Capteur piézoélectrique : définition, avantages et fonctionnement

Des milliers de fabricants d'électronique moderne utilisent quotidiennement la technologie piézoélectrique pour leurs produits, des téléphones portables aux cartes de vœux musicales, en passant par les capteurs de vibrations. Si les dispositifs piézoélectriques sont largement utilisés depuis de nombreuses années, l'intégration des fonctionnalités de l'Internet industriel des objets (IIoT) a également fait du capteur piézoélectrique un outil puissant pour les équipes de maintenance. surveillance de l'état.

Un capteur piézoélectrique est installé sur une machine et mesure des paramètres tels que les vibrations, la pression, l'accélération ou la température. Grâce à l'installation de ces capteurs de surveillance d'état, les équipes de maintenance peuvent détecter les défauts de la machine et analyser les données.

Qu'est-ce que la piézoélectricité ?

Les capteurs piézoélectriques fonctionnent selon un principe physique appelé effet piézoélectrique. Le terme piézoélectrique vient du grec « piezein », qui signifie presser, et de « piezo », qui signifie « pousser ». La piézoélectricité, également appelée effet piézoélectrique, se décrit simplement par l'intermédiaire d'un allume-flamme utilisé pour allumer un feu dans un barbecue à gaz ou à charbon.

Lorsque vous appuyez sur la gâchette et entendez un claquement sec, ce bruit est produit par un marteau à ressort frappant un cristal de quartz ou un matériau piézoélectrique artificiel. La pression sur le cristal génère une charge électrique, provoquant une étincelle qui enflamme le gaz et crée la flamme.

Comment fonctionne un capteur piézoélectrique

Un capteur piézoélectrique produit le même effet piézoélectrique qu'un allumeur de flamme, mais le signal électrique est traité par un système d'acquisition de données. Par exemple, le Fluke 3563 Analysis Capteur de vibration alimente le portail LIVE-Asset en données, une sorte de centre de commande pour la surveillance de l'état.

En général, un capteur piézo utilise l'effet piézoélectrique pour mesurer des éléments tels que les vibrations, la pression, l'accélération, la température, la contrainte ou les changements de force en les convertissant en charge électrique.

Le capteur de vibrations Fluke 3563 combine un capteur piézoélectrique haute fréquence et des analyses logicielles perspicaces pour permettre aux équipes de maintenance d'utiliser surveillance des vibrations sur les actifs critiques pour la production et analyser en continu les mesures de vibrations.  

Le marteau/excitateur du capteur piézo Fluke 3563 est remplacé par des formes d'ondes vibratoires, qui peuvent être séparées, mesurées et analysées. Toutes les machines vibrent et possèdent une signature vibratoire particulière qui reste constante jusqu'à ce qu'un problème survienne. Analyse des vibrations est utilisé pour surveiller les niveaux de vibration des machines et examiner les modèles dans les signaux pour détecter les problèmes à un stade précoce.

Le Fluke 3563 Capteur de vibration Collecte des données et aide les équipes de maintenance à détecter les défauts des machines grâce à l'analyse des vibrations, notamment les quatre principaux défauts : déséquilibre, désalignement, desserrage et dommages aux roulements. Cette alerte précoce permet aux équipes de maintenance d'identifier et d'évaluer la gravité des défauts et d'agir rapidement pour éviter les pannes et les temps d'arrêt des machines.

En un mot, le capteur de vibrations d'analyse Fluke 3563 :

• L'état des machines est surveillé en permanence à intervalles fixes
• Identifie un défaut particulier et l'élément à l'origine du défaut
• Détermine l'étendue des défauts de la machine
• Permet l'analyse des données et suggère les prochaines étapes

Quelles industries utilisent des capteurs de vibrations piézoélectriques ?

Il existe un certain nombre de types de capteurs de vibrationsCependant, de nombreux secteurs utilisent des capteurs de vibrations piézoélectriques, notamment l'aérospatiale, les dispositifs médicaux, l'automobile et l'agroalimentaire. Voici quelques exemples d'application des capteurs piézoélectriques dans différents secteurs.

Capteurs de vibrations pour la fabrication

Les fabricants de produits dépendent du bon fonctionnement de leurs machines pour produire des produits de qualité. Les capteurs piézoélectriques mesurent les vibrations causées par des problèmes courants de machines, comme un déséquilibre ou un défaut de roulement. Si ces problèmes persistent, ils peuvent entraîner un défaut du produit. Grâce à une détection précoce des défauts grâce à un système de capteurs de surveillance continue des vibrations, il est possible d'éviter les défauts de produit. 

Capteurs de vibrations pour Industrie des produits alimentaires et des boissons

Les machines utilisées pour la transformation des aliments doivent être désinfectées régulièrement afin d'éviter toute contamination microbienne et de garantir la sécurité alimentaire. Les capteurs piézoélectriques sont robustes et résistent à la corrosion causée par l'utilisation répétée de produits chimiques nécessaires au nettoyage des machines.

Capteurs de vibrations pour Industrie aerospatiale

Certaines entreprises fabriquent des capteurs piézoélectriques intégrés aux ailes d'avion afin de détecter rapidement les variations de vibrations et les éventuels dommages matériels, même en cas de panne. La différence de vibration provoquée par le changement de l'aile déclenche l'envoi d'une notification par courriel à un professionnel de la maintenance, lui permettant ainsi de prendre des décisions éclairées et de traiter immédiatement les problèmes de sécurité et les problèmes d'aile.

Capteurs de vibrations dans les dispositifs médicaux

La sensibilité et la faible consommation énergétique des capteurs piézoélectriques se sont avérées utiles à diverses entreprises qui les utilisent dans des applications médicales. Par exemple, certaines entreprises utilisent un capteur de vibrations piézoélectriques dans un stimulateur cardiaque pour surveiller et détecter le niveau d'activité physique d'une personne, permettant ainsi au stimulateur de s'adapter à une augmentation ou une diminution des mouvements.

Capteurs de vibrations dans les voitures

Les véhicules sont équipés de capteurs, notamment de capteurs piézoélectriques. Ils permettent notamment de détecter les obstacles aux portes et aux lève-vitres électriques, comme une main qui gêne la fermeture d'une vitre. Le capteur détecte la contrainte exercée sur le moteur automatique par la main et inverse le mouvement de la vitre, évitant ainsi tout risque de blessure.

Capteur de vibrations piézoélectriques DIY

De nos jours, les capteurs piézoélectriques ne sont plus réservés aux professionnels. Il est possible de créer soi-même des capteurs piézoélectriques grâce à des plateformes électroniques open source. Par exemple, de nombreux étudiants et bricoleurs fabriquent des capteurs de vibrations Arduino. Raspberry Pi, une fondation qui fournit aux jeunes des ordinateurs abordables et des logiciels gratuits, est une autre source intéressante de projets de capteurs de vibrations. Cet équipement leur permet de construire des objets utilisant l'effet piézoélectrique, comme un sismomètre d'alerte sismique, un détecteur d'écureuils ou un piano LEGO. 

Les avantages des capteurs piézoélectriques en maintenance

Dans le monde de la maintenance, les composants piézoélectriques surveillance de l'état Les capteurs sont l’un des types d’appareils les plus utilisés en raison de leur résilience et de leur polyvalence inhérentes, notamment leur capacité à fonctionner dans des environnements difficiles.

La surveillance continue de l'état de santé d'un actif permet aux équipes de maintenance de réduire les relevés manuels grâce à des instruments de mesure des vibrations portables. Les techniciens peuvent également accéder à ces données. mesure des vibrations données à distance, où qu'ils se trouvent, à l'aide d'un appareil mobile.

Détecter les problèmes de machines en amont permet aux équipes de maintenance d'éviter les temps d'arrêt imprévus et d'augmenter la disponibilité. Les capteurs de surveillance de l'état permettent également aux responsables de maintenance de planifier et d'ordonnancer les interventions avec plus de précision, de garantir la disponibilité des pièces de rechange, d'améliorer la productivité et de prolonger la durée de vie des machines. 

Comment un capteur piézo augmente-t-il la sécurité ?

Grâce à sa petite taille, le capteur de vibrations piézo Fluke 3563 peut être placé sur des machines industrielles dans des endroits difficiles d'accès. Les techniciens peuvent recevoir les données à distance du capteur de vibrations Wi-Fi, réduisant ainsi les déplacements pour vérifier les équipements et les préservant des environnements dangereux. Ils peuvent ainsi se concentrer sur d'autres tâches importantes de maintenance des équipements.

Capteur piézoélectrique pour la surveillance des vibrations

Le capteur de vibrations d'analyse Fluke 3563 est l'un des nombreux outils de surveillance des vibrations sans fil Fluke Reliability. La configuration du capteur est rapide : quelques minutes suffisent pour saisir les informations de l'équipement et recevoir des données de vibrations en temps réel.

Le capteur Fluke 3563 transmet les données au portail LIVE-Asset™. Ce logiciel de gestion des actifs fournit des graphiques de tendances et des vues détaillées de toutes vos machines sur un tableau de bord unique. Grâce à des mesures de vibrations détaillées, votre équipe peut prendre des décisions fondées sur des données.

Prêt à lancer un programme de surveillance de l’état ? Parlez à un spécialiste.