Capteurs pour mesures de vitesse

Choisir le bon capteur de vitesse pour la turbomachinerie est d’une importance cruciale pour une mesure précise et fiable. Après tout, le signal du capteur est l’entrée pour un système de protection de la survitesse. Un capteur défectueux conduit à un signal d’entrée peu fiable, qui a une influence négative sur la précision et la fiabilité du système de protection.

Il faut faire plusieurs considérations pour sélectionner le capteur droit, qui peut être classé dans des considérations environnementales et liées à la machine.

Considérations sur la machine:

1. Quelle est la vitesse attendue min et max?
2. Quelle est la cible qui est mesurée et quelles sont ses spécifications?
3. Y a-t-il des limitations sur le poids et la taille à l’emplacement de montage?
4. Quelle est la longueur du câble nécessaire?

Considérations environnementales:

1. Quelle est la température ambiante attendue?
2. La mesure a-t-elle lieu dans les zones dangereuses d’explosion (ATEX)?
3. Les champs électromagnétiques puissants sont-ils présents?
4. La mesure a-t-elle lieu dans un environnement corrosif?

Pour les mesures de vitesse industrielles, il existe trois principaux types de principes de mesure:

▪ Capteurs de réticence variable (VR) – également appelé capteurs passives, capteurs électromagnétiques ou capteurs de prise en charge magnétique (MPU).
▪ Capteurs de courant de Foucault – également appelé capteurs de proximité ou capteurs de déplacement.
▪ Capteurs d’effet de Hall– également appelé capteurs actifs.

Capteurs de réticence variable (VR)

Un capteur VR utilise un champ magnétique pour mesurer les modifications de la distance entre la pointe du capteur et l’objet cible. Le capteur contient une bobine qui est enveloppée autour d’un aimant qui provoque une modification du champ magnétique (flux) et de la bobine lorsque les dents d’une vitesse passent le capteur. Le matériel de déménagement crée un flux variable qui induit une tension dans la bobine; la fréquence de laquelle est liée à la vitesse de rotation. Le signal est une onde sinusoïdale dont l’amplitude dépend de la taille de la cible, de la vitesse et de la distance.

Avantages

Un avantage des capteurs VR est leur applicabilité aux applications à haute température. Il existe des types spécifiques de capteurs appropriés pour fonctionner avec des températures supérieures à 300 ° C. De plus, les capteurs VR sont faciles à utiliser et très fiables. Un autre avantage est que le capteur a une connexion à deux fils et convient donc souvent aux infrastructures héritées.

Désavantages

Un inconvénient majeur des capteurs VR est que l’amplitude du signal dépend d’un facteur de taille, de vitesse et de distance de la cible. Si la vitesse est trop basse, la dent de l’engrenage trop petit ou la distance sur le matériau cible trop grosse, le signal sera aplati et non utilisable. D’autre part, si la vitesse est élevée, la dent engrenage large ou la distance est petite, le signal affichera des impulsions élevées (80Vrms). L’application et le positionnement des capteurs VR nécessitent une attention particulière et une expertise pour fonctionner correctement. Comme ces types de capteurs ne fonctionnent pas bien à la basse vitesse, ils ne conviennent pas à une détection de vitesse faible ou zéro.

Capteurs de courant de Foucault (proximité)

Un capteur de courant de courage utilise un champ électromagnétique pour mesurer les modifications de la distance à un objet. Comme une roue polaire se déplace au-delà du capteur, il mesure une variation de la distance; fermer (dent) et loin (encoche). La vitesse de rotation peut être déterminée en fonction du temps entre ces événements.

Avantages

Un avantage majeur des capteurs de courant de Foucault est que le principe de mesure montre à la fois les impulsions et la position par rapport aux dents. Cela donne un aperçu de la distance définie sur les dents de l’objet cible.

Les capteurs de courant de Foucault sont également disponibles avec une sortie de courant dynamique, ce qui permet un câblage long (jusqu’à 1000 m). Les capteurs avec une sortie de courant dynamique sont moins affectés par l’impédance des câbles par rapport aux capteurs d’effet de Hall, les capteurs de courant de Foucault basés sur des signaux de tension et des capteurs VR.

Désavantages

L’utilisation de capteurs de courant de Foucault pour les mesures de vitesse a un inconvénient. À une vitesse élevée, une saturation peut se produire, provoquant ainsi de plus en plus la forme du signal. Lorsque les dents de l’engrenage dépassent le capteur à grande vitesse, un capteur de courant de Foucault détecte à peine une différence de distances. Plus la fréquence est élevée, le capteur de courant de Foucaute moins efficace sera destiné à des mesures de vitesse.

Capteurs d’effet de Hall

Un capteur d’effet de Hall évolue dans le champ magnétique de l’aimant, causé par le matériau cible ferromagnétique. Les capteurs ont des conditionneurs de signaux intégrés, qui génèrent un signal d’onde carré clair. Contrairement aux capteurs VR, les capteurs d’effet de Hall sont sensibles à la taille du flux magnétique plutôt que la vitesse à laquelle elle change. Les capteurs de vitesse d’effet de Hall présentent une large plage de mesure et peuvent être utilisés pour mesurer à la fois des pièces à basse vitesse ou à des pièces à grande vitesse et des pièces à grande vitesse.

Avantages

L’avantage d’un capteur d’effet de Hall est que le capteur fournit directement une sortie numérique facile à transmettre et à traiter. Un autre avantage est que les capteurs d’effet de Hall comportent généralement un traitement de signal interne. Le signal est numérisé et amplifié, le rendant moins sensible aux interférences électromagnétiques (EMI).

Désavantages

En raison de l’électronique intégrée, les capteurs d’effet de Hall sont limités aux applications qui fonctionnent à des températures allant de -40 ° C à +150 ° C. De plus, les capteurs d’effet de Hall nécessitent une connexion à 3 fils. En outre, le niveau de déclenchement est défini dans le capteur d’effet de Hall et ne peut pas être modifié.