Capteur piézoélectrique : définition, avantages, fonctionnement
Des milliers de fabricants d´électronique moderne utilisent la technologie piézoélectrique dans leurs produits chaque jour, des téléphones portables aux cartes de vœux musicales, en passant par les capteurs de vibration. Bien que les dispositifs piézoélectriques soient largement utilisés depuis de nombreuses années, l´intégration des capacités de l´Internet industriel des objets (IIoT) a également fait du capteur piézoélectrique un outil puissant que les équipes de maintenance peuvent utiliser pour la surveillance de l´état.
Un capteur piézoélectrique se trouve sur une machine et mesure des éléments tels que la vibration, la pression, l´accélération ou la température. Avec l´un de ces capteurs de contrôle de l´état installé, les équipes de maintenance peuvent détecter les défauts de la machine et effectuer une analyse des données.
Qu´est-ce que la piézoélectricité ?
Les capteurs piézoélectriques fonctionnent selon un principe de physique appelé effet piézoélectrique. Le terme piézoélectrique vient du mot grec « piezein », qui signifie « comprimer » ou « presser », et « piézo » est le mot grec pour « pousser ». La piézoélectricité, également appelée effet piézoélectrique, peut être facilement comprise en pensant à un allumeur utilisé pour allumer un feu dans un grill à gaz ou à charbon.
Lorsque vous appuyez sur la gâchette et entendez le déclic, ce son est créé par un marteau à ressort qui frappe un cristal de quartz ou un matériau piézoélectrique artificiel. La pression sur le cristal génère une charge électrique, provoquant une étincelle qui enflamme le gaz, créant ainsi la flamme.
Comment fonctionne un capteur piézoélectrique
Un capteur piézoélectrique produit le même effet piézoélectrique que l´allumeur, mais au lieu de créer une flamme, le signal électrique est traité par un système d´acquisition de données. Par exemple, les capteurs de vibrations sans fil Azima Accel 310™ transmettent des données au LIVE-Asset Portal, un centre de commande de type surveillance de l´état.
En général, un capteur piézoélectrique utilise l´effet piézoélectrique pour mesurer des éléments tels que la vibration, la pression, l´accélération, la température et la déformation ou pour forcer les changements en les convertissant en charge électrique.
Les capteurs de vibrations sans fil Azima Accel 310™ combinent un capteur piézoélectrique à haute fréquence et des analyses logicielles pertinentes pour permettre aux équipes de maintenance d´utiliser la surveillance des vibrations sur les équipements critiques pour la production et d´analyser en continu les mesures de vibrations.
Les capteurs de vibrations sans fil Azima Accel 310™ combinent un capteur piézoélectrique haute fréquence et peuvent être séparés, mesurés et analysés. Toutes les machines vibrent et ont une signature de vibration particulière qui reste constante jusqu´à ce qu´il y ait un problème. L´analyse des vibrations est utilisée pour surveiller les niveaux de vibrations de la machine et examiner les schémas des signaux pour détecter rapidement les problèmes.
Les capteurs de vibrations sans fil Azima Accel 310™ collectent des données et aident les équipes de maintenance à détecter les défauts de la machine en fonction de l´analyse des vibrations, y compris les quatre défauts principaux de la machine : les déséquilibres, les désalignements, le desserrement et les dommages aux roulements. Cet avertissement précoce permet aux équipes de maintenance d´identifier et d´évaluer la gravité des défauts et d´agir rapidement pour éviter les pannes et les temps d´arrêt de la machine.
En résumé, les capteurs de vibrations sans fil Azima Accel 310™ :
- Contrôlent constamment l´état des machines à intervalles fixes
- Identifient un défaut particulier et l´élément à l´origine du défaut
- Déterminent l´étendue des défauts de la machine
- Permettent l´analyse des données et proposent les prochaines étapes à suivre
Quelles industries utilisent des capteurs de vibrations piézoélectriques ?
Il existe plusieurs types de capteurs de vibration. Cependant, de nombreuses industries utilisent des capteurs de vibrations piézoélectriques, notamment l´aérospatiale, les dispositifs médicaux, l´automobile et les opérations agroalimentaires. Voici quelques exemples de la manière dont différents secteurs appliquent les capteurs piézoélectriques.
Capteurs de vibrations pour la fabrication
Les fabricants de produits comptent sur leurs machines pour rester opérationnels et produire des produits de qualité. Les capteurs piézoélectriques mesurent les vibrations causées par des problèmes de machines courants tels que le déséquilibre ou les défauts de roulement. Si ces problèmes persistent, ils peuvent entraîner un défaut du produit. Grâce à la détection précoce des défauts à l´aide d´un système de capteur de surveillance continue des vibrations, il est possible d´éviter les défauts du produit.
Capteurs de vibrations pour l´industrie agroalimentaire
Les machines utilisées pour traiter les aliments doivent être désinfectées souvent afin d´éviter toute contamination microbienne et de garantir la sécurité alimentaire. Les capteurs piézoélectriques sont robustes et résistants à la corrosion causée par l´utilisation répétée de produits chimiques nécessaires au nettoyage des machines.
Capteurs de vibrations pour l´aérospatiale
Certaines entreprises produisent des capteurs piézoélectriques qui peuvent être intégrés dans les ailes de l´avion pour détecter les changements de vibrations et les éventuels dommages matériels des ailes au plus tôt, même lorsque le défaut se produit. Les différences de vibrations causées par le changement de l´aile déclenchent une notification par e-mail envoyée à un professionnel de la maintenance, ce qui lui permet de prendre des décisions basées sur des données et de résoudre immédiatement les problèmes de sécurité et les problèmes liés à l´aile.
Capteurs de vibrations dans les dispositifs médicaux
La sensibilité et la faible consommation d´énergie des capteurs piézoélectriques se sont avérées utiles pour diverses entreprises les utilisant dans les applications médicales. Par exemple, certaines entreprises utilisent des capteurs de vibrations piézoélectriques dans les stimulateurs cardiaques pour surveiller et détecter le niveau d´activité physique effectué par une personne, ce qui permet au stimulateur de s´adapter à une augmentation ou à une diminution des mouvements.
Capteurs de vibrations dans les voitures
Les véhicules sont équipés de capteurs, y compris une variété de capteurs piézoélectriques. Un exemple de leur utilisation est la détection d´obstructions au niveau des vitres électriques et des portes, telles qu´une main lors de la fermeture d´une vitre. Le capteur peut détecter la contrainte exercée par la main sur le moteur automatique et inverser l´action de la vitre pour éviter tout risque de blessure ou de dommage.
Capteur de vibrations piézoélectrique fait maison
De nos jours, les capteurs piézoélectriques ne sont pas seulement destinés aux professionnels. Il est possible de créer des projets de capteurs piézoélectriques à réaliser soi-même à l´aide de plates-formes électroniques open source. Par exemple, de nombreux étudiants et bricoleurs fabriquent des capteurs de vibrations Arduino. Raspberry Pi est une autre source amusante pour les projets de capteurs de vibrations, une base qui fournit aux jeunes des ordinateurs bon marché et des logiciels gratuits. L´équipement les aide à construire des objets qui utilisent l´effet piézoélectrique, tels qu´un sismomètre pour prévenir des tremblements de terre, un détecteur d´écureuil ou un piano LEGO.
Les avantages des capteurs piézoélectriques dans la maintenance
Dans le domaine de la maintenance, les capteurs de contrôle d´état piézoélectriques sont l´un des types de dispositifs les plus couramment utilisés en raison de leur résilience et de leur polyvalence inhérentes, y compris leur capacité à fonctionner dans des environnements difficiles.
La surveillance continue de l´état d´un équipement permet aux équipes de maintenance de réduire les relevés manuels grâce aux instruments de mesure des vibrations portables. De plus, les techniciens peuvent accéder à distance aux données de mesure des vibrations, où qu´ils se trouvent, à l´aide d´un appareil mobile.
La détection précoce des problèmes de machine aide les équipes de maintenance à éviter les temps d´arrêt imprévus et à augmenter le temps de fonctionnement. Les capteurs de surveillance de l´état permettent également aux responsables de la maintenance de planifier et de programmer plus précisément les activités de maintenance, d´assurer la disponibilité des pièces de rechange, d´améliorer la productivité et de prolonger la durée de vie des machines.
Comment un capteur piézoélectrique augmente-t-il la sécurité ?
Le capteur de vibration piézoélectrique Azima Accel 310™ étant de petite taille, il peut être installé sur des machines industrielles dans des endroits difficiles d´accès. Les techniciens peuvent recevoir des données à distance du capteur de vibrations Wi-Fi, réduisant ainsi les déplacements pour vérifier les équipements et les gardant à l´écart des environnements dangereux. Cela leur donne plus de temps pour se concentrer sur d´autres tâches importantes d´entretien des équipements.
Capteur piézoélectrique pour la surveillance des vibrations
Les capteurs de vibrations sans fil Azima Accel 310™ font partie des nombreux outils de surveillance des vibrations sans fil de Fluke Reliability. La configuration des capteurs est rapide. Il ne faut que quelques minutes pour saisir les informations de l´équipement et commencer à recevoir des données de vibration en temps réel.
Les capteurs de vibration sans fil Azima Accel 310™ diffusent les données vers LIVE-Asset™ Portal. Le logiciel de gestion des équipements fournit des graphiques de tendance et des vues éclairantes de toutes vos machines sur un seul tableau de bord. Grâce à des mesures riches des vibrations, votre équipe peut prendre des décisions basées sur les données.
Prêt à lancer un programme de surveillance de l´état ? Parler à un spécialiste.