GUIDA ALL'USO DEGLI ACCELEROMETRI PIEZOELETTRICI ICP

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1 GUIDA ALL'USO DEGLI ACCELEROMETRI PIEZOELETTRICI ICP BOLLETTINO TECNICO Cod. PCB-ICP del 18/11/99 Questo manuale è una versione tradotta del manuale in lingua originale. Il manuale di riferimento ufficiale rimane a tutti gli effetti la versione in lingua originale. La Ing. Franco Luchsinger non si assume alcuna responsabilità per omissioni o errori qui contenuti. SIAMO SU INTERNET!

2 Pag. 1 di INTRODUZIONE Congratulazioni per l acquisto di un sensore PCB di qualità. Per poter ottenere le massime prestazioni, è importante familiarizzarsi con le procedure corrette di montaggio e installazione prima di usare l accelerometro. 2.0 FONDAMENTI DEGLI ACCELEROMETRI ICP ICP è un marchio registrato, che comprende unicamente i sensori piezoelettrici PCB con elettronica incorporata. Alimentati da un semplice ed economico condizionatore di segnale a corrente costante, questi sensori sono facilmente incorporati in sistemi ad elevata precisione e bassa impedenza aventi le seguenti caratteristiche:.sensibilità in tensione fissa - indipendente dal tipo di cavo e dalla sua lunghezza.uscita a bassa impedenza - può trasmettere su cavi lunghi in ambienti ostili senza perdita di qualità del segnale.sistema a due fili - usa cavi standard a due fili o coassiali.uscita in tensione ad elevata risoluzione - compatibile con indicatori, registratori e altri acquisitori di dati.costo basso per canale di misura - gli accelerometri richiedono solo economici condizionatori di segnale a corrente costante.auto-diagnosi intrinseca - tramite il controllo della tensione di lavoro (tensione bias) del sensore. In allegato troverete un foglio intitolato Specifications, che illustra le caratteristiche tecniche del particolare sensore da Voi acquistato. 3.0 CARATTERISTICHE OPZIONALI Oltre a queste caratteristiche standard, sono disponibili una grande varietà di opzioni. Se presenti prima del numero del modello, le seguenti lettere di prefisso indicano che il sensore è stato realizzato o fornito con le seguenti caratteristiche:.a montaggio adesivo.b tensione bias a basso livello.j elettricamente isolato da terra.m montaggio con filetto metrico.q costante di tempo di scarica estesa.w cavo sigillato impermeabile all acqua Altre lettere di prefisso quali K, FR, GK, GKR, KL e GKL indicano che il sensore è stato ordinato sotto forma di kit che include il cablaggio, l alimentatore e gli accessori per il montaggio. Vedere l allegato foglio Specifications per ulteriori dettagli sui prefissi disponibili.

3 Pag. 2 di INTRODUZIONE ALL INSTALLAZIONE Al momento della scelta del montaggio, tutti i vantaggi e svantaggi di ogni tecnica dovrebbero essere accuratamente valutati. Caratteristiche quali il luogo, la robustezza, l ampiezza del campo (di misura), l accessibilità, la temperatura e la portatilità possono essere estremamente critiche. Tuttavia, il più delle volte la più importante, ma spesso ignorata, caratteristica da considerare è l influenza della tecnica di montaggio sulla risposta ad alta frequenza dell accelerometro. La seguente figura illustra sei possibili tecniche di montaggio e la loro influenza sulla riposta in frequenza di un tipico accelerometro (Nota: non tutti i metodi di montaggio qui illustrati possono essere applicabili al Vostro particolare accelerometro). Esaminando le configurazioni di montaggio e i corrispondenti diagrammi si può osservare che la risposta ad alta frequenza è ridotta dall aggiunta di massa o dalla riduzione della rigidità del montaggio. Nota: La risposta in bassa frequenza non è influenzata dalla tecnica di montaggio. Questa caratteristica è generalmente definita dall elettronica incorporata nel sensore. Tuttavia quando si opera con condizionatori di segnale accoppiati in AC con registratori che hanno un impedenza inferiore a 1 MegaOhm, la risposta in bassa frequenza può essere influenzata. puntale magnete su rotaia magnete piatto basetta filettata adesivo vite figura 1 Deviazione sensibilità (db) ~ Ref. 100 Hz Log. frequenza (Hz) 4.1 MONTAGGIO STANDARD A VITE Questa tecnica di montaggio richiede una superficie di contatto liscia e perfettamente piana. Essa è consigliata per installazioni permanenti e/o sicure. Il montaggio a vite è anche consigliato per prove ad alta frequenza. Nota: Non tentate di montare su superfici curve o non regolari in quanto l eventuale disallineamento e il contatto ridotto di superficie possono ridurre significativamente la risposta in alta frequenza del sensore. FASE 1: Primo, preparare una superficie piana e levigata, quindi forare al centro dell area secondo le indicazioni dell allegato Installation drawing.

4 Pag. 3 di 10 Diametro sensore x1,1 (Figura 2) Si consiglia una superficie di montaggio lavorata con una rugosità minima di 0,00016 mm. Nota: Se non è possibile preparare in tal modo la superficie di montaggio della struttura in prova, si consiglia di considerare l alternativa del montaggio adesivo. Ispezionare la superficie di montaggio per controllare che non vi siano residui di lavorazione o altre particelle estranee. FASE 2: Pulire la superficie e applicare un film di grasso, olio o altro similare fluido per garantire l accoppiamento. (Figura 3) L aggiunta di tale fluido incrementa la trasmissione della vibrazione colmando le cavità presenti nella superficie. In conseguenza si aumenta la rigidità del montaggio. Per un montaggio semi-permanente, si può usare un adesivo epossidico. FASE 3: Serrare a mano il sensore/vite all oggetto della prova e assicurare applicando la coppia di serraggio consigliata nell allegato Installation drawing. (Figura 4)

5 Pag. 4 di 10 E importante usare una chiave dinamometrica in quanto un serraggio insufficiente non accoppia adeguatamente il sensore, mentre un serraggio eccessivo può causare la rottura della vite di fissaggio. 4.2 MONTAGGIO ADESIVO Il montaggio adesivo è utilizzato per installazioni temporanee o quando la superficie di prova non può essere adeguatamente preparata. Per applicazioni temporanee si possono usare adesivi quali la colla a caldo o la cera, mentre per applicazioni semi-permanenti si consiglia l uso di colle epossidiche bicomponenti o i gel a fissaggio rapido. Nota: Il montaggio adesivo spesso comporta una riduzione del campo ad alta frequenza. Quale regola generale, una superficie piana e l uso di adesivi rigidi forniscono la migliore risposta in frequenza. METODO 1 - Base per montaggio adesivo Questo metodo comporta il montaggio di una base alla struttura di prova e il fissaggio del sensore a questa base. Questo permette una facile rimozione dell accelerometro. Inoltre, siccome le basi sono realizzate in alluminio con rivestimento ceramico, questo montaggio garantisce l isolamento elettrico, eliminano le interferenze elettriche generate dalla struttura in prova ed eventuali loop di corrente tramite terra. FASE 1: Preparare una superficie piana e levigata. Si consiglia una rugosità minima di 0,00016 mm. FASE 2: Avvitare l insieme sensore/vite alla base adesiva seguendo la procedura già illustrata in FASE 2 e FASE 3 del Montaggio standard a vite. FASE 3: Mettere l adesivo sul lato inferiore della base, quindi premere fermamente l insieme sulla superficie facendo fuoriuscire la colla in eccesso. METODO 2 - Montaggio adesivo diretto premere (figura 5) base di montaggio lato di montaggio della vite adesivo In caso di spazi limitati o di necessità di riduzione della massa o anche per comodità, tutti i sensori (all eccezione dei modelli con vite integrale) possono essere incollati direttamente alla superficie.

6 Pag. 5 di 10 FASE 1: Preparare una superficie piana e liscia. Si consiglia una rugosità minima di 0,00016 mm. FASE 2: Mettere una piccola quantità di adesivo sul lato inferiore del sensore. Quindi premere fermamente il sensore sulla superficie facendo fuoriuscire la colla in eccesso. Fare attenzione in quanto una quantità eccessiva di colla può causare difficoltà per la rimozione del sensore. premere (Figura 6) accelerometro adesivo 4.3 MONTAGGIO MAGNETICO Il montaggio magnetico è un metodo pratico per le misure nel campo ed è comunemente usato per il monitoraggio delle macchine (manutenzione predittiva) o per altre applicazioni che richiedono flessibilità. NOTA: La scelta corretta del magnete e una superficie ben preparata sono fattori critici per ottenere delle misure affidabili, specialmente ad alta frequenza. Una cattiva installazione può causare una riduzione del 50% del campo di frequenza. La scelta del magnete dipende dall applicazione. Per esempio i magneti in terra rara sono usati per la loro elevata forza. I magneti piatti sono ideali per superfici lisce e piane, mentre i magneti a doppia rotaia sono usati per superfici curve. In caso di superfici non magnetiche o rugose, si consiglia di saldare o incollare una basetta in acciaio sulla superficie. Questo garantirà la presenza di un area levigata e la ripetibilità del montaggio. FASE 1: Dopo aver scelto il corretto magnete, ispezionarlo per controllare che le superfici di montaggio siano levigate e piane. (Figura 7) la vite è montata sul lato superiore del magnete le superfici devono essere piatte elevigate magnete piatto magnete su rotaia base con magnete FASE 2: Avvitare l accelerometro al magnete appropriato seguendo la procedura già illustrata in FASE 2 e FASE 3 della procedura Montaggio a vite.

7 Pag. 6 di 10 FASE 3: Preparare una superficie levigata e piatta. Si raccomanda una rugosità minima di 0,00016 mm. Dopo la pulizia della superficie, controllare che non vi siano residui e applicare un film di grasso al silicone o olio. FASE 4: Installare l insieme magnete/sensore sulla superficie preparata appoggiando dapprima un lato della base magnetica e quindi facendo ruotare l insieme come indicato nella figura seguente. (Figura 8) NOTA: Attenzione al montaggio magnetico in quanto esso può causare urti molto violenti con livelli di accelerazione che possono danneggiare il sensore. Per evitare questi problemi, controllare che il sensore sia dotato di protezione interna anti-urto. In caso di dubbio consultateci. 4.4 MONTAGGIO SU PUNTALE Questo metodo non è consigliato per la maggior parte delle applicazioni. E generalmente usato solo per il monitoraggio delle macchine o altre applicazioni portatili. Entrambe la precisione e la ripetibilità delle misure a bassa (<5 Hz) e alta frequenza (>1 khz) sono dubbie. 5.0 CABLAGGIO Una cura e attenzione particolari sono essenziali per l installazione in quanto l affidabilità e precisione del vostro sistema non è migliore di quella del cavo d uscita del segnale. FASE 1: Controllare che il cavo ordinato sia quello corretto. Come per i sensori, nessun cavo può soddisfare tutte le applicazioni. Uno speciale cavo a basso rumore dovrebbe essere usato con i sensori ad alta impedenza e uscita in carica. I sensori ICP possono operare con ordinari cavi a 2 anime. Le applicazioni industriali spesso richiedono cavi schermati/attorcigliati per ridurre le interferenze elettromagnetiche di tipo EMI e RFI. Cavi con guaina in teflon sono necessari in ambienti corrosivi.

8 Pag. 7 di 10 FASE 2: Collegare il cavo all accelerometro Una piccola quantità di resina bloccante sul connettore prima del collegamento, garantisce una chiusura affidabile durante la prova. In ambienti ostili, il collegamento può essere sigillato con silicone, guaine termorestringenti e anelli di tenuta. Tipo 1: connettori coassiali e a specifiche MIL (figura 9) Dapprima, inserire il connettore maschio del cavo nel connettore femmina del sensore. Quindi, mantenendo immobile il sensore, fissare il connettore serrando l anellino presente sul cavo. Tipo 2: Collegamento con terminali a saldare (figura 10) sensore guaina termorestringente Il collegamento con terminali a saldare è conveniente per una facile riparazione in campo del collegamento del cavo. Saldare semplicemente il cavo spelato ai terminali esposti del sensore (controllare l Installation drawing per determinare i terminali del segnale e di terra). In molti casi è consigliabile proteggere il giunto saldato con una guaina termorestringente o con colla epossidica. NOTA: Se non avete l esperienza o i mezzi per saldare i terminali, consultateci. Attenzione, i danni causati da surriscaldamento non sono coperti dalla garanzia. FASE 3: Installare il cavo facendo attenzione a prevedere delle zone antistrappo presso il connettore e a ridurre il movimento fissando il cavo ad intervalli regolari. Il comune buon senso deve essere usato per evitare danni fisici ai cavi e ridurre il rumore elettrico. Per esempio evitare di passare i cavi vicino ai cavi dell alta tensione oppure lungo corridoi o pavimenti dove una persona potrebbe inciampare. Cavi schermati dovrebbero essere collegati a terra da un solo lato. FASE 4: Infine collegare il lato rimanente del cavo al condizionatore di segnale. Per dissipare la carica che può essersi accumulata sul cavo, mettere in corto a terra il segnale prima dell attacco.

9 Pag. 8 di ALIMENTAZIONE Tutti i sensori ICP richiedono un alimentazione a corrente costante. Per questa ragione usare solo condizionatori di segnale PCB a corrente costante o altre sorgenti a corrente costante approvate. Un tipico schema è illustrato nella figura seguente. NOTA: Danni causati all elettronica incorporata dall uso di alimentatori non approvati non è coperta da garanzia. indicatore capacità d accoppiamento (Figura 11) uscita diodo C.C. interruttore Vdc registratore terra L alimentatore è costituito da una sorgente in tensione VDC. In generale i dispositivi alimentati a batteria offrono una maggiore flessibilità per misure portatili, a basso rumore, mentre unità alimentate a rete consentono il monitoraggio continuo. Questa tensione è regolata da un circuito a limitazione di corrente che fornisce l eccitazione a corrente costante per il corretto funzionamento dei sensori ICP. NOTA: In nessuna circostanza si deve fornire una tensione senza diodo di regolazione della corrente o altro equivalente circuito elettrico. Indicatori o LED sono usati per monitorare la tensione bias sul segnale d uscita per controllare il funzionamento del sensore e rilevare interruzioni nel cavo. Normalmente l indicatore sul giallo indica un circuito aperto; il rosso indica un corto o una condizione di sovraccarico; il verde indica un funzionamento normale. Infine una capacità all uscita rimuove la tensione di lavoro bias dal segnale di misura. Il segnale fornito non ha offset ed è di tipo AC compatibile con la maggior parte dei registratori sul mercato. NOTA: Condizionatori di segnale accoppiati in DC o tamponati dovrebbero essere usati con registratori aventi una impedenza d ingresso inferiore a 1 Megaohm o vicina a 1 Gigaohm. I condizionatori standard accoppiati in AC possono essere usati con strumenti aventi elevata impedenza (1 Gigaohm) installando una resistenza di 10 Megaohm in parallelo all uscita. Oggi molti analizzatori FFT, moduli di acquisizione dati e acquisitori includono un eccitazione a corrente costante per l utilizzo dii sensori ICP. Tuttavia prima di usare questa opportunità controllate che la tensione di alimentazione e la corrente costante siano adeguate per l uso con il vostro sensore (vedere allegato Installation drawing ). Vi preghiamo di contattare il produttore del condizionatore di segnale o il manuale del prodotto per ulteriori informazioni.

10 Pag. 9 di FUNZIONAMENTO Dopo il completamento dell installazione del sistema, accendere il condizionatore e attendere 1 o 2 minuti per permettere al sistema di stabilizzarsi. Dopo questo tempo l indicatore o il LED sul condizionatore deve indicare il colore verde. Il sistema funziona correttamente e siete pronti per iniziare le misure. Se viene indicata una situazione di errore, controllare prima tutti i collegamenti e le relative connessioni., poi controllare la funzionalità del cavo e del condizionatore. Se il sistema non funziona nonostante questi controlli, consultateci. NOTA: E importante che l accelerometro funzioni entro i limiti indicati nell allegata Specification sheet. Se il sensore è usato al di fuori di questi limiti, si corre il rischio di danneggiarlo. 8.0 RIPARAZIONE / ASSISTENZA La strumentazione da riparare deve essere inviata presso i nostri uffici di Curno (BG). A causa della sofisticata natura della strumentazione, si sconsiglia al Cliente di effettuare la riparazione in quanto essa annulla, se ancora applicabile, la garanzia. Dopo la ricezione della strumentazione, sarà inviato al Cliente un preventivo di riparazione per l accettazione. Se avete domande o problemi nell utilizzo della nostra strumentazione, non esitate a contattarci per telefono o per fax ai numeri indicati sul retro della copertina. Un tecnico specializzato è sempre disponibile telefonicamente durante le normali ore lavorative. 9.0 GARANZIA Gli accelerometri e la strumentazione della PCB Piezotronics sono garantiti per un periodo di 1 anno dalla data di consegna. Sono escluse dalla garanzia deficienze e difetti dovuti ad errato uso della strumentazione, inadeguata manutenzione, modifiche apportate senza accordo del costruttore, normale usura. La riparazione o sostituzione in garanzia sono effettuate franco Curno (BG).

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