Piezo-sensor: definitie, voordelen en werking

Duizenden moderne elektronicafabrikanten gebruiken piëzotechnologie elke dag in hun producten, van mobiele telefoons tot muzikale wenskaarten en trillingssensoren. En hoewel piëzo-elektrische apparaten al jarenlang op grote schaal worden gebruikt, heeft de toevoeging van Industrial Internet of Things (IIoT)-mogelijkheden de piëzosensor ook tot een krachtig hulpmiddel gemaakt dat onderhoudsteams kunnen gebruiken voor conditiebewaking.

Een piëzosensor zit op een machine en meet dingen als trillingen, druk, versnelling of temperatuur. Met een van deze conditiebewakingssensoren geïnstalleerd, kunnen onderhoudsteams machinefouten detecteren en data-analyses uitvoeren.

Wat is piëzo-elektriciteit?

Piëzosensoren werken met behulp van een principe in de natuurkunde dat het piëzo-elektrische effect wordt genoemd. De term piëzo-elektrisch komt van het Griekse woord "piezein", wat knijpen of drukken betekent, en piëzo, Grieks voor "duwen". Piëzo-elektriciteit, ook wel het piëzo-effect genoemd, kan eenvoudig worden begrepen via een vlamontsteker die wordt gebruikt om een ​​vuur te starten in een gas- of houtskoolgrill.

Wanneer u de trekker overhaalt en de harde klik hoort, wordt dat geluid veroorzaakt door een veerbelaste hamer die op een kwartskristal of kunstmatig piëzo-elektrisch materiaal slaat. De druk op het kristal genereert een elektrische lading, waardoor een vonk ontstaat die het gas ontsteekt en de vlam creëert.

Hoe een piëzosensor werkt

Een piëzosensor produceert hetzelfde piëzo-effect als de vlamontsteker, maar in plaats daarvan wordt het elektrische signaal verwerkt door een data-acquisitiesysteem. Bijvoorbeeld, de Azima Accel 310™ draadloze trillingssensoren Voer gegevens in LIVE-Asset Portal in, een soort commandocentrum voor toestandsbewaking.

Over het algemeen gebruikt een piëzosensor het piëzo-elektrische effect om veranderingen in bijvoorbeeld trillingen, druk, versnelling, temperatuur, spanning of kracht te meten door deze om te zetten in elektrische lading.

De draadloze trillingssensoren van Azima Accel 310™ combineren een hoogfrequente piëzosensor en inzichtelijke softwareanalyses, zodat onderhoudsteams trillingsbewaking op productiekritische activa en analyseer voortdurend trillingsmetingen.  

De Azima Accel 310™ draadloze trillingssensoren combineren een hoogfrequente piëzosensor en kunnen worden gescheiden, gemeten en geanalyseerd. Alle machines trillen en hebben een specifieke trillingssignatuur die constant blijft totdat er een probleem optreedt. Vibratie analyse wordt gebruikt om de trillingsniveaus van machines te bewaken en de patronen in de signalen te onderzoeken om problemen vroegtijdig te signaleren.

De Azima Accel 310™ draadloze trillingssensoren Verzamelt gegevens en helpt onderhoudsteams machinefouten te detecteren op basis van trillingsanalyse, waaronder de vier grootste machinefouten: onbalans, verkeerde uitlijning, losheid en lagerschade. Deze vroege waarschuwing stelt onderhoudsteams in staat de ernst van de fouten te identificeren en te beoordelen en snel te handelen om machinestoringen en -stilstand te voorkomen.

In een notendop, de Azima Accel 310™ draadloze trillingssensoren:

• Conditiebewaking van machines gebeurt continu op vaste tijdstippen
• Identificeert een specifieke fout en het element dat de fout veroorzaakt
• Bepaalt de omvang van machinestoringen
• Maakt gegevensanalyse en voorgestelde vervolgstappen mogelijk

Welke industrieën gebruiken piëzo-vibratiesensoren?

Er zijn een aantal verschillende soorten trillingssensoren. Veel industrieën gebruiken echter piëzo-elektrische trillingssensoren, waaronder de lucht- en ruimtevaart, medische apparatuur, automobielindustrie en de voedingsmiddelen- en drankenindustrie. Hier zijn enkele voorbeelden van hoe verschillende sectoren piëzo-elektrische sensoren toepassen.

Trillingssensoren voor de productie

Productfabrikanten zijn afhankelijk van hun machines om te blijven draaien en kwaliteitsproducten te produceren. Piëzo-sensoren meten trillingen die worden veroorzaakt door veelvoorkomende machineproblemen zoals onbalans of lagerfouten. Als deze problemen aanhouden, kunnen ze uiteindelijk resulteren in een productdefect. Met vroege foutdetectie met behulp van een continu trillingsbewakingssysteem is het mogelijk om productdefecten te voorkomen. 

Trillingssensoren voor Food

Machines die worden gebruikt om voedsel te verwerken, moeten vaak worden ontsmet om microbiële besmetting te voorkomen en de voedselveiligheid te garanderen. Piëzo-sensoren zijn robuust en bestand tegen corrosie die wordt veroorzaakt door het herhaaldelijke gebruik van chemische producten die nodig zijn om machines te reinigen.

Trillingssensoren voor LUCHT- EN RUIMTEVAART

Sommige bedrijven maken piëzosensoren die in vliegtuigvleugels kunnen worden ingebouwd om trillingsveranderingen en mogelijke schade aan vleugelmateriaal vroegtijdig te detecteren, zelfs terwijl de storing zich voordoet. Het verschil in trillingen dat wordt veroorzaakt door de verandering in de vleugel, activeert een e-mailmelding die naar een onderhoudsprofessional wordt gestuurd, zodat deze op data gebaseerde beslissingen kan nemen en onmiddellijk veiligheidsproblemen en vleugelproblemen kan aanpakken.

Trillingssensoren in medische apparaten

De gevoeligheid en het lage stroomverbruik van piëzosensoren bleken nuttig voor verschillende bedrijven die ze inzetten in medische toepassingen. Sommige bedrijven gebruiken bijvoorbeeld een piëzovibratiesensor in een pacemaker om het niveau van fysieke activiteit van een persoon te bewaken en te detecteren, waardoor de pacemaker zich kan aanpassen aan een toename of afname van beweging.

Trillingssensoren in auto's

Voertuigen zitten vol met sensoren, waaronder een verscheidenheid aan piëzo-elektrische sensoren. Een voorbeeld van hun gebruik is het detecteren van obstakels in elektrische ramen en deuren, zoals een hand in de weg van een sluitend raam. De sensor kan de spanning op de automatische motor herkennen die de hand veroorzaakt, en zal de raamactie omkeren om persoonlijk letsel te voorkomen.

DIY Piezo-vibratiesensor

Tegenwoordig zijn piëzosensoren niet alleen voor professionals. Het is mogelijk om doe-het-zelfprojecten voor piëzosensoren te maken met behulp van open-source elektronicaplatforms. Veel studenten en knutselaars maken bijvoorbeeld Arduino-vibratiesensoren. Een andere leuke bron voor projecten met trillingssensoren is Raspberry Pi, een stichting die jongeren voorziet van goedkope computers en gratis software. De apparatuur helpt hen dingen te bouwen die gebruikmaken van het piëzo-elektrische effect, zoals een seismometer voor aardbevingswaarschuwing, een eekhoorndetector of een LEGO-piano. 

De voordelen van piëzosensoren bij onderhoud

In de onderhoudswereld is piëzo-elektrisch conditiebewaking Sensoren behoren tot de meest gebruikte soorten apparaten vanwege hun veerkracht en veelzijdigheid, waaronder de mogelijkheid om te werken in zware omstandigheden.

Continue conditiebewaking van de gezondheid van een asset laat onderhoudsteams handmatige metingen verminderen met handzame trillingsmeetinstrumenten. Ook kunnen technici toegang krijgen trillingsmeting gegevens op afstand raadplegen, waar ze ook zijn, met behulp van een mobiel apparaat.

Door machineproblemen vroegtijdig op te sporen, kunnen onderhoudsteams ongeplande downtime voorkomen en de uptime verhogen. Met sensoren voor conditiebewaking kunnen onderhoudsmanagers onderhoudsactiviteiten nauwkeuriger plannen en inplannen, de beschikbaarheid van reserveonderdelen garanderen, de productiviteit verbeteren en de levensduur van machines verlengen. 

Hoe verhoogt een piëzosensor de veiligheid?

De Azima Accel 310™ piëzo-vibratiesensor is compact en kan daardoor op moeilijk bereikbare plaatsen in industriële machines worden geplaatst. Technici kunnen op afstand gegevens ontvangen van de wifi-vibratiesensor, waardoor ze minder vaak langs hoeven om apparatuur te controleren en deze uit de buurt van gevaarlijke omgevingen kunnen houden. Dit geeft hen meer tijd om zich te concentreren op ander belangrijk onderhoud van de apparatuur.

Piezo-sensor voor trillingsbewaking

De Azima Accel 310™ draadloze trillingssensoren zijn een van de vele draadloze Fluke Reliability-instrumenten voor trillingsbewaking. De sensor is snel in te stellen. Het kost slechts enkele minuten om apparatuurgegevens in te voeren en realtime trillingsgegevens te ontvangen.

De Azima Accel 310™ draadloze trillingssensoren streamen gegevens naar de LIVE-Asset™ Portal. De assetmanagementsoftware biedt trendgrafieken en inzichtelijke weergaven van al uw machines op één dashboard. Dankzij uitgebreide trillingsmetingen kan uw team datagedreven beslissingen nemen.

Bent u klaar om een ​​conditiebewakingsprogramma te starten? Praat met een specialist.