייחסים כיור חום פסיבי או אוויר קירור ישיר על גוף החיישן כדי למזער עלייה בטמפרטורות.
  • (בסביבות התחממות גבוהה:0) ,Radiationמגן.FLT:1, בסביבות התחממות גבוהה (למשל, ליד מפולות מאניפל), מגן על החיישן מפני חימום אינפרא אדום.
  • (ב) ⁇ (ב"ב) ,ב"ה) יש חיישנים מסוימים ששומרים על תרכובות אימפולסיביות אך חשמליות שמייצבות טמפרטורות פנימיות ולהפחית ⁇ תרמיים.
  • (ב) חיישנים הר הבית כדי להימנע מפטפטפטפטים ישירים או מתיסים של נוזלים חמים, וכבלים רגישים כלפי מטה כדי למנוע לחות בתוקפנות שיכולה להחמיר את השפעות הטמפרטורה.

פרוטוקולים ותחזוקת

קיטור קבוע הוא חיוני לתקן סחף ארוך טווח והזדקנות.עבור מכונות כבדות קיימות שתי גישות:

  • (FLT:0) ,Clibration.FLT:1 חיישנים הוסרו ונבדקו בתא טמפרטורה מבוקר בנקודות מרובות.זה מספק את הדיוק הגבוה ביותר, אך דורש זמן השבתה מתוכנן.
  • (FLT:0) אימות נבחרות.FLT:1eur מערכות בקרה מסוימות כוללות מדידה מהירה (למשל, ממטר או GPS) שיכולה לחצות את חיישן המהירות העיקרי במהלך המבצע.

עבור יישומים קריטיים, תרגול מומלץ הוא לקבוע את ההסגרה לפחות כל שישה חודשים, או לאחר אירוע תרמי משמעותי כגון אש, פיצוץ, או התמוטטות ממושכת בקור קיצוני.

מקרה מחקר: Mining Conveyor Belt Speed Sensors

במכרות נחושת, חיישני מהירות החגורה לא היו כושלים במהלך חודשי הקיץ החמים.החיישנים היו מתגי קרבה אינדוקטיביים שהוצבו ליד גלגל הזנב. טמפרטורות אמביאנט הגיעו 45 מעלות צלזיוס, אך קרינה סולארית וחום מהעומס החגורהי העלו את טמפרטורת החיישן ל- 70 מעלות צלזיוס, לאחר שניתוח החיישנים של מעבר לא-41 (מ"מ) צנח ב- 70 מעלות צלזיוס בגלל שהתגבר על ידי עצירות מגובה של כוח מגובהומטר וצמצום של 40 מ-4%) וצמצום של לחץ אווירי לחץ אווירי.

כיוונים עתידיים: חיישנים חכמים ושילוב IoT

המגמה כלפי חיישנים חכמים בתעשייה 4.0 מציעה יכולות מבטיחות לטיפול באפקטים של טמפרטורה.חיישנים מהירים חכמים משלבים כיום מיקרובקרים מקומיים שמאגדים את אות הגלם, ליישם פולינומיסים מאוחסנים, ולתקשר במהירות נתונים על אוטובוסים דיגיטליים (למשל, IO-Link, CANopen) חיישנים אלה יכולים לייעל מהירות עם דיוק של ±0.1% על טווח טמפרטורה רחב, הרבה יותר מאשר חיישנים אנלוגיים, בנוסף לחיישנים משולבים בתוך מערכת החיים החיזוי.

פלטפורמות ניתוח מבוססות ענן יכולות לצבור נתונים טמפרטורה ומהירות ממכונות מרובות לזהות דפוסים - למשל, אשר שינויים או עונות לגרום ללחץ התרמית הגדול ביותר. אלגוריתמי תחזוקה חיזוי לאחר מכן מומלץ להחליף לפני כישלונות בפועל להתרחש. כמחשוב קצה הופך להיות יותר מסוגל, בזמן אמת פיצוי באמצעות מודלים של למידת מכונה עשוי להחליף תיקונים פולינומיים קבועים, להסתגל לדינמיקה מתקדמת ומתפתחת.

לקריאה נוספת על טכניקות פיצוי טמפרטורה עבור חיישני MEMS, ראה את ה-FLT:0 (Analog מכשירים יישום NoteveFLT:1 ; עבור סקירה של השפלה קודר, קבוצת המחקר להנדסה של MIT פרסמה מחקר מקיף על אפקטים תרמיים בקודמים אופטיים (FLT:2example ResearchFLT 3 לבסוף).

מסקנה

וריאציות טמפרטורה הן אחד הגורמים הנפוצים ביותר להדהים את הביצועים של חיישני מהירות במכונות כבדות.בין אם באמצעות שינויים בהתנגדות חשמלית, התרחבות מכנית או רעש מוגבר, אפקטים תרמיים יכולים להציג שגיאות כי קזק לתוך חוסר יעילות, סכנות בטיחות, ונזקי ציוד.על ידי הבנת פרצות ספציפיות של כל סוג חיישן - אלקטרומגנטי, אופטי, אדמפואלקטרי, ומנופי - מהנדסים - יכולים לבחור חיישנים מתאימים יותר, ליישם את התרגילים הדיגיטליים, ולהגבילים, ולהגבילים, באופן קבוע, באופן קבוע, כדי להבטיח את התרגילים המודרניים, ומאובטחים, ומאובטחים, ומאובטחים, ומאובטחים יותר, כדי להבטיח את המשתנים, כדי להבטיח את המשתנים, חיישנים מתקדמים יותר, חיישנים מתקדמים יותר, חיישנים מתקדמים יותר, חיישנים מתקדמים יותר, חיישנים מתקדמים יותר, חיישנים מתקדמים יותר, חיישנים מתקדמים יותר, חיישנים, חיישנים, חיישנים מהירים יותר, חיישנים מתקדמים יותר, חיישנים מהירים יותר, חיישנים מאובטחים, ומאובטחים, חיישנים מאובטחים, חיישנים מאובטחים, כדי להבטיח חיישנים, חיישנים מהירים יותר, חיישנים, חיישנים, חיישנים מהירים יותר, חיישנים מהירים יותר, חיישנים, חיישנים מאובטחים, ו