Назначение

Универсальный цифровой датчик ВЭЛАН-VS-15 предназначен для преобразования механических колебаний в электрические сигналы, пропорциональные среднеквадратическому значению (СКЗ) ускорения и скорости корпуса датчика.Область применения датчика – работа в качестве измерительного элемента виброизмерительных и виброзащитных систем, в том числе — в качестве вибровыключателя.

Особенности

Датчик является цифровым устройством, чувствительным к колебаниям своего основания в трёх взаимно ортогональных направлениях. Датчик выпускается в двух вариантах подключения — со встроенным в корпус кабелем и с разъёмным подключением кабеля. При этом каждый вариант производится с разными интерфейсами (см. таблицу вариантов). Вариант исполнения датчика, его динамический диапазон, аварийный порог срабатывания дискретного выхода и наличие коннектора линии RS-485 определяется при заказе изделия. Датчик относится к невосстанавливаемым изделиям.

Конструкция

Датчик выполнен на основе МЭМС микросхемы трёхосевого акселерометра и микропроцессора, реализующего алгоритмы цифровой обработки измеряемого вибросигнала. Блок-схема общего алгоритма обработки сигнала привидена на рисунке 1. Кроме собственно акселерометра, чувствительного к вибрации, в изделии имеется встроенный датчик температуры, позволяющий оценивать степень  нагрева электронных компонентов в корпусе
изделия и доступный по интерфейсу RS-485. Температура представлена с разрешением 1°С/бит в диапазоне -40….+85°С. Данные обновляются с частотой 12,5 Гц. Основные выходные сигналы датчика: ускорения,
скорости и перемещения пропорциональны их среднеквадратическим значениям . Дополнительные сигналы, обозначаемые по наименованию осей х, y, z, пропорциональны средним значениям ускорения по осям датчика и измеряются в mg. Они полезны при оценке ориентации датчика в гравитационном поле Земли, к которому он чувствителен. В основных выходных сигналах влияние гравитационного поля подавлено.В случае измерения вибрации хорошо сбалансированных механизмов целесообразно использовать узкий динамический диапазон датчика , тем самым увеличив его чувствительность. При использовании внешнего компьютера или промышленного контроллера через интерфейс устройства RS-485 (протокол Modbus RTU) выбор динамического диапазона производится записью соответствующего кода в регистр 8. Через данный интерфейс в процессе эксплуатации пользователь может также выбирать режим измерения (по любой оси датчика или по модулю вектора вибрации). Кроме того, могут быть изменены диапазон  измерения виброскорости для интерфейса «Токовая петля» и порог срабатываниядискретного выхода (вибровыключателя).Для чтения регистров могут использоваться функции Modbus: 03 - Read Holding Registers, 04 - Read Input Registers. Для записи - 16 - Write Multiple Holding Registers. Для облегчения процесса эксплуатации изделия служит сервисная программа «ВЭЛАН-VS-15-Сервис», позволяющая через интерфейс  RS-485 легко параметризировать датчик, а
также визуализировать на экране компьютера результаты измерения и параметры связи. Порядок работы с программой описан в «Руководстве пользователя».

Комплектность поставки

Датчик поставляется в комплекте с паспорта предприятия - изготовителя.

Технические характеристики

Диапазон измеряемых ускорений                не менее ±2g и
по любой оси (выбирается с                        не более ±16g;
шагом 2g)                                                       не менее ±19,6 м/с² и
                                                                        не более ±156,9 м/с²

Погрешность измерения осевого                 ±5% по оси Z,
ускорения на базовой частоте⁽¹⁾                  ±10% по X

Диапазон измеряемых скоростей                не менее 0,2 мм/с и
                                                                        не более 200 мм/с
Диапазон измеряемых                                  не менее 5,5 мкм и
виброперемещений                                       не более 5000 мкм

Точность представления                               интерфейс RS-485⁽²⁾
ускорения по каждой оси через                    не менее 0,976 mg/квант
                                                                         и не более 7,812 mg/квант;
                                                                         не менее 9,581 мм/с²/квант
                                                                         и не более
                                                                         76,65 мм/с²/квант

Диапазон №1 измеряемых
скоростей⁽                                                      от 0 до 20 мм/с

Коэффициент
преобразования №1⁽³⁾                                   не более 0,8 (мА·с)/мм

Диапазон №2 измеряемых                           от 0 до 50 мм/с
скоростей
Коэффициент                                         
преобразования №2                                     не более 0,32 (мА·с)/мм

Диапазон №3 измеряемых
скоростей                                                      от 0 до 100 мм/с

Коэффициент
преобразования №3                                     не более 0,16 (мА·с)/мм

Диапазон №4 измеряемых
скоростей                                                      от 0 до 200 мм/с

Коэффициент
преобразования №4                                     не более 0,08 (мА·с)/мм

Диапазон рабочих частот для
ускорения и скорости                                    от 5(10) до 1000 Гц

Диапазон рабочих частот для                      от 5(10) до 100 Гц
перемещения

Частота дискретизации входного
сигнала                                                           6400 (5376) Гц

Неравномерность частотной
характеристики при измерении
ускорения в полосе рабочих частот             не более ±1 Дб

Максимально допустимое
ускорение при ударе                                      не более 400 g

Уровень собственных шумов
акселерометра по одной оси                        не более 0,08 м/с²

Номинальное напряжение                            не менее +10 В и
 питания⁽⁴⁾                                                      не более +30 В;
                                                                        не менее +4,5 В и
                                                                        не более + 5,5 В

Неравномерность амплитудной                   не более 5%
х-ки при измерении осевого
ускорения⁽⁵⁾

Потребляемые мощность/ток,                      не менее 130/4 мВт/мА
без учёта токовой петли (ТП)⁽⁶⁾                    и не более 200/13 мВт/мА

Напряжение питание интерфейса                не менее 18 В и
«токовая петля»                                             не более +26 В

Допустимое сопротивление                          не менее 130 Ом и
нагрузки интерфейса                                     не более 500 Ом
«токовая петля»⁽⁷⁾

Максимально допустимый                             0,2 А
постоянный ток по выходу DО
при индуктивной нагрузке

Максимально допустимое
напряжение, прикладываемое                      30 В
к выходу DО

Диапазон рабочих температур                      от -40°С до +50°С

Степень защиты изделия
от внешних воздействий                               IР67/68*

Габариты (с учётом разъёма)                       Ø29х40 мм

Масса не боле                                               90 г

Монтаж датчика на поверхность
с помощью шпильки                                      М8х1,25

Степень защиты изделия от внешних воздействий с нераземным подключением— IP68, с наличием электроразъёма, степень защиты IP67.

⁽¹⁾ Для диапазона измерения ±2g, где g – ускорение свободного падения, точность не хуже ±20% по любой оси. Базовая частота для ускорения и скорости равна 159,16 Гц, для перемещения - 80 Гц.

⁽²⁾ Шаг квантования (квант) равен 1/16384 (1/4096) динамического диапазона входных сигналов (14(12)-разрядный АЦП).

⁽³⁾ Параметры для вариантов исполнения, имеющих интерфейс «Токовая петля 4-20 мА».
⁽⁴⁾ Диапазон указан для вариантов питания интерфейса «Токовая петля» от отдельного источника. Напряжение питания +5 В только для варианта ВЭЛАН VS-15-1-5/6.
⁽⁵⁾ Ускорение измеряется по оси Z в диапазоне 0 - 50 м/с².
⁽⁶⁾ Минимальный ток указан при Uп=30 В, максимальный - при Uп=10 В.
⁽⁷⁾ При питании интерфейса «Токовая петля» по трёхпроводной схеме указанные значения сопротивления нагрузки действительны при напряжении питания самого датчика 12 — 26 В.