Sensore piezoelettrico: definizione, vantaggi, come funzionano

Migliaia di produttori di elettronica moderni ricorrono ogni giorno alla tecnologia piezoelettrica nei loro prodotti, dai cellulari ai biglietti di auguri musicali e ai sensori di vibrazione. E mentre i dispositivi piezoelettrici sono ampiamente utilizzati da molti anni, l'infusione di capacità di Industrial Internet of Things (IIoT) ha anche reso il sensore piezoelettrico uno strumento potente che i team di manutenzione possono utilizzare per monitoraggio delle condizioni.

Un sensore piezoelettrico è installato su una macchina e misura cose come vibrazione, pressione, accelerazione o temperatura. Con uno di questi sensori di monitoraggio delle condizioni installato, i team di manutenzione possono rilevare guasti alla macchina ed eseguire analisi dei dati.

Cos'è la piezoelettricità?

I sensori piezoelettrici funzionano utilizzando un principio della fisica chiamato effetto piezoelettrico. Il termine piezoelettrico deriva dalla parola greca "piezein", che significa spremere o premere, e piezo, greco per "spingere". La piezoelettricità, chiamata anche effetto piezoelettrico, può essere semplicemente compresa attraverso un accenditore a fiamma utilizzato per accendere un fuoco in una griglia a gas o a carbone.

Quando si preme il grilletto e si sente lo schiocco, quel suono è creato da un martello a molla che colpisce un cristallo di quarzo o un materiale piezoelettrico artificiale. La pressione sul cristallo genera una carica elettrica, che provoca una scintilla che accende il gas, creando la fiamma.

Come funziona un sensore piezoelettrico

Un sensore piezoelettrico produce lo stesso effetto piezoelettrico dell'accenditore a fiamma, ma il segnale elettrico viene elaborato da un sistema di acquisizione dati. Ad esempio, Sensori di vibrazione wireless Azima Accel 310™ immettere i dati nel portale LIVE-Asset, una sorta di centro di comando per il monitoraggio delle condizioni.

In generale, un sensore piezoelettrico sfrutta l'effetto piezoelettrico per misurare variabili quali vibrazioni, pressione, accelerazione, temperatura, deformazione o variazioni di forza, convertendole in una carica elettrica.

I sensori di vibrazione wireless Azima Accel 310™ combinano un sensore piezoelettrico ad alta frequenza e analisi software approfondite per consentire ai team di manutenzione di utilizzare monitoraggio delle vibrazioni su asset critici per la produzione e analizzare costantemente le misurazioni delle vibrazioni.  

I sensori di vibrazione wireless Azima Accel 310™ combinano un sensore piezoelettrico ad alta frequenza e possono essere separati, misurati e analizzati. Tutte le macchine vibrano e hanno una specifica firma di vibrazione che rimane costante fino a quando non si verifica un problema. Analisi delle vibrazioni viene utilizzato per monitorare i livelli di vibrazione delle macchine ed esaminare gli schemi dei segnali per individuare tempestivamente eventuali problemi.

. Sensori di vibrazione wireless Azima Accel 310™ Raccoglie dati e aiuta i team di manutenzione a rilevare guasti alle macchine in base all'analisi delle vibrazioni, inclusi i quattro principali guasti, ovvero squilibrio, disallineamento, allentamento e danni ai cuscinetti. Questo sistema di allerta precoce consente ai team di manutenzione di identificare e valutare la gravità dei guasti e di agire rapidamente per evitare guasti e tempi di fermo macchina.

In poche parole, il Sensori di vibrazione wireless Azima Accel 310™:

• Monitora costantemente le condizioni dei macchinari a intervalli fissi
• Identifica un guasto particolare e l'elemento che lo causa
• Determina l'entità dei guasti della macchina
• Consente l'analisi dei dati e suggerisce i passaggi successivi

Quali settori utilizzano i sensori di vibrazione piezoelettrici?

Ce ne sono diversi tipi di sensori di vibrazione. Tuttavia, molti settori impiegano sensori di vibrazione piezoelettrici, tra cui l'industria aerospaziale, dei dispositivi medici, automobilistica e alimentare e delle bevande. Ecco alcuni esempi di come diversi settori applicano i sensori piezoelettrici.

Sensori di vibrazione per la produzione

I produttori di prodotti contano sul fatto che i loro macchinari rimangano attivi e funzionanti per produrre prodotti di qualità. I ​​sensori piezoelettrici misurano le vibrazioni causate da comuni problemi ai macchinari come squilibrio o guasti ai cuscinetti. Se questi problemi persistono, possono alla fine causare un difetto del prodotto. Con un rilevamento precoce dei guasti tramite un sistema di sensori di monitoraggio continuo delle vibrazioni, è possibile evitare difetti del prodotto. 

Sensori di vibrazione per Cibo e Bevande

I macchinari utilizzati per la lavorazione degli alimenti devono essere sanificati spesso per evitare la contaminazione microbica e garantire la sicurezza alimentare. I sensori piezoelettrici sono robusti e resistenti alla corrosione causata dall'uso ripetuto di prodotti chimici necessari per pulire le macchine.

Sensori di vibrazione per Aeronautico

Alcune aziende realizzano sensori piezoelettrici che possono essere incorporati nelle ali degli aeromobili per rilevare cambiamenti di vibrazione e possibili danni al materiale dell'ala in anticipo, anche mentre il guasto si verifica. La differenza di vibrazione causata dal cambiamento nell'ala attiva una notifica e-mail inviata a un professionista della manutenzione, consentendogli di prendere decisioni basate sui dati e di affrontare immediatamente problemi di sicurezza e problemi alle ali.

Sensori di vibrazione nei dispositivi medici

La sensibilità e il basso consumo energetico dei sensori piezoelettrici si sono rivelati utili per varie aziende che li hanno impiegati in applicazioni mediche. Ad esempio, alcune aziende utilizzano un sensore di vibrazione piezoelettrico in un pacemaker per monitorare e rilevare il livello di attività fisica esercitata da una persona, consentendo al pacemaker di adattarsi a un aumento o una diminuzione del movimento.

Sensori di vibrazione nelle automobili

I veicoli sono carichi di sensori, tra cui una varietà di sensori piezoelettrici. Un esempio del loro utilizzo è il rilevamento di ostruzioni di finestrini e porte elettriche, come una mano che ostacola la chiusura di un finestrino. Il sensore è in grado di riconoscere lo stress sul motore automatico causato dalla mano e invertirà l'azione del finestrino evitando danni o lesioni personali.

Sensore di vibrazione piezoelettrico fai da te

Al giorno d'oggi, i sensori piezoelettrici non sono solo per i professionisti. È possibile creare progetti fai da te (DIY) di sensori piezoelettrici utilizzando piattaforme elettroniche open source. Ad esempio, molti studenti e smanettoni realizzano sensori di vibrazione Arduino. Un'altra fonte divertente per progetti di sensori di vibrazione è Raspberry Pi, una fondazione che fornisce ai giovani computer economici e software gratuiti. L'attrezzatura li aiuta a costruire cose che utilizzano l'effetto piezoelettrico, come un sismometro di allerta terremoti, un rilevatore di scoiattoli o un pianoforte LEGO. 

I vantaggi dei sensori piezoelettrici nella manutenzione

Nel mondo della manutenzione, piezoelettrico monitoraggio delle condizioni I sensori sono tra i tipi di dispositivi più ampiamente utilizzati per la loro intrinseca resilienza e versatilità, tra cui la capacità di funzionare in ambienti difficili.

Il monitoraggio continuo delle condizioni di salute di un asset consente ai team di manutenzione di ridurre le letture manuali con strumenti di misurazione delle vibrazioni portatili. Inoltre, i tecnici possono accedere misurazione delle vibrazioni dati da remoto, ovunque si trovino, utilizzando un dispositivo mobile.

Rilevare tempestivamente i problemi delle macchine aiuta i team di manutenzione a prevenire tempi di fermo non pianificati e ad aumentare i tempi di attività. I ​​sensori di monitoraggio delle condizioni consentono inoltre ai responsabili della manutenzione di pianificare e programmare le attività di manutenzione in modo più accurato, garantire la disponibilità dei pezzi di ricambio, migliorare la produttività e prolungare la durata della macchina. 

In che modo un sensore piezoelettrico aumenta la sicurezza?

Le dimensioni ridotte del sensore di vibrazioni piezoelettrico Azima Accel 310™ ne consentono l'installazione su macchinari industriali in punti difficili da raggiungere. I tecnici possono ricevere dati da remoto dal sensore di vibrazioni Wi-Fi, riducendo gli spostamenti per controllare le apparecchiature e mantenendoli lontani da ambienti pericolosi. Questo consente loro di dedicare più tempo ad altri importanti interventi di manutenzione.

Sensore piezoelettrico per il monitoraggio delle vibrazioni

I sensori di vibrazioni wireless Azima Accel 310™ sono uno dei tanti strumenti di monitoraggio delle vibrazioni wireless Fluke Reliability. La configurazione del sensore è rapida. Bastano pochi minuti per inserire le informazioni sull'apparecchiatura e iniziare a ricevere dati sulle vibrazioni in tempo reale.

I sensori di vibrazione wireless Azima Accel 310™ trasmettono i dati al portale LIVE-Asset™. Il software di gestione delle risorse fornisce grafici di tendenza e viste dettagliate di tutte le macchine su un'unica dashboard. Grazie a misurazioni dettagliate delle vibrazioni, il tuo team può prendere decisioni basate sui dati.

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