датчики для осциллографа из «говна и палочек»: uncle_sem — LiveJournal

решил таки поделиться своими датчиками с общественностью. сразу уточняю — большинство идей не мои, но все датчики я делал своими руками. врядли я расскажу что-то новое для опытных диагностов, однако для начинающих, думаю, будет полезно увидеть все датчики в одной статье.

ну что ж, приступим. для начала — система зажигания. нам нужны емкостные и индуктивные датчики.

начнем с емкостных. теория тут: mlab.org.ua/articles/do-self/34-do-self-cx.html

общие принципы — нам нужна железяка, которую мы будем прикладывать к проводу или еще куда где бежит искра. к крышке трамблера например, если бобина там внутри. место подбирается экспериментально.
из-за довольно низкого входного сопротивления осцилла форма сигнала несколько искажается, и ее нужно корректировать. для этого между сигнальным проводом и землей вешается конденсатор, емкостью ориентировочно 10нФ. емкость подбирается экспериментально, для достижения достаточно прямой полки области горения искры и при этом вменяемой амплитуды, зависит от размеров датчика. на время экспериментов я рекомендую поставить цанговые гнездышки, и в них тыкать конденсаторы. быстро и удобно. у меня они так и остались до сих пор. 😉

корректирующий кондер нужен только для «измерительного» датчика, датчик первого цилиндра в такой корректировке не нуждается, ибо там важна не форма сигнала, а его амплитуда.

первый датчик — банальная пластина стеклотекстолита 2х3см. на одну сторону экран кабеля, на другую сигнал. параллельно конденсатор. всё в термоусадку. готово 😉 конденсатор у меня получился 10нФ

дополнение тут.

это — накладной датчик, его удобно использовать для индивидуальных катушек, либо модулей, к которым особо ничем не прицепишься, либо снятия с бобин, которые стоят внутри распределителя зажигания. для систем с проводами проще и удобнее всего использовать прищепки. чем больше (шире) прищепка — тем больший кусок фольги можно к ней приклеить, и тем сильнее сигнал с датчика мы получим (шире прищепка, тем с бОльшей длиной ВВ провода будет образовываться конденсатор, и тем выше амплитуда сигнала). а задавить сигнал — всегда проще чем усилить.

берем прищепки:

вырезаем кусочки фольги, чтобы по форме они вошли в углубления прищепок.
делаем «бутерброд» — снизу у нас будет скотч двухсторонний, посередине фольга, сверху — односторонний скотч. оставляем кусочек фольги незащищенным, чтобы подпаять провод. отрисовываем по трафарету пластиночки, вырезаем, приклеиваем, припаиваем к пластинкам центральную жилу коаксиала. я использовал два таких кусочка для каждой прищепки — для двух губок. и соединял их в кучу кусочком провода. ИМХО особого смысла так делать — нет.
для датчика первого цилиндра экран со стороны датчика оставляем в воздухе, ну а со стороны осцила конечно припаиваем к корпусу разъема. для датчика напряжения — между центральной жилой и экраном припаиваем цанговую панельку — туда будем подбирать конденсаторр. у меня получился 15нФ. не забываем крепко прицепить кабель к прищепке. можно залить сверху нашу фольгу термопистолетом или эпоксидкой, для пущей надежности:

как видим, нет ничего более постоянного чем временное — датчики так и остались с панельками и вставленными в них конденсаторами. 3 ничего не произошло. потом выяснилось, что двухсторонний скотч, который я импользовал для приклеивания фильги к прищепкам — не самый хороший по качеству, и фольга начала отклеиваться и прикольно торчать в разные стороны, что меня несколько не устроило. пришлось таки залить термопистолетом.

для DIS-систем — собираем при желании две «гирлянды». удобно, что прищепки в наборе разноцветные. я использовал красные и синие прищепки для двух гирлянд (по полярности искры), зеленые — в качестве датчика первого цилиндра, розовые — в качестве датчика высокого напряжения. в гирляндах конденсатор ставится в месте соединения проводов от датчиков.

в моей ситуации мне крайне редко оказались нужны датчики первого цилиндра и гирлянды для DIS — лично мне оказалось быстрее проверять искру по одному циилиндру, а не обвешивать кучей датчиков. плюс, у меня есть железный минский мотортестер, и системы с распределителем я как правило смотрю именно им, а для дис-систем и индивидуальных катушек использую USB-осциллограф. поэтому датчик высокого напряжения я сделал еще один, по аналогии с накладной пластиной, но — для прищепки. прищепка — от какой-то вешалки для одежды.

идея в том, чтобы размеры самого датчика были побольше для увеличения амплитуды сигнала. получилось очень удобно и технологично.

в качестве датчика первого цилиндра — можно использовать индуктивный датчик. в том числе — обычный индуктивный датчик от стробоскопа. у кого есть в пользовании стробоскопы типа prolite со сменными шнурами знают, что эти шнуры имеют свойство переламываться в месте выхода из разъема. разок можно починить, потом лучше поменять. соответственно дохлые шнурки с целыми датчиками обычно наличествуют. можно катушечку там домотать, чтобы амплитуда повыше стала. а можно оставить и так:

также индуктивные датчики нам могут понадобиться для снятия сигнала с индивидуальных катушек. такие датчики можно делать на основе с принципе любой катушки индуктивности — можно из датчика коленвала, и из датчика ABS, и из реле. первый мой датчик был из датчика коленвала, но он получается слишком громоздкий. поэтому я собрал горку реле и выбрал с наибольшей амплитудой сигнала. в фирменном экспресс-датчике используется РЭК-23 02430692 0502. я такого не нашел, а те что нашел — были слабоваты по амплитуде, потому как все были 5В как правило эти реле имеют и самое низкое сопротивление. так что подобрал реле покрупнее, но с амплитудой повыше. сопротивление обмотки было что-то порядка 700 Ом. видел рекомендации вешать параллельно обмотке резистор на 22кОм для снижения добротности, и 6кОм последовательно — для уменьшения шунтирования при соединении параллельно нескольких датчиков. параллельно поставил точно, последовательно не помню, наверно тоже, с учетом входного сопротивления осцила это не мешает. в любом случае — нужно делать платку, в нее впаивать реле, и в нее же — провод к осцилу. так получается более надежное крепление провода, и можно быть уверенным в том, что он не отломает ножки реле в самый «интересный» момент.

с DIS часто вылазят нюансики. типа, если у нас машина с 4 цилиндрами — то два датчика вечно болтаются. а если сделать их всего 4, то будет не хватать для 6ц. плюс бывают машины где катушка на одну свечу одевается непосредственно, а на другую идет провод. соответственно, и половина датчиков будет другой.
тут у меня появлялась мысля сделать коробочку с кучей разъемов-тюльпанов, соединить ее с осциллом удлинителем для автоусилка (4 канала), и подключать к ней датчики в нужных количествах и конфигурациях. в этой же коробочке можно поставить корректирующие емкости, а то и собрать усилитель с высоким входным сопротивлением и более правильной формой сигнала на выходе. усилитель с входным сопротивлением порядка 10 МОм я собирал, эффект очень положительный, сигнал практически не искажается, и корректирующие емкости могут оказаться совсем не нужны — в зависимости от конструкции датчиков. но конструкция не прижилась — уж больно это все громоздко, плюс внешнее питание. ну и, как я уже писал — мне больше по душе пришлась «экспресс» диагностика — по очереди просмотрел сигналы по цилиндрам и радуйся жизни.

с системой зажигания разобрались. дальше — датчик разрежения.
берем баллончик от газа для зажигалок. желтенький такой, тонкий, думаю они везде одинаковые. пьезик от часов «монтана» (помните такие?) или аналогичный по диаметру. желательно чтобы под рукой завалялись какие-нить детали от капельниц, но это непринципиально. ну и гнездо для подключения — можно «тюльпан», можно BNC. я поставил тюльпан. (я, кстати, сторонник именно тюльпанов. BNC — они круто, конечно, но больше предназначены для высокочастотных сигналов, особой необходимости применять их в автомобильном осциле — нет. плюс тюльпаны банально безопаснее — если дергуть за провод, то в случае тюльпана он банально выскочит из гнезда, а в случае BNC — выломает гнездо)

колпачок сверлим, прикручиваем гнездо. баллончик разрезаем возле самого верха. дальше придумываем что сделать с трубочкой к которой будет присоединяться шланжик. это зависит от конструкции клапана в баллончике и фантазии. для меня самым простым вариантом оказалось выкинуть нафиг родной клапан и воткнуть переходничок от капельницы — это трубочка с утолщением в середине. разрезал пополам. важно, чтобы оно внутри не торчало и не упиралось в пьезик. дальше берем пьезик, вклеиваем на место. я пробовал два варианта — на силикон, и на двухсторонний скотч (тонкий! не такой как для молдингов, в милиметр толщиной) и сверху термопистолетом. работают оба варианта. припаиваем провода, защелкиваем. датчик готов!

на фотках пьезик немного другой. это не имеет принципиального значения, важно чтобы по диаметру подходил. у меня два датчика, с разными пьезиками — работают немного по-разному, но одинаково хорошо 😉

доработка. зажим на шланжик между датчиком и коллектором — для уменьшения сечения и скачков выходного сигнала. я сделал из гайки и винта. шланг продели через гайку, в одной из граней засверлились и нарезали резьбу, туда винт, который зажимает шланг. под винт можно подложить полоску металла, чтобы не портить шланг. можно краник поставить какой-нить.

применение, думаю, понятно — это измерение резрежения во впускном коллекторе и измерение пульсаций на вакуумном выходе регулятора давления топлива — с него снимается шланг с впускного коллектора, глушится, а на РДТ одевается датчик. по сигналу с него можно оценить состояние форсунок.

крайний датчик — датчик вибрации. кажется именно так его называют. или пульсаций? я уже запутался, честно говоря. идея, к сожалению, тоже не моя, моя почему-то «не выстрелила» 🙁 мой первый вариант был с другим пьезиком, он как-бы сразу с камерой был, я думал будет круто — нет, не круто. работает, но плохо. значит делаем вот так:

та же прищепка, пьезик «монтана», и кусок пористой резины.

этот датчик позволяет смотреть пульсации топлива на моторах без обратки. одеваем прищепку на подающий шланг — и радуемся красивому сигналу пульсаций давления топлива.

работает, как ни странно, и на пластиковых топливопроводах.

при измерении пульсций топлива рекомендую синхронизироваться не от искры, а от сигнала с первой форсунки. тогда не будет заморочек о тактах впуска-выпуска и о том в каком цилиндре идет впрыск, когда в первом — искра. также, при подключении еще и датчика первого цилиндра — мы можем убедиться в каком режиме у нас идет впрыск, чтобы не ошибиться, когда форсунки работают не по одной. потому как проверка пульсаций топлива актуальна ТОЛЬКО в случе, если форсунки управляются индивидуально.

для синхронизации по форсункам и снятия сигнала с других датчиков — нам понадобится еще один шнур, или переходники. фоток тут не будет, опишу на пальцах. идея в том, чтобы использовать провода от тестера. значит нужно сделать либо провод от осцила, который заканчивается гнездами как у тестера (в магазине радиодеталей ключевое слово «банан»), либо переходник со стандартного удлинителя от осцила на эти гнезда. также на выходе такого переходника могут быть не гнезна («мамы»), а «папы» — в них замечательно вставляются старые «крокодилы», что тоже бывает нужно.

гнезда «тюльпаны» с проводом, кстати, можно добыть совершенно безвоздмездно. во-первых это разъемы от магнитол. во-вторых — часто с видеокартами идут такие проводочки. они в 90% случаев нафиг никому не нужны, и скапливаются на комповых фирмах в просто неимоверных количествах.

и емкостную пластину, и индуктивный датчик — очень удобно приклеивать на двухсторонний скотч. это если есть необходимость длительного снятия сигнала таким датчиком.

индуктивным датчиком также можно смотреть пульсации тока в проводе от генератора (очень красиво), и видимо в проводе к стартеру — тут не пробовал. думается, по пульсациям тока в проводе стартера можно оценить относительную компрессию.

MLab.org.ua — Изготовление высоковольтного емкостного датчика

Высоковольтный емкостной датчик (далее датчик) – устройство для снятия формы вторичного напряжения системы зажигания и последующей передачи его на один из входов регистрирующего оборудования.

Датчик состоит из держателя, емкостной пластины, которая гальванически соединена с сигнальным проводом, экранированного кабеля и соответствующего разъема для подключения датчика к входу регистрирующего оборудования.

Важно!
Экран кабеля датчика обязательно должен быть соединен с землей регистрирующего оборудования. Экран должен представлять собой плотную металлическую оплетку, вязанную крест на крест без просветов. Чем меньше длина участка сигнального провода кабеля без экрана – тем меньше будет электромагнитных наводок с соседних ВВ проводов.
Снятие формы вторичного напряжения датчиком основано на наличии паразитной емкостной связи

, возникающей между токопроводящей жилой ВВ провода и емкостной пластиной датчика.

Из чего следует:

1. Сигнал на выходе датчика будет тем больше чем ближе емкостная пластина к токопроводящей жиле ВВ провода.

2. Влияние электромагнитных наводок с соседних ВВ проводов будет тем меньше чем меньше размер емкостной пластины и чем меньше не экранированный участок сигнального провода.

3. Величина паразитной емкостной связи всегда зависит от ВВ провода (толщины токопроводящей жилы, толщины и диэлектрической проницаемости изоляции) из чего следует, что величина сигнала на выходе датчика будет разной для одного и того же истинного значения вторичного напряжения, т.е. не возможно однозначно установить соответствие 1 В на выходе датчика – 10 КВ во вторичной цепи.

4. Емкостная связь представляет собой дифференцирующую цепочку (ФВЧ) пропускающую высокочастотные колебания (область пробоя), и не пропускающую низкочастотные колебания (область горения), т.е. форма вторичного напряжения на выходе датчика будет искажена.

Сд – емкость между токопроводящей жилой ВВ провода и емкостной пластиной датчика
Rвх – входное сопротивление регистрирующего оборудования
Свх – входная емкость не учитывается, так как она фактически в данном случае ни на что не влияет

На графике красного цвета изображен исходный сигнал (меандр 1 КГц, скважность 10%, амплитуда 1 В)
На графике синего цвета изображен сигнал, полученный на выходе дифференцирующей цепочки

Сигнал с выхода датчика без использования компенсационной емкости

Для устранения искажения формы вторичного напряжения на выходе датчика, необходимо использовать дополнительную компенсационную емкость, которая с емкостью датчик-жила образует емкостной делитель:

Без учета входного сопротивления регистрирующего оборудования, коэффициент передачи емкостного делителя определяется следующим соотношением:

Kп = Сд / (Сд + Ск). Как видно из соотношения, чем больше значение емкости Ск тем меньше будет значение напряжения на выходе емкостного делителя. Для идеального емкостного делителя без учета входного сопротивления регистрирующего оборудования Ск можно взять сколь угодно малое, при этом форма сигнала на выходе делителя в точности будет соответствовать форме сигнала на его входе.

При учете входного сопротивления соотношение для определения коэффициента передачи становится гораздо объемнее, но зависимость Kп от Ск остается той же. Входное сопротивление регистрирующего оборудования на прямую не влияет на Kп, оно определяет “степень вносимого искажения”.

При увеличении входного сопротивления искажения формы вторичного напряжения значительно уменьшаются. В большинстве случаев входное сопротивления практических все осциллографов используемых для автодиагностики находится в диапазоне 1 МОм, за исключением специализированных входов предназначенных исключительно для подключения ВВ датчиков. По этому при непосредственном подключении датчика к входу осциллографа (без специализированного адаптера) Rвх также можно принять за константу, и ограничится варьированием только Ск.

Примечание!
Подключение датчика к входу осциллографа просто через резистор 10 МОм приведет к увеличению входного сопротивления и соответственно уменьшению искажения формы вторичного напряжения, но при этом примерно в десять раз уменьшиться коэффициент передачи входного тракта канала. Для увеличения входного сопротивления без уменьшения коэффициента передачи необходимо использовать промежуточный буфер (повторитель – простейший адаптер) с высоким входным сопротивлением и низким выходным сопротивлением.
Для текущих Сд (точно не известно) и Rвх (обычно 1 МОм) значение Ск подбирается исходя из компромисса:

1. Чем меньше Ск тем больше амплитуда напряжения на выходе емкостного делителя
2. Чем больше Ск тем меньше степень искажения формы вторичного напряжения

Практически значение Ск возможно увеличивать до тех пор, пока “амплитуда” напряжения на выходе емкостного делителя будет достаточно выделяться на фоне шума.

Местоположение подключения Ск: в начале кабеля (ближе к емкостной пластине) или в конце кабеля (ближе к входу регистрирующего оборудования) – практически не влияет на форму и амплитуду сигнала с выхода датчика.

На графике красного цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика и Ск = 3.3 нФ подключенной на входе осциллографа, на графике синего цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика и Ск = 3.3 нФ подключенной непосредственно возле емкостной пластины. Как видно форма сигналов практически одинакова, а амплитуда различается в пределах разброса номинала используемых емкостей +/- 20%.

Примеры осциллограмм вторичного напряжения снятого одним и тем же датчиком с емкостной пластиной в виде круга диаметром ~10 мм при разных значениях Ск, на стенде с DIS катушки 2112-3705010 (форма вторичного напряжения несколько отличается от привычной из-за разряда на открытом воздухе).

Ск = 470 пФ. Область горения значительно проседает, но амплитуда пробоя достигает 5 Вольт.

Ск = 1.8 нФ. Область горения также значительно проседает, амплитуда пробоя уменьшилась до 2 Вольт.

Ск = 3.3 нФ. Область горения не много проседает, амплитуда пробоя уменьшилась до 1 Вольта.

Ск = 10 нФ. Область горения практически не проседает, но и амплитуда пробоя уменьшилась до 0.4 Вольт.

Как видно при Ск = 10 нФ форма вторичного напряжения практически не искажена, а шум довольно не значительный.

Для сравнения приведены осциллограммы вторичного напряжения снятые с одного и того же ВВ провода без использования адаптера и с использованием специализированного адаптера зажигания.

На графике красного цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика (Ск = 10 нФ) непосредственно подключенного к входу осциллографа. На графике синего цвета изображен сигнал, полученный с адаптера Постоловского, к которому подключен “родной” ВВ датчик Постоловского.

Как видно форма обеих сигналов практически совпадает, но с адаптера содержащего промежуточные усилители, сигнал имеет в 3 раза большую амплитуду.

Примечание!
Все адаптеры, использующие емкостные датчики искажают форму вторичного напряжения, но при высоком входном сопротивлении и достаточной Ск, вносимое искажение крайне не значительно.

В простейшем случае емкостной съемник это любой металлический предмет расположенный рядом с ВВ проводом, т.е. в роли емкостной пластины могут выступать зажим типа “крокодил”, фольга намотаня на ВВ провод, монетка и т.д.

Практически в качестве высоковольтного емкостного датчика рекомендуется использовать конструкцию, которая удовлетворяет следующим требованием:
1. Высокая степень защиты от пробоя
2. Малая подверженность электромагнитным наводкам от соседних ВВ проводов
3. Удобное конструктивное исполнение для быстрого подключения датчика к ВВ проводу

Примеры конструкции ВВ емкостных датчиков:

Жестяная пластинка 20×70 мм, выгибается, так что бы плотно прижиматься к ВВ проводу.

По сути, та же пластина только в изоляции.

ВВ датчик типа “прищепка”.

ВВ датчик аналогичный одной из конструкций Бош (поставляется по цене $7 / шт).

В качестве примера рассмотрим процесс изготовления ВВ датчика на основании выше приведенной конструкции компании Бош.

Для изготовления датчика необходимо:

1. Выше рассмотренная ручка ВВ датчика.

2. Экранированный кабель 1-3 м. Желательно использовать мягкий микрофонный кабель, так как при эксплуатации он намного удобнее жесткого коаксиального кабеля. Волновое сопротивление кабеля 50 или 75 Ом, значения не имеет, так как все исследуемые сигналы находятся в области низких частот.

3. Разъемы для подключения датчика к осциллографу или адаптеру зажигания BNC-FJ / BNCP / FC-022 Переходник гнездо F / BNC под F-ку (разъем один и тот же только у разных производителей / продавцов он по-разному называется).

BNC-M / FC-001 / RG58 / F разъем

Примечание!
При покупке F разъема и кабеля обращайте внимание на соответствие диаметра кабеля к диметру разъема для накрутки на кабель, иначе либо придется срезать часть изоляции кабеля для уменьшения его диаметра, либо наматывать ленту на кабель для увеличения его диаметра.
4. Сальник / гермоввод / кабельный ввод PG-7 с дюймовой резьбой

5. Емкостная пластина “пятачок” диаметром 9-10 мм

“Пятачок” возможно либо вырезать из жести, либо использовать специальный пробойник (лучше всего использовать пробойник на 8 мм, после развальцовки получится “пятачок” диаметром чуть больше 9 мм):

Также в качестве “пяточка” возможно, использовать подходящие по диаметру канцелярские кнопки.

6. Компенсационная емкость – не полярный (лучше керамический) конденсатор номиналом от 2.2 нФ до 10 нФ на напряжение 50 Вольт (если использовать конденсатор на 1 КВ то в случае пробоя ВВ провода он все равно сгорит). Возможно использовать как выводные конденсаторы так и планарные в корпусе 1206 или 0805.

Порядок изготовления:

1. Удалить изоляцию с экранированного кабеля до оплетки, на участке 12-13 мм. Часть оплетки под снятой изоляцией вывернуть наружу и равномерно расположить вдоль кабеля. С сигнального провода снять изоляцию на участке 10-11 мм и залудить его.

2. Накрутить на кабель F разъем, так что бы он плотно держался на кабеле и хорошо контактировал с частью вывернутой оплетки. При этом сигнальный провод должен выступать на достаточную длину из F разъема для надежного контакта с центральным стержнем разъема BNC-FJ.

3. Накрутить разъем BNC-FJ на F разъем. После чего проверить наличие контакта (прозвонить тестером) между сигнальным проводом и центральным стержнем разъема BNC-FJ, между оплеткой кабеля и экраном разъема BNC-FJ и отсутствие контакта между сигнальным проводом и оплеткой кабеля.

4. Если есть сальник PG-7 то предварительно надеть его на кабель открутив с него гайку.

5. Удалить изоляцию и оплетку с противоположного конца кабеля, на участке 3-5 мм. С сигнального провода снять изоляцию на участке 2-3 мм. Припаять к залуженному сигнальному проводу емкостную пластину.

При необходимости припаять компенсационную емкость между сигнальным проводом и оплеткой.

6. Обмотать участок сигнального провода и припаеную компенсационную емкость изолентой, так что бы емкостная пластина не болталась и была поджата краем изоленты. После чего емкостную пластину обильно смазывать солидолом.

Солидол “улучшает” диэлектрическую проницаемость и устраняет скачки области горения.

На графике красного цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика (Ск = 3.3 нФ) без солидола. На графике синего цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика (Ск = 3.3 нФ) с использованием солидола. Без использования солидола область горения иногда “подскакивает” на 20-30%.

7. Надеть ручку ВВ датчика так, что бы емкостная пластина упиралась в дно колпачка датчика. После чего зажать кабель либо с помощью сальника PG-7 либо закрепить изолентой (при этом с датчиком нужно обращаться крайне осторожно, что бы случайно не вырвать кабель из ручки датчика).

В результате должен получится высоковольтный емкостной датчик, который возможно непосредственно подключать к одному из аналоговых (с наличием Ск) или к логическому (без Ск) входов осциллографа.

Диагностика классической системы зажигания с трамблером с помощью 2-х рассматриваемых датчиков…

Мотортестер MT PRO 4.1 (полный комплект), профессиональный прибор оснащен 8 аналоговыми каналами, 1 логический канал, связь с ПК по USB каналу.

 Функциональные особенности мотор-тестера MT PRO:

— Оснащен 8 аналоговыми и 1 логическим каналом с одновременной подачей формируемых данных.

— Определение основных идентификаторов автотранспорта. 

— Вывод на монитор состояния датчиков в цифровом и графическом виде. 

— Запись/воспроизведение стоп-кадров неисправностей систем в реальном времени.

— Производит чтение и расшифровку показаний датчика кислорода. 

— Контроль и управление работой исполнительных механизмов авто.

— Синхронизация сигнала от электрических цепей автомобиля.

— Возможность сохранения результатов тестирования.

— Создание отчетов.

Диагностирует следующие системы автомобиля: 

— Производит тестирование электрических цепей топливных форсунок.

— Определяет неисправности температурных и кислородных датчиков, датчиков расхода воздуха и т.д. 

— Производит диагностику исполнительных механизмов: регулятора давления топлива, электробензонасоса и т.д.

— Производит тестирование датчиков системы зажигания. 

— осуществляет проверку работоспособности катушки зажигания.

— Определяет качество свечей.

— Измеряет углы опережения зажигания без применения стробоскопа.

— Определяет уровень давления по цилиндрам при прокрутке стартером.

— Тестирование работы клапанов газораспределительной системы.

— Отслеживание изменений давления в динамике на работающем двигателе и в режиме прокрутки. 

— Определяет оптимальное положение и натяжение ремня ГРМ.

— Тестирует генератор и АКБ автомобиля 

 

Реализуемые режимы работы: 

— Осциллограф обеспечивает функции аналогового осциллографа. 

— Автоматизированный вывод на экран компьютера стоп-кадров измерений в реальном времени для анализа данных за период.  

— Самописец: непрерывное отображение на экране и запись данных на жесткий  диск компьютера.

 

Технические характеристики:

Кол-во аналоговых каналов	8
Количество одновременно включенных каналов	в режиме осциллографа 1, 2, 4 или 8 в режиме самописца 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
Входной диапазон канала	±1000 В
Поддиапазоны канала	±2, ±5, ±16, ±30, ±80, ±200, ±500 и ±1000 В
Количество поддиапазонов канала	8
Максимальная частота дискретитации в режиме осциллографа	2 МГц (в 1-но канальном режиме) 1МГц (в 2-х канальном режиме) 250 КГц (в 4-х канальном режиме) 125 КГц (в 8-ми канальном режиме)
Максимальная частота дискретитации в режиме самописца	500 КГц (в 1-но канальном режиме) 250 КГц (в 2-х канальном режиме) 166 КГц (в 3-х канальном режиме) . ..70 КГц (в 7-ми канальном режиме)
Гальваническая развязка	Тестовое напряжение изоляции 1КВ в течение 60 секунд Сопротивление изоляции не ниже 1000 МОм Ёмкость изоляции не выше 60 пФ60 КГц (в 8-ми канальном режиме)
Входное сопротивление	1 мОм

Комплект поставки:

— Мотор-тестер MT Pro 4.1 (MT Pro 4.1, патч-корд RJ45 FTP, кабель питания, крючок с гайкой)

— Высоковольтный емкостной датчик (Cx)

— Датчик первого цилиндра (Cx1)

— Комплект ВВ емкостных датчиков DIS-6

— Индуктивный датчик Lx1

— Комплект индуктивных датчиков Lx6

— Датчик разряжения (ДР)

— Датчик вибрации (ДВ)

— Датчик давления (ДД)

— Щуп измерительный оканчивающиеся гибкой иглой (Щуп игла)

— Щуп измерительный оканчивающийся двумя иглами (Щуп и-и)

— Щуп измерительный оканчивающийся двумя зажимами типа «крокодил» (Щуп к-к)

— Щуп измерительный оканчивающийся шестью иглами (Щуп х6)

— Детектор полярности DIS (ДП)

— Фотодатчик (ФД)

— Чехол

Простой тестер MAF(ДМРВ) своими руками.

Попросил меня знакомый собрать ему простой тестер МАФов, оформить в едином корпусе, собрал и оформил, симпатично вышло 🙂 За одно сделал ему датчик для проверки катушек зажигания, очень полезный зверек когда мозг не ловит пропуски конкретной катушки или вообще не умеет пропуски ловить. Так же сделал просто шнурок – вход осциллографа, зачем сее ему я не знаю но пусть будет, диодный мост на гене можно проверять 🙂 Вот и вам показываю как это можно красиво сделать.

Про тестирование простым осциллографом МАФов я писал подробно вот тут https://www.drive2.ru/l/539823651550134331/  Про правильную промывку вот тут писал https://www.drive2.ru/l/540386601503555587/  По сему не буду заострять на этом внимание.

Для тестирования МАФов нужен простой одноканальный осциллограф. Как я писал в предыдущих постах, для этого великолепно подходит микроконтроллер АТмега 328р в виде банальной платы Ардуино Нано. Для запитки МАФа при тестах надо стабилизированное опорное напряжение +5 вольт, и не стабилизированное 8-17 вольт…

Напряжение питание я буду брать снаружи от прикуривателя или от внешнего блока питания, внутри корпуса сделаю стабилизатор опорного +5. При тесте МАФов надо подавать внешнее питание а при проверке катушек или генератора или еще чего внешнее питание не нужно, тестер питается от УСБ.

Вот схема того что буду собирать. Одноканальный осциллограф с двумя входами 1х1 и 1х10 (1-5 вольт и 1-50 вольт). Так же схема банального стабилизатора. На выходе опорного +5в поставил кнопку что б можно было проверять время реагирования мафа.

Ну и пару лампочек. Одна показывает подключение по УСБ а другая показывает напряжение запитки мафа.

В качестве разъемов буду использовать УСБ разъемы, так как в них ровно 4 контакта, то есть то что нужно.

Берем корпус, сверлим-пилим, вставляем разъемчики и лампочки 🙂

Теперь изготовим стабилизатор опорного напряжения. Он простой, всего 4 детали. Изолируем термоусадкой.

Устанавливаем его в корпус, разводим все провода, подключаем питание и проверяем работу, все ОК. Опорное +5в у меня идет через размыкающую кнопку. Она нужна для проверки реагирования мафа на включение.

Далее надо собрать делитель с защитой. Делитель собираю навесным монтажом, так технологичней и помехозащищенней, хотя сее можно не учитывать, так же можно не учитывать и не согласовывать волновое сопротивление кабеля, не те частоты 🙂

Потом надо установить плату с микроконтроллером, подсоединить ее. Плата уже подготовлена. В нее уже залита нужная прошивка и она откалибрована по напряжению, как сее сделать писал в прошлом посте, ссылка на него в начале. Далее закрываем корпус, вот и все, простой тестер МАФов готов.

Вот такой симпатичный осциллограф – тестер вышел.

Теперь надо сделать шнурки.

1. Шнур для диагностики МАФа.

2. Шнур внешнего питания от прикуривателя, что б проводить диагностику не снимая МАФа.

3. Шнур внешнего питания для блока питания, для диагностики дома на столе.

4. Шнур и индуктивным датчиком для проверки катушек зажигания.

5. Шнур вход осциллографа. Для подключения к чему угодно.

Приступим, сначала шнур для диагностики мафов сделаю. Распиновка мафа 1.8т следующая :

1 – Не используется

2 – +12 вольт

3 – Земля, масса, корпус.

4 –  +5 вольт опорное напряжение.

5 – Выход сигнала.

Вот такой шнурок получился. Разъемы УСБ используйте хорошие, китайские дешевые дают дребезг и перепады в 0.2-0.3 вольта, что не допустимо при измерении напряжений с точностью до сотой вольта 🙂

Теперь сделаю шнур внешнего питания от прикуривателя. О том что надо использовать нормальный провод и нормальный разъем с защитой я писать не буду, это и так понятно 🙂

Далее шнур внешнего питания для блока питания, для диагностики дома на столе.

Подключать его к любому блоку питания, который дома завалялся.

Вот дошли до индуктивного датчика проверки катушек, ну очень полезный зверек. Недавно сосед мучился на своем форде. Пытался отловить какая глючит и под замену, с помощью такого датчика диагностика заняла менее пяти минут.

Для начала расскажу какие датчики бывают. Если просто то бывают емкостные, для систем зажигания без индивидуальных катушек, с высоковольтными проводами и индуктивные датчики, для систем зажигания с индивидуальными катушками. Я буду делать индуктивный датчик, для индивидуальных катушек.

Схем таких датчиков много, я использую самые простые. Они отлично работают и не требуют чего либо хитрого. Эти схемы с небольшими отличиями в инете давно ходят.

Вот схемы этих датчиков как я их вижу и как они лучше работают с моим тестером, индуктивный имею ввиду. Емкостной не использую, но схему приложил. К стати, можно банально использовать датчик положения колена от ВАЗов но он сигнал чуть хуже дает и с ним менее удобно работать.

Вот фото изготовления…

Дорожки не травлю, дремелем прорезаю, минута и готово 🙂

Далее распаиваем детали. Емкостной от индуктивного отличается не сильно и делается они на основе одной платы…

Вот фото.

Это емкостной, нет резистора но есть конденсатор.

А вот индуктивный, какой нам и нужен. Вместо конденсатора перемычка и с обратной стороны стоит резистор, что б добротность катушки понизить 🙂

Далее покрываем лаком в два слоя, для гидроизоляции и термоусаживаем оболочку на него. В общем под водой можно его использовать 🙂

Вот такой вот шнур – датчик для индивидуальных катушек получается.

Ну и на последок сделаю шнур вход осциллографа. Для подключения к чему угодно.

Типа гену посмотреть иль датчик какой….

Ну вот, все готово. Но перед отправкой Мише в Питер надо на машине оттестить.

Начну с мафа.

Отключаем маф, машина заглушена. Подключаем наш тестер, так же подключаем его к бортовой сети через прикуриватель. Запускаем программу и смотрим что к чему. У меня все ОК 🙂

Теперь заведем машину и протестируем катушки. Индуктивный датчик очень удобен, его не надо подключать на прямую. Его надо просто положить с верху и смотреть как работает катушка. Для того что бы определить какая катушка померла или присмери не надо знать и иметь эталонные осциллограммы под конкретную модель. Так как катушки все сразу одновременно не умирают то достаточно просто пройтись по всем и увидеть плохую в сравнении с остальными. Плохую четко видно по пропускам и заниженному сигналу или по полному отсутствию сигнала 🙂 Вот так вот просто все 🙂

………………….

Миш, подробную инструкцию по эксплуатации тестера напишу для тебя на днях и оформлю в виде постика 🙂 С тебя апробация тестера «в поле» и замечания с пожеланиями по каким либо доработкам.

А пока на этом все 🙂 Ни гвоздя вам ни жезла 🙂

Простой датчик вибрации без движущихся частей

Форрест М. Мимс III

Описание: Датчик вибрации без движущихся частей
Время сборки: 1 час
Уровень квалификации: Средний

Простые датчики вибрации и движения могут быть изготовлены с использованием маятникового переключателя, ртутного переключателя или одного из многих других методов. Датчик вибрации Project не использует движущихся частей для обнаружения вибрации. Вместо этого в качестве чувствительного датчика вибрации используется пьезоэлемент динамика.

Электроника своими руками

Как это работает

Пьезодинамик подключен ко входу операционного усилителя, работающего в качестве компаратора. Эта операция достигается за счет исключения обычного резистора обратной связи между выходом (вывод 6) и инвертирующим входом (вывод 2). Во время работы тонкие вибрации заставляют пьезоэлемент генерировать небольшое напряжение. Светодиод загорается, когда напряжение превышает приложенное к контакту 3 операционного усилителя регулятором чувствительности R2.

Шаг 1 — Операционный усилитель LTC1050 и разъем: U1 — Обратите внимание на ориентацию ИС и гнезда ИС, взглянув на выемку и совместив выемку ИС с выемкой на печатной плате.См. рис. 1.

Рис. 1: Полярность ИС
Шаг 2 – Неполяризованный резистор Цветовой код:

R1 – это резистор 3,9 МОм, который можно устанавливать в любом направлении. (оранжевый-белый-зеленый-золотой)

R2 — потенциометр, припаяйте все три вывода к плате.

R3 — резистор 1 кОм, который можно установить в любом направлении, 1 кОм (коричневый — черный — красный — золотой)

Шаг 3 — Пьезо:

Подключите красный положительный провод к квадратной площадке внутри круга. с пометкой ПЬЕЗО.Затем подключите землю (черный провод) к круглой площадке рядом с ним.

Шаг 4. Светодиоды:

D1. Подсоедините катодную (короткую сторону) ножку светодиода к квадратной площадке с маркировкой D1.

Убедитесь, что конец катода (более короткий вывод) обращен к стороне с плоским краем. См. рис. 2.

Рис. 2: Полярность светодиодов

Шаг 5 – Аккумулятор

U2 — Подключите положительный аккумулятор (красный провод) к контакту «+» на печатной плате, а заземление (черный провод) к контакту «–» на печатной плате.

Шаг 6. Соединение всего вместе

Для крепления пьезоэлемента к печатной плате можно использовать двусторонний скотч или горячий клей.

Цепь датчика вибрации.

Проверка цепи

Используйте маленькую отвертку, чтобы вращать вал R2, пока светодиод не погаснет. Если светодиод продолжает гореть или не гореть, немедленно отсоедините аккумулятор и проверьте правильность подключения. Когда схема работает правильно, прикосновение к пьезодинамику или всей печатной плате вызовет мигание светодиода.

Идем дальше

Эту схему можно сделать гораздо более чувствительной и использовать для обнаружения сейсмических колебаний, заменив закрытый элемент пьезодинамика на неизолированный пьезоэлемент. Голый элемент следует прикрепить к печатной плате с помощью цемента. Плата должна быть прочно закреплена на тяжелом основании (кирпич, бетонный блок и т.п.) или на неподвижной конструкции. Прямоугольный отрезок тонкой алюминиевой заготовки следует приклеить к верхней поверхности пьезоэлемента так, чтобы конец стержня подвешивался в свободном пространстве, образуя горизонтальный маятник.Я попробовал это, прикрепив конец алюминиевой линейки к верхней поверхности пьезодинамика, прикрепленного к печатной плате, установленной на кирпиче. Кирпич с вытянутой линейкой клали на утрамбованный проезд каличи. Светодиод замигал, когда на проезжую часть с расстояния около 40 футов упал второй кирпич.

Как сделать датчик вибрации | DIY — NematicsLab | Полезное

Введение,

 Мне нужен был способ определения вибрации для одного из моих будущих проектов.Это можно легко сделать с помощью датчика вибрации Spring, но вместо того, чтобы тратить несколько долларов на доставку и ждать, пока он придет по почте, я решил сделать его самостоятельно. Итак, в этом уроке я покажу вам, как сделать датчик вибрации Spring, так что давайте начнем!

:

Материалы:

Материалы:

1. Медный эмалированный провод
2. резистор
3. термоусадка

Инструменты:

1. Паяльник
2. Паяльник
3. Клей

Принцип работы

Прежде чем мы начнем делать датчик, давайте разберемся, как он работает.

Принцип работы датчика вибрации очень прост. Он имеет один резистор, значение которого в нашем случае составляет 10 кОм, и пружину, окружающую его. Один конец датчика — это один вывод резистора, а другой конец датчика — пружина, 2-й вывод резистора находится в воздухе. Что делает его нормально открытым переключателем.

Если теперь подключить датчик к 5V и цифровому выводу Arduino. Когда возникает вибрация, пружина будет вибрировать, а пружина будет касаться резистора, в результате чего мы получим 5 В на входе нашего Arduino. Это принцип работы датчика вибрации, который в основном представляет собой простой переключатель!

Вот как работает датчик. Теперь давайте посмотрим, как его сделать.

Шаг 1: Изготовление пружины

Для датчика вам понадобится медный провод без покрытия, или вы можете использовать эмалированный медный провод и сделать его голым, если у вас его нет, вы можете даже использовать провод с одной опорой, он будет работать, просто удалите изоляционное покрытие . Теперь отмерьте около 25 см медной проволоки. После этого, если вы используете эмалированную медную проволоку, мы используем наждачную бумагу и плоскогубцы, чтобы удалить эмалированное покрытие с медной проволоки.

Теперь используется болт диаметром 3 мм, также называемый болтом M3. Сделайте пружинку длиной около 3 см.

Шаг 2: Добавление резистора и термоусадочной трубки

После изготовления пружины можно отрезать один конец пружины. Теперь возьмите резистор на 10 кОм и поместите его внутрь пружины. Убедитесь, что он не касается пружины. После чего мы воспользуемся горячим клеем или двухкомпонентным клеем, чтобы зафиксировать резистор на своем месте.

Теперь мы будем использовать термоусадочную трубку, чтобы закрыть датчик.

Шаг 3. Проверьте датчик!

Чтобы проверить датчик, припаяйте его к 5V и цифровому контакту 2 Arduino. После чего я написал несколько строк простого кода, который определяет каждую вибрацию датчика.

Если вы сталкиваетесь с тем, что датчик срабатывает довольно часто или вообще не срабатывает, попробуйте отрегулировать положение резистора и использовать меньше термоусадочной трубки или вообще не использовать.

Код:

Типы датчиков вибрации и где их купить

Измерение вибрации не всегда является простой задачей.Мало того, что существует множество различных инструментов и вариантов программного обеспечения, из которых вы должны выбирать, поиск проверенных поставщиков может быть задачей сам по себе.

В этом посте я перечислю и объясню распространенные типы датчиков и систем, используемых для измерения вибрации. Когда я смогу, я также предоставлю ссылки на поставщиков в Интернете, где вы можете приобрести эти датчики (хотя некоторые компании все еще требуют, чтобы вы запрашивали расценки — глупо, я знаю). Для каждого типа датчиков мы начнем со списка поставщиков, плюсов и минусов, прежде чем углубляться в детали.

Я знаю, что у вас мало времени, поэтому я начал пост со сводной таблицы опций датчиков, которые я расскажу. В конце поста будут дополнительные ресурсы, если вам нужна дополнительная помощь в тестировании вибрации!

Тип датчика	Когда использовать	Когда не использовать	Лучший поставщик
Акселерометр	Ударно-вибрационный универсальный	Ограниченный бюджет и доступ к необходимой электронике	Пьезотроника для печатных плат
Тензодатчик	Искривленные поверхности, когда важны размер и масса, требуют данных о деформации	Ограничения по времени или проводке, необходимо измерить ускорение	ХБМ
Датчик скорости	Применение при высоких температурах (> 700 °F)	Трудно найти, обычно лучше использовать акселерометр и интегрировать
Гироскоп	Требуются данные ориентации	Обычно используется не сам по себе, а с акселерометром	Аналоговые устройства
Микрофон или давление	Мониторинг работоспособности, определение частоты вибрации	Чтобы измерить ускорение напрямую, определите вибрацию в известных местах	Пьезотроника для печатных плат
Лазер смещения	Измеряйте рабочий объем напрямую, не изменяя конструкцию или изделие	Вне лаборатории, когда важно питание	КЕЙЕНС
Вихретоковые или емкостные смещения	Измеряйте рабочий объем напрямую, не изменяя конструкцию или изделие	Вне лаборатории, когда важно питание	Львиная точность
Измеритель вибрации	Быстрая диагностика машинного оборудования «работает/не работает»	Переходные процессы и тесты продолжительностью более 15 секунд	Fluke
Регистратор данных вибрации	Экономия времени и средств, тестирование в полевых условиях (важна портативность)	Модальное тестирование, требуется очень быстрая выборка (> 20 кГц)	enDAQ (подразделение Mide Technology)

 

---

Контактные датчики вибрации

Для следующих датчиков требуется установка преобразователя на вибрирующем испытательном образце. Преимущество этого заключается в том, что он перемещается вместе с испытуемым изделием для измерения абсолютного движения, но для этого требуется небольшая модификация вибрационной среды (добавление массы может изменить формы и частоты мод). Также обратите особое внимание на монтаж датчика. Чтобы точно измерить движение, необходимо обеспечить хорошую связь между датчиком и испытуемым изделием — монтаж имеет большое значение!

---

Акселерометр

Рис. 1:  Акселерометры — наиболее распространенный тип датчиков для испытаний на вибрацию.[Источник изображения]

Самым популярным типом датчика вибрации на сегодняшний день является акселерометр. Как следует из названия, акселерометры измеряют уровни ускорения, которые обычно обозначаются символом g (равно ускорению свободного падения, 9,81 м/с ² или 32,2 фута/с ² ). Для некоторых приложений вас могут больше интересовать скорость или перемещение, чем абсолютные уровни ускорения, но их можно рассчитать путем интегрирования данных ускорения. Для периодического движения это интегрирование может быть очень точным, но для переходных событий, таких как толчки, это может привести к неуправляемой ошибке интегрирования.Поэтому лучше всего выполнять интегрирование для небольших временных сегментов, когда вибрация очень периодична, чтобы вычислить данные скорости и смещения.

Существует три основных типа акселерометров: пьезоэлектрические, пьезорезистивные и емкостные МЭМС. Принцип работы всех них немного отличается, и поэтому лучшие приложения для каждого типа акселерометра различны.

Пьезоэлектрический акселерометр

Пьезоэлектрические акселерометры являются наиболее популярными из-за их широкой доступности и высокого отношения сигнал/шум.Однако они связаны по переменному току, поэтому они не могут измерять статические ускорения, такие как гравитация. Они также могут испытывать проблемы, когда возбуждены своим внутренним резонансом. Обычно они составляют от 300 до 3000 долларов за ось.

Пьезорезистивный акселерометр

Пьезорезистивные акселерометры становятся все более популярными, поскольку они устраняют проблемы, с которыми сталкиваются пьезоэлектрические акселерометры на высоких (внутреннее демпфирование и отсутствие усиления резонанса) и низких частотах (измерение до 0 Гц). Но обычно они в 2-5 раз дороже пьезоэлектрических акселерометров.

Емкостный МЭМС

Этот тип вы найдете в своем телефоне. Емкостные акселерометры MEMS являются наиболее экономичными акселерометрами (в ценовом диапазоне менее 10 долларов США) и обычно монтируются на печатной плате. Качество их данных обычно намного выше, чем у пьезоэлектрических акселерометров, и ограничено полосой пропускания ниже нескольких сотен герц. Но качество улучшается, и для многих приложений общего назначения качество данных достаточно хорошее.

---

Тензодатчики

Поставщики тензодатчиков	Тензодатчики Pro	Минусы тензодатчиков
	Много разных опций и недорого Может использоваться на криволинейных поверхностях Очень точный Широкий диапазон частот	Установка. .. непростая Требуется специальная электроника Измеряет деформацию материала, но не ускорение

Рис. 2: Тензометры популярны для непосредственного измерения деформации.[Источник изображения]

Как работает тензодатчик?

Тензорезистор представляет собой фольгу с электропроводящей сеткой. Когда тензорезистор растягивается или сжимается, электрическое сопротивление сетки пропорционально увеличивается или уменьшается. Причина в том, что по мере растяжения сетки ток должен проходить большее расстояние в более тонком проводнике, что приводит к увеличению сопротивления (и наоборот).

Зачем использовать тензодатчик для измерения вибрации?

Чтобы узнать больше о том, как работают тензодатчики, ознакомьтесь со статьей HBM; но что делает их хорошим и плохим датчиком для измерения вибрации? Хорошо, что они очень универсальны и точны.Их можно устанавливать практически на любую поверхность и форму, они измеряют как статические, так и динамические нагрузки. Они также измеряют деформацию напрямую, так что вычисление напряжения в материале является довольно простым и точным.

Тензорезисторы

также очень маленькие и легкие. Таким образом, они практически не изменяют общую жесткость испытуемого образца. И самое главное, типичный тензодатчик будет стоить всего от нескольких долларов до нескольких сотен для очень качественных. Что не любить?!

Почему бы вам не использовать тензодатчик для измерения вибрации?

Их установка — головная боль!

Взгляните на популярное руководство по установке тензометрических датчиков — его правильная установка займет 20 минут, если вы знаете, что делаете.Я помню, как стажер в Mide много лет назад восклицал мне, что он успешно сделал съемный тензодатчик — он просто использовал двухсторонний скотч, чтобы приклеить его!… который, очевидно, не будет должным образом прикреплять тензодатчик к материалу. Установка акселерометров важна, но они просто необходимы для ускорения с помощью тестового прибора. Для тензодатчиков они должны быть идеально приклеены к материалу по всей поверхности до деформации с испытуемым изделием.

Другая проблема, связанная с тензодатчиками, заключается в том, что электроника, необходимая для усиления сигнала и сбора данных, является дорогостоящей (более 10 тысяч долларов США) и громоздкой.

Тензодатчики

— это прекрасно, если вы знаете, что делаете, и у вас есть все необходимое оборудование. Но если вы читаете этот пост в блоге, вы, вероятно, не являетесь экспертом в области вибрационных испытаний, и поэтому я бы рекомендовал избегать использования тензодатчиков.

---

Электромагнитный датчик скорости

Поставщики датчиков скорости	Плюсы датчика скорости	Датчик скорости Минусы
	Прямое измерение скорости Диапазон очень высоких температур (> 700°F или 370°C)	Больше не производится. ..

Я почти не включил их в список, но я знаю, что вы можете встретить упоминание о них при поиске вариантов датчика вибрации. Они работают, используя ток, генерируемый магнитом, движущимся внутри катушки. Преимущество их в том, что они измеряют скорость напрямую и имеют очень высокий температурный диапазон.

Но за последние 5-10 лет пьезоэлектрические акселерометры улучшились в отношении шума, размера и долговечности.Так что теперь практически все (за исключением энергетики в сверхгорячих приложениях) используют акселерометры и интегрируют выходные данные для расчета скорости. Чтобы узнать больше о взаимосвязи между ускорением, скоростью и смещением — , воспользуйтесь нашим простым калькулятором гармонического движения.

---

Гироскоп (датчик угловой скорости)

Поставщики гироскопов	Гироскоп Pros	Минусы гироскопа
	Измеряет вращение Типично МЭМС, поэтому низкая стоимость	Следует использовать с акселерометром для измерения ориентации

Рис. 3:  Гироскопы при использовании с акселерометрами предоставляют информацию об абсолютной ориентации во время испытания на вибрацию.

В то время как акселерометры измеряют линейное ускорение, гироскопы измеряют угловую скорость. Вместо вывода в gs мы получаем значение скорости, обычно отображаемое в градусах в секунду (°/с).

Как работает гироскоп?

Большинство гироскопов теперь используют технологию MEMS и имеют три небольшие резонирующие массы, которые смещаются при изменении угловой скорости, используя эффект Кориолиса. Более подробное описание доступно в Analog Devices.

Почему гироскоп полезен для испытаний на вибрацию?

Гироскопы

обеспечивают систему отсчета, которую нельзя получить с помощью одного только акселерометра (или даже группы акселерометров).Акселерометры измеряют инерционные силы, так что да, они могут помочь обеспечить систему отсчета по отношению к гравитации, но становится грязно (и почти невозможно) сохранять эту ссылку, когда ваш акселерометр вибрирует. .. что обычно происходит при выполнении вибрационные испытания. Акселерометр также может «дезориентироваться» во время событий, сопровождающихся устойчивыми статическими ускорениями (например, крен самолета), которые могут быть неверно истолкованы как вектор гравитации. Однако гироскоп позволил бы системе узнать истинный курс движения.

Гироскопы

при использовании в сочетании с акселерометрами помогают отслеживать ориентацию вашей системы. Обычно для тестирования вибрации не используют только гироскоп, но с акселерометрами у вас будет гораздо более полная картина вибрирующей среды.

---

Бесконтактные датчики вибрации

enDAQ производит регистраторы данных вибрации (ранее известные как Slam Sticks), которые мы продаем как простые в использовании, но точные и высококачественные альтернативы традиционным системам измерения вибрации.В момент гениальности мой не очень технический коллега воскликнул, что мы могли бы действительно легко измерять вибрацию, если бы мы могли найти способ «измерять вибрацию в воздухе!»

Моей первой реакцией было предположить, что «измерение вибрации в воздухе» невозможно — для измерения вибрации датчик (или сенсорная система) должен быть механически прикреплен для вибрации вместе с испытательной конструкцией или устройством. Но на самом деле это не так…

---

Микрофоны или датчики акустического давления

Поставщики микрофонов	Дополнительные микрофоны	Минусы для микрофона
	Без контакта с вибрирующей конструкцией Дополнительная информация к акселерометрам Очень богатый частотный диапазон	Требуется вспомогательная электроника Измеряет относительную амплитуду вибрации

Рис. 4:  Микрофоны могут предоставить очень подробное представление о частотном составе вашей вибрации, не изменяя его.[Источник изображения]

О звуке часто не думают как о способе измерения вибрации, но так и должно быть! Ведь звук по определению — это вибрация, распространяющаяся по воздуху в виде волн давления.

Когда использовать микрофон или датчик давления для испытаний на вибрацию?

Микрофоны

предлагают экономически эффективное средство измерения высокочастотной вибрации и особенно полезны для определения того, как вибрация системы изменяется со временем. Приложения для мониторинга состояния здоровья могут значительно выиграть от использования микрофона по стоимости и простоте.Микрофоны также могут обеспечить очень четкое и точное представление частотного содержания вашей вибрации.

Микрофоны

не ограничиваются приложениями, где важна стоимость; в некоторых акустических приложениях будут использоваться высококачественные микрофоны для тестирования и анализа вибрации. Вы заметите, что многие компании, производящие акселерометры, также предлагают высококачественные микрофоны. Акустика является основной областью вибрационных испытаний и имеет очень похожий анализ, сбор данных и характеристики датчиков.

Когда не следует использовать микрофон для тестирования вибрации?

Микрофоны и акустический анализ могут быть отличным вариантом для некоторых приложений; но если вам нужны абсолютные данные об ударе и вибрации, а не относительное изменение, то микрофоны, вероятно, не подойдут. Они также не смогут анализировать модальные формы и конкретные/дискретные точки вашей структуры. Но опять же, они очень эффективны для общего частотного анализа.

---

Лазерный датчик смещения

Поставщики лазерного смещения	Профессионалы лазерного смещения	Лазерное смещение Минусы
	Без контакта с вибрирующей конструкцией Очень точные данные о перемещении	Измеряет движение относительно относительно лазера Нужна чистая и стабильная среда Высокое энергопотребление

Рис. 5:  Лазерные датчики смещения измеряют расстояние между собой и целью, что полезно для некоторых задач по тестированию вибрации.[Источник изображения]

Как работает лазерный датчик смещения?

Лазерный датчик смещения использует триангуляцию с передающей и принимающей линзой. Лазерный луч направляется вниз к цели через передающую линзу. Затем свет отражается обратно к датчику и направляется линзой приемника на приемный элемент. По мере того, как цель приближается и удаляется, угол отраженного света меняется (он фокусируется на другом месте на приемном элементе).

Когда использование лазерного датчика смещения имеет смысл?

Датчики смещения

могут быть предпочтительны в некоторых приложениях, которые не позволяют использовать акселерометры, такие как вращающиеся компоненты (хотя можно использовать регистратор данных), или когда масса акселерометра будет слишком сильно влиять на движение системы. Они также измеряют смещение напрямую, что может быть истинным интересующим параметром (а не gs) для определенных приложений вибрационных испытаний.

Когда следует избегать лазерных датчиков смещения?

Недостатком их использования является то, что они измеряют относительное движение между двумя структурами.Их почти невозможно использовать в полевых условиях, поскольку требуется фиксированная установка и расстояние между датчиком и положением равновесия вибрирующей конструкции. Они также могут быть немного более дорогими (стоимость системы более 5 тысяч долларов) и сложными, чем системы на основе акселерометров. Кроме того, следует избегать использования датчиков смещения при ударных испытаниях, чтобы не повредить датчики.

---

Вихретоковые и емкостные датчики перемещения

Поставщики датчиков смещения	Датчик смещения Плюсы	Датчик смещения Минусы
	Без контакта с вибрирующей конструкцией Очень точные данные о перемещении	Измеряет относительное движение относительно датчика Нужна чистая и стабильная среда Высокое энергопотребление

Рис. 6: Вихретоковые и емкостные датчики смещения измеряют расстояние между собой и целью, что полезно для некоторых приложений вибрационных испытаний. [Источник изображения]

Эти датчики имеют те же преимущества и недостатки, что и лазеры для испытаний на вибрацию. С одной стороны, они предлагают способ «измерить вибрацию в воздухе» без изменения вашей вибрационной системы. Но они измеряют только 90 274 относительных 90 275 движений, им нужно оставаться неподвижными и измерять разницу в движении близлежащей конструкции. Поэтому они обычно используются только в лаборатории, особенно учитывая хрупкость системы (дорогие датчики, проблемы с проводкой и источники питания).

Разница между вихретоковыми и емкостными датчиками перемещения?

Lion Precision проводит гораздо более глубокое сравнение двух типов датчиков, чем я когда-либо мог, и это стоит проверить, если вам интересно. Но подведем итог: емкостные датчики используют генерируемое ими электрическое поле высокой интенсивности. Пока материал цели не изменяется, единственная динамическая переменная, влияющая на силу отраженного поля, — это расстояние между целями. Точно так же вихретоковый датчик создает магнитное поле и измеряет изменяющуюся реакцию этого поля.

---

Системы измерения вибрации

Все рассмотренные выше варианты датчика вибрации требуют от пользователя подключения проводов, обеспечения питания, формирования сигнала и электроники для сбора данных. Следующие два варианта делают все это за вас в одной автономной системе. Они значительно облегчают проведение испытаний на вибрацию для обычных пользователей, но часто пригодятся экспертам по продвинутым измерениям и анализу вибрации для начальных испытаний.

---

Измерители вибрации

Поставщики виброметров	Измеритель вибрации Pros	Измеритель вибрации Минусы
	Очень простой и быстрый в использовании Мгновенно предоставляет данные о годности/негодности	Не предназначен для динамических событий Ограниченный сбор и анализ данных

Рис. 7:  Виброметры — это инструмент, позволяющий быстро получить представление о вибрации окружающей среды.[Источник изображения] Виброметры

предлагают анализ вибрации в режиме реального времени в портативном устройстве, что позволяет быстро принимать решения о техническом обслуживании в полевых условиях. Они либо подключаются к традиционному акселерометру, либо некоторые даже включают акселерометр в устройство, что снижает требования к проводке и сложность. Измерители вибрации дают среднеквадратичные значения и уровни размаха в реальном времени, иногда включают резонансную частоту вибрации. У них также обычно есть алгоритм для оценки общей вибрации вашего подшипника или машины.

Когда использовать измеритель вибрации?

Виброметры обычно используются для промышленного мониторинга состояния здоровья. Технический специалист будет регулярно (по фиксированному графику или когда он / она подозревает проблему) осматривать оборудование. Настройка очень быстрая: просто приложите устройство к машине (если в ней есть встроенный акселерометр), считайте уровень вибрации, а затем примите решение, требуется ли техническое обслуживание или ремонт. Для быстрого испытания оборудования на вибрацию «годен/не годен» виброметр незаменим.

Когда не следует использовать измеритель вибрации?

Измерители вибрации не позволяют пользователю регистрировать длительные события (они могут предоставить вам доступ к последним нескольким тысячам точек для некоторого анализа). Измерители вибрации также могут быть немного дорогими и составлять около 1000 долларов США, что обычно не включает стоимость акселерометра (Fluke 805 со встроенным акселерометром стоит более 2 000 долларов США). Если вы хотите провести более глубокий анализ вибрации или любые ударные испытания, измеритель вибрации, вероятно, не лучший вариант.

---

Регистраторы данных вибрации

Поставщики регистраторов вибрации	Регистратор вибраций Pros	Минусы регистратора вибрации
	Простой в использовании Портативный Доступный	Ограниченные возможности синхронизации Ограниченная частота дискретизации и качество данных (обычно)

Рис. 8: Логгеры данных о вибрации предлагают экономичный способ быстрого и простого сбора данных о вибрации.Они часто используются перед настройкой более сложных систем и для некоторых приложений полностью заменяют «традиционную» настройку на основе проводного акселерометра. Регистраторы данных вибрации

сочетают в себе все компоненты, необходимые для большинства задач начального и среднего уровня вибрационных испытаний:

• Встроенный акселерометр(ы)
• Сбор и хранение данных
• Блок питания со встроенным аккумулятором
• Обработка и фильтрация сигналов (надеюсь)

Подробный список вариантов регистраторов данных о вибрации и их сравнение (включая наших конкурентов) см. в нашей статье: Рейтинг 11 лучших регистраторов данных о вибрации.

Когда использовать регистратор данных вибрации?

Проще говоря, регистраторы данных о вибрации — это когда вы с гримасой морщитесь от сложности и стоимости настройки «традиционной» системы измерения вибрации на основе акселерометра.

Регистраторы данных вибрации

лучше всего подходят для приложений, которым необходимо быстро провести некоторые испытания. Их очень легко настроить (просто прикрепите лентой или болтами к поверхности и нажмите кнопку), так что инженер (но вам не нужно быть таким техническим специалистом) сможет быстро и легко получить данные о вибрации.Все является автономным, поэтому регистраторы данных о вибрации также чрезвычайно портативны, что делает тестирование в полевых условиях очень простым.

Типичный случай использования регистратора данных о вибрации — это когда вы разрабатываете продукт или систему и вам необходимо получить некоторые тестовые данные из предполагаемой рабочей среды (не все эти данные легко доступны). Для этого приложения вы можете настроить тест, оставить его на несколько минут или часов, а затем вернуться, чтобы загрузить данные и посмотреть, какой тип вибрации и ударов произошел.

Можно также использовать регистратор данных о вибрации, когда проводка невозможна. Это включает в себя некоторые испытания боеприпасов (у нас были клиенты, помещающие датчики enDAQ в ракеты — надеюсь, они получили их и данные!), вращающееся оборудование, внешнюю часть самолета (один клиент, о котором я знаю, даже летал с датчиком, установленным на ракете). крыло с узлом уплотнения воздуховодов) и др.

Наконец, регистраторы данных о вибрации являются хорошим инструментом для использования перед настройкой более сложных систем. У нас часто есть вибрационные аналитики, которые отправляют клиенту регистратор данных о вибрации, чтобы провести некоторые начальные испытания, прежде чем им нужно будет самостоятельно отправиться на место.Первоначальное тестирование поможет получить некоторую информацию о типе среды, чтобы можно было использовать соответствующие усовершенствованные датчики, и может даже помочь найти ключевые области для установки этих датчиков.

Когда не следует использовать регистратор данных вибрации?

Регистраторы данных о вибрации ограничены в двух основных областях: отсутствие синхронизации и (как правило) более низкое качество данных. Поскольку между модулями сложно синхронизироваться, вы не сможете выполнять модальное тестирование больших структур. Это не означает, что регистраторы данных о вибрации не имеют временных меток; они есть.Но отметка времени недостаточно точна (обычно это сотни миллисекунд, когда вам может понадобиться точность менее миллисекунды).

Регистраторы данных вибрации

также часто считаются имеющими низкое качество данных. Хотя это может быть верно для систем, созданных более 10 лет назад, технологии датчиков совершенствуются и становятся меньше. Не говоря уже о том, что встроенная электроника также становится все более способной выполнять необходимую высокоскоростную обработку и сбор данных.

При этом частота дискретизации будет ограничена 20 000 Гц для регистраторов данных более высокого уровня, а минимальный уровень шума, как правило, будет выше по сравнению с усовершенствованным акселерометром.

---

Резюме

Если вы все еще читаете этот пост, надеюсь, у вас есть лучшее представление о том, какой датчик лучше всего подходит для вашего приложения! Если нет, не стесняйтесь связаться с нами и спросить. И вот эта сводная сравнительная таблица снова для справки.

Тип датчика	Когда использовать	Когда не использовать	Лучший поставщик
Акселерометр	Ударно-вибрационный универсальный	Ограниченный бюджет и доступ к необходимой электронике	Пьезотроника для печатных плат
Тензодатчик	Искривленные поверхности, когда важны размер и масса, требуют данных о деформации	Ограничения по времени или проводке, необходимо измерить ускорение	ХБМ
Датчик скорости	Применение при высоких температурах (> 700 °F)	Трудно найти, обычно лучше использовать акселерометр и интегрировать
Гироскоп	Требуются данные ориентации	Обычно используется не сам по себе, а с акселерометром	Аналоговые устройства
Микрофон или давление	Мониторинг работоспособности, определение частоты вибрации	Чтобы измерить ускорение напрямую, определите вибрацию в известных местах	Пьезотроника для печатных плат
Лазер смещения	Измеряйте рабочий объем напрямую, не изменяя конструкцию или изделие	Вне лаборатории, когда важно питание	КЕЙЕНС
Вихретоковые или емкостные смещения	Измеряйте рабочий объем напрямую, не изменяя конструкцию или изделие	Вне лаборатории, когда важно питание	Львиная точность
Измеритель вибрации	Быстрая диагностика машинного оборудования «работает/не работает»	Переходные процессы и тесты продолжительностью более 15 секунд	Fluke
Регистратор данных вибрации	Экономия времени и средств, тестирование в полевых условиях (важна портативность)	Модальное тестирование, требуется очень быстрая выборка (> 20 кГц)	EnDAQ

---

Дополнительные ресурсы

Если вы хотите узнать немного больше о различных аспектах ударных и вибрационных испытаний и анализа, загрузите нашу бесплатную обзорную электронную книгу по ударным и вибрационным испытаниям. Там есть несколько примеров, предыстория и множество ссылок, где вы можете узнать больше.

Похожие сообщения:

Для получения дополнительной информации по этой теме посетите нашу специальную страницу ресурсов по регистраторам вибрации и датчикам вибрации. Там вы найдете больше сообщений в блогах, тематических исследований, вебинаров, программного обеспечения и продуктов, ориентированных на ваши потребности в вибрационных испытаниях и анализе.

 

‎Анализ вибрации в App Store

Приложение анализирует данные акселерометра телефона и строит спектр вибрации.Это позволяет оценить не только силу и частоту вибрации, но и скорость вращения различных механизмов: вентиляторов, двигателей, различных вращающихся компонентов; так как частота вибрации часто (но не всегда) совпадает с частотой вращения. Приложение будет полезно при определении качества вентиляторов и двигателей, при определении совпадения их фактических параметров с заявленными производителем, найдет свое применение при мониторинге неисправностей (напр. г. в подшипниках) или при проверке качества сборки и балансировки самодельных механизмов с вращающимися частями.

Не подвергайте iPhone чрезмерной вибрации, так как он может сломаться. Если анализируемая вибрация слишком сильная, используйте подушку из вспененного материала или положите iPhone на расстояние, на котором сила вибрации не опасна для вашего устройства. В дополнение к уменьшению вибрации для iPhone прокладка из пеноматериала улучшает контакт между iPhone и вибрирующей частью, что делает передачу вибрации более точной и дает лучшие результаты.

ОБЯЗАТЕЛЬНО ПРОЧТИТЕ ПРИМЕРЫ АНАЛИЗА СПЕКТРА ВИБРАЦИИ НА САЙТЕ ПРИЛОЖЕНИЯ (usefulmobileapps.com).

Возможности полной версии приложения:
• Выбор единиц измерения. Ось X: Гц или об/мин. Ось Y: г, м/с², фут/с², мм/с, дюйм/с (дюйм/с), мм, мил, дБ(А), дБ(В).
• Размер БПФ (для встроенного акселерометра): 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096 (время сбора данных от 0,64 сек. до 40 сек.). Для акселерометра, подключенного к разъему для наушников, размер БПФ от 2048 до 131072. Для Bluetooth-акселерометра размер БПФ от 512 до 32768.
• Линейная и логарифмическая шкалы частот.
• Линейная шкала частот с максимальной детализацией (есть выбор отображаемого диапазона частот).
• Обнаружение пиковой частоты.
• Значения любой точки (для шкалы частот и звуковой волны (при максимальной детализации)).
• Выбор оси акселерометра для сбора данных.
• Октавные полосы (1/1,1/3,1/6,1/12).
• Оконные функции (Блэкмана, Хэмминга, Ханна (Ханнинга), Блэкмана–Наттолла, Гаусса, Плоская вершина).
• Удержание пика.
• Экспоненциальное усреднение спектра.
• Создание снимка экрана легким касанием экрана.
• Среднеквадратичное значение (RMS, для вибрации) или среднее значение (AVG, для абсолютных значений) для волны вибрации. Значения рассчитываются только для данных, отображаемых на экране.
• Калибровка встроенного акселерометра. Нужен ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО для измерения абсолютных значений ускорения (ускорение свободного падения). Для активации настроек включите режим «Виброволна» и выключите режим «Только колебания».Параметры акселерометра зависят от температуры и напряжения батареи и могут меняться со временем. Для получения стабильных значений акселерометр должен работать несколько минут.
• Сохранение результатов измерений в приложении. Файлы с сохраненными данными (SavedData_[дата]_[время].txt) можно скопировать на настольный/портативный компьютер или перенести на другой iPhone с помощью iTunes.
• Экспорт данных в текстовый («Y=[y1 y2… yn]», «y1;y2;… yn», «x1;y1\nx2;y2;…») или WAV файл. Количество точек регулируется с помощью «Размер БПФ».Для экспорта октав используйте «x1;y1\nx2;y2;…».
• Акселерометр подключается к разъему для наушников (диапазон измерения от 5 Гц до 24000 Гц).
• Стробоскоп для внешнего акселерометра (функция была предложена Тоддом Френчем из Лос-Анджелеса, Калифорния).
• Акселерометр Bluetooth.

При преобразовании ускорения в скорость или перемещение на частотах 0-5 Гц шумы начинают преобладать над пиками вибрации, поэтому такие частоты при преобразовании не учитываются. Если частота вибрации превысит 50 Гц, пик будет записан с неправильной частотой, и, следовательно, скорость или смещение будут рассчитаны неправильно. Нереально высокая скорость или большое перемещение могут быть признаком такого рода ложной частоты.

Измерение вибрации: полное руководство

СОДЕРЖАНИЕ

1. Что такое вибрация?
2. Откуда берется вибрация?
3. Количественная оценка уровня вибрации
4. Параметры вибрации: ускорение, скорость и перемещение

 

ПОЛУЧИТЕ ПОЛНОЕ РУКОВОДСТВО
ИЗМЕРЕНИЕ ВИБРАЦИИ
BRÜEL & KJÆR

СКАЧАТЬ

Говорят, что тело вибрирует, когда оно описывает колебательное движение вокруг исходного положения.Количество раз, которое совершается полный цикл движения в течение секунды, называется частотой и измеряется в герцах (Гц).

Движение может состоять из одной составляющей, происходящей на одной частоте, как у камертона, или из нескольких составляющих, происходящих одновременно на разных частотах, например, при движении поршня двигателя внутреннего сгорания.

На практике вибрационные сигналы обычно состоят из очень многих частот, возникающих одновременно, так что мы не можем сразу увидеть, просто взглянув на амплитудно-временную характеристику, сколько компонентов и на каких частотах они возникают.

Эти компоненты можно выявить, построив зависимость амплитуды вибрации от частоты. Разбиение сигналов вибрации на отдельные частотные компоненты называется частотным анализом, и этот метод можно считать краеугольным камнем диагностических измерений вибрации. График, показывающий уровень вибрации в зависимости от частоты, называется частотной спектрограммой.

При частотном анализе вибраций машины мы обычно обнаруживаем несколько заметных периодических частотных составляющих, которые непосредственно связаны с основными движениями различных частей машины.Таким образом, с помощью частотного анализа мы можем отследить источник нежелательной вибрации.

На практике избежать вибрации очень сложно. Обычно это происходит из-за динамических эффектов производственных допусков, зазоров, контакта качения и трения между частями машины, а также неуравновешенных сил во вращающихся и совершающих возвратно-поступательное движение элементах. Нередко небольшие незначительные вибрации могут возбуждать резонансные частоты некоторых других деталей конструкции и усиливаться в крупные источники вибрации и шума.

ПОДРОБНЕЕ
ИЗМЕРЕНИЕ ВИБРАЦИИ

Иногда механическая вибрация выполняет полезную работу. Например, мы намеренно создаем вибрацию в устройствах подачи компонентов, бетоноуплотнителях, ваннах ультразвуковой очистки, перфораторах и сваебойных молотах. Машины для вибрационных испытаний широко используются для придания контролируемого уровня энергии вибрации продуктам и узлам, где требуется изучить их физические или функциональные характеристики и установить их устойчивость к вибрационной среде.

Фундаментальным требованием во всех работах с вибрацией, будь то проектирование машин, использующих ее энергию, или создание и обслуживание бесперебойно работающих механических изделий, является возможность получить точное описание вибрации путем измерения и анализа.

 

Амплитуда вибрации, которая является характеристикой, описывающей интенсивность вибрации, может быть количественно определена несколькими способами. На диаграмме показано соотношение между размахом, пиковым уровнем, средним уровнем и среднеквадратичным уровнем синусоиды.

Значение размаха ценно тем, что оно указывает максимальное отклонение волны, полезное значение, когда, например, вибрационное смещение детали машины имеет решающее значение для максимального напряжения или механического зазора.

Пиковое значение особенно ценно для указания уровня кратковременных толчков и т. д. Но, как видно из рисунка, пиковые значения показывают только, какой максимальный уровень имел место, без учета истории волны во времени.

Исправленное среднее значение, с другой стороны, действительно принимает во внимание историю волны во времени, но считается, что оно представляет ограниченный практический интерес, поскольку не имеет прямой связи с какой-либо полезной физической величиной.

Среднеквадратичное значение является наиболее подходящей мерой амплитуды, поскольку оно одновременно учитывает историю волны во времени и дает значение амплитуды, которое напрямую связано с содержанием энергии и, следовательно, разрушительными способностями вибрации.

Измерительные блоки

Когда мы смотрели на вибрирующий камертон, мы рассматривали амплитуду волны как физическое смещение концов вилки в любую сторону от исходного положения. В дополнение к смещению мы также можем описать движение ножки вилки с точки зрения ее скорости и ускорения. Форма и период вибрации остаются неизменными, независимо от того, рассматривается ли смещение, скорость или ускорение. Основное отличие состоит в том, что существует разность фаз между амплитудно-временными кривыми трех параметров, как показано на рисунке.

Для синусоидальных сигналов амплитуды смещения, скорости и ускорения математически связаны функцией частоты и времени, это показано графически на диаграмме. Если пренебречь фазой, как это всегда бывает при проведении средневременных измерений, то уровень скорости можно получить, разделив сигнал ускорения на коэффициент, пропорциональный частоте, а смещение можно получить, разделив сигнал ускорения на коэффициент, пропорциональный квадрату частоты. Это деление выполняется цифровым способом в измерительной аппаратуре.

Параметры вибрации почти всегда измеряются в метрических единицах в соответствии с требованиями ISO, они показаны в таблице. Однако гравитационная постоянная «g» или, может быть, более правильно «g _n » по-прежнему широко используется для уровней ускорения, хотя она находится вне системы когерентных единиц ISO. К счастью, коэффициент почти 10 (9,80665) связывает [MOP1] две единицы, так что мысленное преобразование в пределах 2% является простым делом.

Выбор параметров ускорения, скорости или смещения

Обнаружив виброускорение, мы не привязаны только к этому параметру. Мы можем преобразовать сигнал ускорения в скорость и перемещение. Большинство современных измерителей вибрации оборудованы для измерения всех трех параметров.

При проведении однократного измерения вибрации в широкой полосе частот выбор параметра важен, если сигнал содержит компоненты на многих частотах. Измерение смещения даст низкочастотным компонентам наибольший вес, и, наоборот, измерения ускорения будут взвешивать уровень в сторону высокочастотных компонентов.

Опыт показал, что общее среднеквадратичное значение скорости вибрации, измеренное в диапазоне от 10 до 1000 Гц, дает наилучшее представление о силе вибрации на вращающихся машинах. Вероятное объяснение состоит в том, что данный уровень скорости соответствует данному уровню энергии; вибрации на низких и высоких частотах имеют одинаковый вес с точки зрения энергии вибрации. На практике многие машины имеют достаточно плоский спектр скоростей.

При выполнении узкополосного частотного анализа выбор параметра будет отражаться только в том, как анализ будет наклонен на дисплее или в распечатке (как показано на средней диаграмме на противоположной странице).Это приводит нас к практическому соображению, которое может повлиять на выбор параметра. Предпочтительно выбирать параметр, дающий наиболее плоский частотный спектр, чтобы наилучшим образом использовать динамический диапазон (разницу между наименьшим и наибольшим значениями, которые можно измерить) прибора. По этой причине параметр скорости или ускорения обычно выбирается для целей частотного анализа.

Поскольку измерения ускорения взвешиваются по высокочастотным компонентам вибрации, эти параметры, как правило, используются там, где интересующий частотный диапазон охватывает высокие частоты.

Природа механических систем такова, что заметные смещения происходят только при низких частотах; поэтому измерения смещения имеют ограниченное значение в общем изучении механической вибрации. Когда рассматриваются небольшие зазоры между элементами машины, вибрационное смещение, конечно же, является важным фактором. Смещение часто используется в качестве индикатора дисбаланса вращающихся частей машин, потому что относительно большие смещения обычно происходят при частоте вращения вала, которая также представляет наибольший интерес для целей балансировки.

Датчик вибрации

для использования в качестве простой системы наблюдения

Здесь представлена ​​чувствительная сигнализация с датчиком вибрации для применения в качестве простой системы наблюдения для защиты дверей и окон. Его также можно использовать в качестве защиты багажа или шкафчика. Схема подает звуковой сигнал и зажигает белый светодиод при обнаружении даже небольшой вибрации. Он компактен, работает от батареек и может быть помещен в небольшую коробку.

В схеме используется миниатюрный датчик вибрации SW18020 P от Gaoxin.Его можно использовать по-разному для обнаружения механических вибраций, чтобы активировать сигнализацию и другие системы наблюдения в различных проектах по обнаружению вибрации.

Датчик вибрации

Датчик вибрации имеет два электрических контакта, которые не соприкасаются друг с другом в режиме ожидания. При любом движении или вибрации контакты датчика замыкаются и соприкасаются друг с другом. Когда движение или вибрация прекращаются, контакты датчика возвращаются в исходное положение, вдали друг от друга.Замкнутые контакты во время вибрации вызывают срабатывание подключенной к нему цепи. Авторский прототип показан на рис. 1.

Рис. 1: Авторский прототип

Датчик вибрации имеет небольшой пружинный механизм, который заставляет контакты соприкасаться друг с другом, когда вибрация превышает определенный пороговый уровень. Два контакта, выходящие из датчика, изолированы сопротивлением более 10 МОм. Во время вибрации пружина внутри датчика вибрирует и на короткое время замыкает два контакта.

Клеммы датчика вибрации не имеют полярности, но один контакт толстый. Он подключается к Vcc через резистор, а тонкий штырек подключается к цепи, которая должна запускаться.

Максимальное рабочее напряжение датчика составляет 12 В постоянного тока, но он работает даже при трех вольтах. При использовании в цепи он потребляет ток менее 5 мА и обеспечивает контактное сопротивление около 10 МОм в разомкнутом состоянии и менее 5 Ом в контактном состоянии. Он очень надежен, а его время отклика составляет менее 2 мс.Работает более 500 000 раз без поломок. Датчик вибрации показан на рис. 2.

Рис. 2: Датчик вибрации

Принципиальная схема датчика вибрации показана на рис. 3. Он построен на основе таймера NE7555 (IC1), npn-транзистора BC547 (T1), пьезозуммера (PZ1) и нескольких других компонентов.

Рис. 3: Принципиальная схема датчика вибрации

Схема проста. Таймер NE7555 настроен на моностабильный режим, чтобы активировать зуммер и белый светодиод примерно на две минуты, когда датчик обнаруживает вибрацию.Датчик вибрации напрямую подключен между триггерным контактом 2 и заземляющим контактом 1 микросхемы IC1. NE7555 — это КМОП-версия таймера NE555, работающая от трех вольт.

Датчик смещен резистором R1, который также удерживает триггерный вывод 2 микросхемы IC1 в состоянии высокого уровня в режиме ожидания. Когда датчик улавливает небольшую вибрацию, его контакты замыкаются и замыкают контакт 2 таймера на землю. Это запускает таймер, и его выход становится высоким примерно на две минуты в зависимости от значений компонентов синхронизации R2 и C1.Когда на выходе таймера устанавливается высокий уровень, транзистор T1 подключается к белому светодиоду мощностью 0,5 Вт и зуммеру.

Схема питается от аккумуляторной батареи на 4,5 В, обычно используемой в беспроводных телефонах. Его можно заряжать с помощью зарядного устройства для мобильного телефона, если имеется подходящая розетка. LED2 указывает на зарядку аккумулятора.

Односторонняя схема печатной платы датчика вибрации показана на рис. 3, а схема ее компонентов — на рис. 4. Соберите схему на печатной плате и поместите в подходящую коробку.
Подключите датчик вибрации к цепи с помощью разъема CON1. Приклейте датчик к верхней части коробки, если он будет использоваться в качестве защиты багажа, или к окну или двери, если он используется в качестве вибросигнала.

Рис. 4: Схема печатной платы датчика вибрацииРис. 5: Компоновка компонентов печатной платы

Загрузить PDF-файлы с компоновкой печатных плат и компонентов:

Нажмите здесь

Схема работает от батареи 4,5В. Для зарядки аккумулятора требуется регулируемый источник питания 5 В.

---

 

Датчики вибрации | Альтен Сенсорс

Эффективный мониторинг вибрации для установок и машин

Современные датчики вибрации основаны на пьезокерамическом элементе, на который натягивается так называемая сейсмическая масса. При вибрации сейсмическая масса ударяет по пьезокерамическому элементу, как молоток в пьезоэлектрической зажигалке. Это заставляет массу излучать заряд, который усиливается для создания сигнала напряжения.

Все наши датчики вибрации имеют встроенный усилитель сигнала, за исключением некоторых высокотемпературных моделей. Это делает наши датчики вибрации особенно простыми в использовании.

Форм-факторы

На первый взгляд, наши датчики вибрации отличаются почти только размером. Их форм-фактор в первую очередь определяется двумя критериями: чувствительностью и необходимой полосой частот.Проще говоря, низкочастотные датчики более чувствительны и имеют больший корпус, чем миниатюрные датчики для высокочастотных приложений.

Чувствительность и частота

Промышленные датчики вибрации

подходят для измерения вибраций средней силы. Эти датчики имеют чувствительность 100 мВ/г и их типичный диапазон частот от 1 Гц до 8000 Гц. В нижней части шкалы расположены так называемые датчики сейсмических колебаний, способные обнаруживать очень слабые вибрации. Наш эталонный датчик 731A имеет чувствительность 10 В/g в типичном диапазоне частот от 0,05 Гц до 500 Гц. На другом конце спектра мы предлагаем датчики вибрации для ударных применений с диапазонами измерения до 70 000 g — на частотах намного выше 15 000 Гц.

Подходит для тяжелых промышленных условий

Все наши датчики вибрации поставляются в корпусах из нержавеющей стали и подходят для сложных промышленных применений.Их стандартные разъемы имеют степень защиты IP67. Мы также предлагаем погружные датчики вибрации для использования на глубине в несколько сотен метров.

VibroMatrix: измерение вибрации стало проще

Наша специализированная система измерения вибрации VibroMatrix была разработана специально для использования с погружными датчиками. Двухканальный аналого-цифровой преобразователь InnoBeamer подключает доступные датчики вибрации к ПК или ноутбуку с помощью интерфейса USB.