Sensores de vibrações wireless

Os sensores de vibrações wireless da Ronds, RH505 (uniaxial) e RH605 (triaxial), com medição simultânea de temperatura, concebidos para a IoT, tem especificidades que decorrem dos requisitos de aplicação pratica, que são aqui descritas.

Em conjunto com o restante sistema de monitorização oferecem as seguintes características:

Comunicação flexível

O coletor de dados RH560 dispõe de comunicação por TCP-IP, Wi-FI ou 4G.

Poderosas interfaces

Em conjunto com o software de aplicação constituem uma poderosa solução de IoT para manutenção preditiva.

Sistema de alarme inteligente

Dispondo de um sistema de alarmes inteligente, pode fornecer, mais que informação bruta, por si só, sugestões de ações concretas de manutenção.

Custo reduzido

O facto de a montagem ser muito simplificada permite reduzir muito os custos, em comparação com um sistema permanente de monitorização de vibrações, tradicional.

Interfaces de comunicação

Múltiplas interfaces de comunicação e programação

1 O sensor de vibrações tradicional analógico

Na cadeia de medida tradicional, com sensores de vibrações analógicos:

Estes são alimentados pelos cabos de alimentação e não tem requisitos de poupança de energia;
Os sensores de vibrações transmitem continuamente um sinal analógico pelo cabo de sinal;
O equipamento de medida ou condicionador, ligado ao sensor analógico:
- Sincroniza as medidas dos diversos sensores
- “Decide” o que fazer com o sinal.

2 Características especificas dos sensores vibrações wireless

A lista de características específicas que decorre de um sensor de vibrações ser wireless são as seguintes:

Quando efetuar medidas
1. Tem de ter a capacidade de medir níveis globais a intervalos curtos;
1. Tem de ter a capacidade de efetuar medidas adicionais quando ocorrem situações excecionais;
  1. Ultrapassagem de nível de alarme
  1. Identificar quando a máquina esta parada;
1. Tem de ter a capacidade de efetuar medidas mais complexas (forma de onda) a intervalos mais longos;
1. Tem de se sincronizar com os outros sensores;
O que medir
1. Tem de ter a capacidade de ser parametrizado para medições simples;
1. Simultaneamente tem de ter a capacidade de ser parametrizado para efetuar medições mais complexas;
Como medir
1. Tem de ter a capacidade de digitalizar o sinal;
1. Tem de ter a capacidade de medir o que digitaliza para decidir o que fazer:
  1. Ultrapassagem de nível de alarme
  1. Identificar quando a máquina esta parada;
  1. E necessário efetuar nova medida?
Comunicação
1. Tem de ter uma comunicação por um protocolo radio;
1. O sinal que transmitem e digital;
1. Transmitem o sinal a intervalos regulares definidos pelo utilizador;
1. Tem de ter a capacidade de comunicar o seu estado e situação das baterias;
Memória local
1. Tem memoria local para ultrapassar uma falha de comunicação temporária;
Alimentação
1. Tem de ter alimentação própria a baterias;
1. Tem de ter a capacidade de ser ligados e desligados;
1. A bateria tem de ter uma duração prolongada;
1. A bateria tem de ser fácil de substituir;
1. Tem de ter a capacidade de identificar quando se pode poupar energia.

3 Sensores vibrações wireless da Ronds – quando efetuar as medidas

Em primeiro lugar, para ser possível interpretar dos resultados das medidas e desejável que todas as medidas numa máquina sejam efetuadas em simultâneo. Daqui decorre que os sensores de vibrações wireless tem um relógio para se sincronizar com os outros sensores.

A fim de identificar quando ocorrem situações excecionais e analise de tendência, eles medem níveis globais a intervalos curtos.

Para fins de diagnostico recolhem espetros, formas de onda, envelope, etc., a intervalos mais longos ou quando e excedido o nível de alarme.

Quando identificam que a máquina esta parada, para poupar energia tem a capacidade de só medir níveis globais e não efetuar medições adicionais consumidoras de energia da sua bateria.

Assim nos sensores de vibrações wireless da Ronds RH505 e RH605, e possível definir:

Dois intervalos distintos para realizar medidas:
- Um curto para níveis globais
- Um longo para medições para fins de diagnostico
Quando e necessário fazer medições adicionais em virtude de se ultrapassar um alarme;
Quando a máquina esta parada

4 Sensores vibrações wireless da Ronds– o que medem e como medem

Os sensores de vibrações wireless da Ronds, quando são ligados interrogam a unidade coletora RH560, sobre os diversos parâmetros para efetuar medidas:

Quais são as medições de níveis globais que devem efetuar e sua periodicidade?
Parametrização das medições de espetros, formas de onda e envelope que tem de efetuar, e sua periodicidade;
Níveis de alarme que desencadeiam nova medida e de máquina parada.

O sensor do acelerómetro uniaxial RH505 e um acelerómetro piezoelétrico com a sensibilidade de 100mv/g, com fim de escala de 50g e gama de frequência de 2Hz a 20 KHz.

O sinal de aceleração do RH505 e de seguida digitalizado no conversor analógico digital com as seguintes possibilidades.

Dimensão da forma de onda: 1K,2K,4K,8K,16K,32K,64K,128K;
Número de linhas de espetro: 400, 800, 1600, 3200, 6400, 12800;
Gamas de frequência: 500Hz,1KHz,2KHz,5KHz,10KHz,20KHz;
Integração para velocidade e deslocamento
Envelope

As temperaturas medidas podem estar entre -40ºC e 125ºC.

O sensor triaxial RH605 para alem do sensor piezoelétrico na direção da montagem tem dois sensores MEMS nas outras duas direções.

As características destes sensores e das suas medidas são:

Gama de medida: 16g
Gama de frequência: 2-1000 Hz
Dimensão da forma de onda: 1K,2K,4K,8K,16K
Número de linhas de espetro: 400, 800, 1600, 3200, 6400,
Gamas de frequência: 500Hz,1000Hz
Integração para velocidade e deslocamento
Envelope

Os sensores de vibrações wireless são assim um poderoso analisador de vibrações disponibilizando todas as funcionalidades esperadas de um sistema de análise de vibrações de manutenção preditiva.

5 Sensores vibrações wireless da Ronds – comunicação

De modo a reduzir o consumo de energia os sensores de vibrações wireless RH505 e RH605 utilizam o protocolo Zigbee para comunicar com o coletor de dados wireless RH560.

O Zigbee consiste num conjunto de especificações para a comunicação sem-fios entre dispositivos eletrónicos, com enfase na baixa potência de operação e no baixo custo de implementação. Foi pensada para interligar pequenas unidades de recolha de dados recorrendo a sinais de radiofrequência.

A tecnologia utilizada é comparável às redes Wi-Fi e Bluetooth e diferencia-se destas por ter menor consumo, por um alcance reduzido (cerca de 100 metros).

Transmitindo sinais digitais, por definição a transmissão ocorre a intervalos discretos. Nos sensores de vibrações wireless o intervalo de comunicação é parametrizado pelo utilizador.

Para além dos resultados das medidas como sejam níveis globais, formas de onda, espetros, etc. também transmitem informação sobre o seu estado, nomeadamente sobre o nível de carga da bateria.

6 Sensores vibrações wireless da Ronds – memória local

Os sensores de vibrações wireless RH505 e RH605 têm uma memória local de cerca de 400 Mb suficiente para armazenar algumas horas de medições em caso de falha de alimentação da unidade coletora RH560.

7 Alimentação

Os sensores de vibrações wireless RH505 e RH605 são alimentados por baterias de lithium-thionyl chloride que podem ser adquiridas e substituídas localmente substituíveis pelo utilizador no local com muita facilidade.