Détection des vibrations dans les paliers de moteur avec l'accéléromètre TE 820M1

Les accéléromètres piézoélectriques (PE) sont idéaux pour les applications industrielles de maintenance conditionnelle et prédictive, car ils offrent des performances fiables et précises à long terme. La famille d'accéléromètres TE 820M1 (261-8102) couvre une large plage d'accélération (de ±25g à ±6000g), avec une réponse en fréquence plate jusqu'à <10kHz. Ces dispositifs conviennent à une grande variété d'applications de détection des vibrations des roulements de moteur.

Tension d'excitation

Consultez la Fiche technique du TE 820M1 pour obtenir des informations plus détaillées sur le produit.

Le système de surveillance des vibrations des paliers présenté ci-dessous est une conception « en direct et accordable ». Vous pouvez modifier n'importe lequel des paramètres du système qui sont indiqués en bleu, afin de l'adapter à la configuration spécifique de votre application. Vous pouvez ensuite lancer une nouvelle simulation (en cliquant sur la flèche verte « play ») pour voir les résultats de ces modifications.

Cet exemple d'application montre le transitoire de démarrage d'un moteur à induction avec une charge de ventilateur. La conception comprend un circuit de surveillance des vibrations du roulement utilisant l'accéléromètre TE 820M1, ainsi qu'un filtre passe-bas RC anti-alias et un convertisseur analogique-numérique. La tension de sortie équivalente aux données échantillonnées est illustrée à l'extrême droite (forme d'onde verte).

Choisissez le bon « numéro de tiret » :

L'une des modifications que le lecteur peut apporter consiste à choisir un « numéro de tiret » (ou « Suffixe ») différent pour la référence de l'accéléromètre. Par exemple, double-cliquez sur le TE 820M1 et changez le numéro de tiret de 0100 à 0050, puis relancez la simulation (c'est-à-dire cliquez sur la flèche verte « play » dans la barre d'outils de simulation en haut du schéma). Une fois la simulation terminée, vous verrez l'effet de l'utilisation d'un accéléromètre plus sensible. La tension de sortie de l'accéléromètre (forme d'onde bleue) augmentera, passant d'environ 2Vpk-pk à 4Vpk-pk (tension crête à crête). Si vous choisissez le tiret numéro 0025 et que vous effectuez une autre simulation, la sortie augmentera à nouveau, mais elle s'arrêtera aux limites de tension du rail de 0 et 5V.

Tableau 2 : Informations relatives à la commande en fonction de l'application souhaitée Gamme G

Choisissez la bonne largeur de bande du filtre anti-alias :

Un autre paramètre sélectionnable par l'utilisateur est la valeur de la capacité du filtre RC. Elle est fixée nominalement à 0,22uF, ce qui, avec la résistance de 1k Ohm, donne une fréquence de pôle passe-bas légèrement supérieure à 700Hz. Le filtre empêche le bruit d'alimentation à haute fréquence de se répercuter dans la bande de détection à basse fréquence du système de surveillance et d'apparaître comme un (faux) signal de vibration à la sortie échantillonnée. Étant donné que le moteur fonctionne à un peu moins de 1 800 tr/min, avec un multiple de cycle de roulement de 20, la fréquence de vibration attendue est légèrement inférieure à 600 Hz, de sorte qu'elle passera à travers le filtre comme souhaité. Cependant, il y a un signal de bruit sinusoïdal de 9kHz sur l'alimentation 5V de l'accéléromètre. S'il est autorisé à passer dans le CAN, qui échantillonne à 10 kHz, il en résultera un « faux » signal d'accélération apparent de 1 kHz à la sortie.

Vous pouvez voir ce faux signal dans le spectre de sortie si vous double-cliquez d'abord sur le condensateur et changez sa valeur de 0,22uF à 0,022uF et relancez la simulation. Tracez ensuite la tension de sortie échantillonnée (v_sampled_out) dans le visualiseur de formes d'onde principal et effectuez une FFT à l'aide de la fonction de calculatrice intégrée.

Figure 1 : Une mauvaise sélection de la capacité du filtre RC entraîne un « faux » indicateur de vibration.

*Remarque : Le modèle utilisé pour le TE 820M1 a été produit par l'auteur de cet exemple, sur la base des seules informations contenues dans la fiche technique du produit. Il n'a pas été vérifié par le fabricant.