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振动开关/传感器
VS11 VS12 
VS11 振动开关传感器
编辑：
曼弗雷德 Weber
位于 Radebeul eK 的 Metra Mess- und Frequenztechnik
迈斯纳街 58 号
D-01445 拉德博伊尔
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笔记： 本手册的最新版本可在以下网址找到 PDF 版本： https://mmf.de/en/product_literature
规格如有变更，恕不另行通知。
© 2023 曼弗雷德 Web拉德博伊尔 eK 的 Metra Mess- und Frequenztechnik
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23月194日 #XNUMX
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应用
VS11/12 振动开关设计用于监测振动 amp旋转机械上的极限（见第 9 章）。当给定 amp超过限度时，将通过继电器输出触发报警信号或自动关机。同样，该设备可用作冲击探测器，例如ample，报告碰撞。
VS11 和 VS12 设备在时间和频域中测量和监测振动，因此它们可以有选择地监测单个频带分量。
该设备拥有压电精密加速度计和基于微控制器的电子设备。这确保了高可靠性和可重复性。该设备通过 USB 接口和免费软件进行配置。由于其设置范围广泛，VS11/12 可以调整到每种应用，从测量低振动到检测高频冲击加速度。
设备一览
VS11：
VS12：
连接器
3.1. 电源
VS11 振动开关采用直流电压tage 在监控模式下，端子“+ U”（正极）和“0V”（负极/接地）必须在外壳内部连接。电源电压tag范围为5至30V。功耗小于100mA。
图 1：打开 VS11，其中包含电源/继电器输出和 USB 插座的端子
在参数设置期间，VS11 通过 USB 电缆获取电源。
VS12 通过将 USB 电缆连接到 8 针插座来供电。或者，直流电压tag5 至 12 V 的电压可以连接到 4 针插座的端子 7（正极）和 8（负极/接地）（图 2）。
供应量tag连接具有防极性保护。
图 2：外部 view VS12 插座的端子编号
3.2. 继电器输出
该设备包含一个 PhotoMOS 继电器。继电器开关行为可通过 VS1x 软件进行编程（参见第 4.2.6 章）。继电器端子与电路的其余部分电气隔离。
VS11 继电器输出通过外壳内的螺丝端子连接（图 1）。
VS12 的继电器端子位于 1 针插座的触点 2 和 8 处（图 2）。
Metra 提供带有 12 针连接器的 VS8 连接线，用于电源和继电器输出。
请注意，该继电器仅适用于切换小负载（参见技术数据章节）。不提供过载保护。
3.3.USB接口
为了设置参数和进行测量，该设备具有全速模式的 USB 2.0 接口和 CDC（通信设备类）。VS11 通过外壳内的标准微型 USB 插座连接（图 1）。VS12 USB 端口位于 8 针插座上（图 2）。触点分配如下：
引脚 6：+5 V
引脚 3：D+
引脚 5：D-
引脚 7：重量
提供 VS12-USB 电缆用于连接 PC。
当通过 USB 将振动开关连接到 PC 时，设备由接口供电。在这种情况下，可能不需要使用额外的电源。
参数化
4.1. 设备标识
要设置 VS11/12，请打开实验室View 应用程序 vs1x.vi。第 10 章提供了安装说明。程序在设置中打开 view （图 3）。
VS11/12 以虚拟 COM 端口模式运行，即为设备分配一个虚拟 USB 串行端口 (COM 端口)。COM 端口号由 Windows 分配给设备，但可以根据需要在 Windows 控制面板中更改。
COM 端口号显示在左上角的“设置”下。如果程序启动时 VS11/12 已连接，它将被自动识别。否则，您可以通过单击“搜索 VS1x”手动开始搜索。然后计算机从输入的 COM 端口号开始搜索，最后到 COM50。您也可以手动更改 COM 端口。如果多个 VS11/12 同时连接到计算机，这可能很有用。该程序使用 COM 端口号 1 到 50。
右上角将显示状态栏。如果显示绿色框的“OK”信号，则表示连接已建立。如果连接中断，则会显示红色框的“ERROR”信号。
4.2. 设置
4.2.1. 一般规定
一旦检测到设备，就会立即读取当前设置。在 COM 端口号旁边的行中，您可以看到类型、版本（硬件 3 位数字，软件 3 位数字）、序列号和上次校准日期。此信息无法编辑。按“Enter”键可以覆盖设备名称并将其传输到设备。
按“保存”按钮将设置保存为 XML file 并单击“加载”将其上传到程序中。可调参数被分配给功能块“增益”、“滤波器/积分器”、“警告/报警”和“开关输出”。
所有条目将立即传输到 VS11/12，即使在断开供电后仍会保留tage.
4.2.2. 监控模式
VS11/12有两种监控模式可供选择：
- 使用 RMS 和峰值在时域中进行监控（参见第 5 章）
- 使用与频带相关的限值在频域中进行监控（见第 6 章）
选择“监控”下的模式。关闭程序或中断 USB 连接后，最近选择的模式和相应的限制仍将保持活动状态。这同样适用于示教功能（参见第 7 章）。
4.2.3. 收益
可以通过“Fix”菜单从 1、10 和 100 中选择增益值。“Auto”设置会自动选择最合适的增益范围。在这种情况下，增益菜单呈灰色。
大多数监控任务都可以使用自动增益（自动）进行。它的优点是tageous，因为它在测量低振动时实现了更好的分辨率 amp较高增益水平下的 liitudes。另一方面，意外的高 amp限制不会造成超载。
然而，有些应用并不适合自动增益选择，例如amp乐，在 amp围绕一个切换点或频繁的单次冲击不断波动的温度。
4.2.4. 滤波器和积分器
VS11/12 可以监测振动加速度或振动速度。有一系列高通和低通滤波器可供选择。加速度的最大频率范围为 0.1 Hz 至 10 kHz，速度的最大频率范围为 2 至 1000 Hz。频率范围可通过下拉菜单调整。菜单末尾有三种振动速度范围。有关监测旋转机械的常用频率范围的信息，请参阅第 9 章。
仅在时间域（RMS 和峰值）监控时才需要设置滤波器和积分器。在 FFT 模式下，它们被停用。
4.2.5. 警告和报警限值
您可以从“RMS/峰值”菜单中选择监测值。RMS 值通常用于测量振动，峰值用于测量单次冲击。
报警限值决定继电器输出的开关阈值。加速度以 m/s² 为单位输入，速度以 mm/s 为单位输入。允许值范围为 0.1 至 500.0。
警告限值以百分比形式输入tag报警值e。
允许值范围为 10 至 99%。警告限值可用于在触发警报之前通过 LED 指示预报警状态（参见第 4.3 章）。
“自学习系数”是报警限值的自动测量功能（见第 7 章）。它决定报警限值比当前测量的最大值高出多少。自学习警告限值始终设置为 50%。
在时间域（RMS 和峰值）测量时，只需预设监测变量和报警限值。在 FFT 模式下，报警限值在 FFT 窗口中设置（见第 6 章）。
4.2.6. 开关输出
VS11/12 包含一个 PhotoMOS 继电器开关。可在选项菜单中指定开关功能。继电器会根据警告或报警信号打开 (nc) 或关闭 (no)。
通电延迟是指打开电源和激活监控功能之间的延迟。它有助于防止设备打开后因信号处理的瞬态响应而产生误报警信号。
延迟范围为 0 至 99 秒。
通电延迟是指超过报警阈值和继电器切换之间的延迟。当为零时，继电器立即做出反应。
如果超过警报限值需要设置最短时间，则可以输入最长 99 秒的切换延迟。
“保持时间”是指 amp亮度低于报警限值，直到继电器恢复正常状态。如果需要最小警报持续时间，此设置非常有用。范围为 0 至 9 秒。
4.2.7. 出厂设置/校准
点击“恢复默认值”按钮后，所有参数都将恢复为出厂设置（加速度 2-1000 Hz、自动增益、极限值 10 m/s²、预报警 50%、示教系数 2、触发报警时继电器关闭、开关延迟 10 秒、报警延迟 0 秒、保持时间 2 秒）。
校准密码（“Cal. Password”）仅需由校准实验室输入。
4.3. LED 状态指示灯
VS11 通过四个绿色/红色 LED 指示当前状态。设备准备就绪时，所有 LED 都会亮起。LED 具有以下配置：
4 x 绿色：无警告/无警报
2 x 绿色/ 2 x 红色：超出警告限值
4 x 红色：超出报警限值
LED 显示相对于极限值当前的振动水平。
如果切换延迟或保持时间尚未过去，它们可能与继电器的当前切换状态不同。
在时间域中测量
除了使用开关输出进行振动监测外，VS12 还可与 PC 软件配合使用，使用所选的 filer 和积分器设置。
为此，请切换到“RMS/峰值”选项卡。上方窗口包含 RMS 和峰值的数值显示。时间图绘制了“绘图”下选择的振动量变化过程（图 4）。
数值轴标签显示振动量和所选的过滤器。时间轴根据记录的持续时间进行调整。通过右键单击图表区域（图 5），您可以自动缩放图表（自动缩放 X/Y）。此外，您还可以选择更新模式（图 6）。 
- 带状图：数据从左到右连续显示。带状图类似于图表记录仪（Y/t 记录仪）。
- 示波图：从左到右周期性地显示信号（例如脉冲）。每个新值都添加到前一个值的右侧。当图形到达显示区域的右边缘时，它将被完全擦除并从左到右重新绘制。
显示内容与示波器的类似。 - 扫描图：类似于示波器图，不同之处在于右侧的旧数据与左侧的新数据之间有一条垂直线隔开。当图到达显示区域的右边缘时，它不会被删除，而是继续运行。扫描图类似于 ECG 显示。
三种更新模式仅影响图表的可见时间间隔。自打开窗口以来测量的所有数据（包括不可见的数据）仍可访问。 view 数据使用图表下方的滚动条。
仅当取消选择“自动缩放”时，这三种更新模式才有效（图 5）。
可以通过双击轴标签的数值并覆盖该值来手动重新缩放图表轴。
在“导出”下，您将看到以下选项：
- 将图表数据作为值表复制到剪贴板
- 将图表复制到剪贴板
- 在 Excel 表中打开图表数据（如果已安装 Excel）
这些导出选项也可以作为图表旁边的按钮找到。
如果要取消录制，请按“停止”按钮。屏幕将暂停。
按下“重新启动”键，图表将被删除并重新开始。
频率范围测量 (FFT)
除了监测 RMS 和峰值之外，VS11 和 VS12 还能够通过频率分析 (FFT) 在频率范围内监测极限值。振动频谱可以 view与PC软件配合使用。
为此，请切换到“FFT”选项卡。窗口（图 7）显示加速度峰值的频谱，可在 5 至 1000 Hz 或 50 至 10000 Hz 之间选择。
xxx.005 及更高版本的设备可使用包络模式。要启用该模式，请选择“频率范围”下的“ENV”项。
使用普通的傅立叶变换 (FFT)，几乎不可能从滚柱轴承的振动频谱中提取相对较弱的脉冲。包络分析是实现此目的的有用工具。通过快速峰值校正，可以获得加速度信号的包络曲线（图 8）
然后对包络线进行傅里叶变换 (FFT)。结果是一个频谱表示，其中侧翻频率更加清晰。
未损坏的滚子轴承通常只有一个突出的 amp包络谱中旋转频率处的光强。当发生损坏时，翻滚频率会以基频的形式出现。 amp随着损伤的增加，光度也随之增加。图 9 显示了包络谱。 
通过右键单击图表区域，您可以自动缩放图表（自动缩放 Y 轴）。双击 Y 轴的刻度标签，您可以通过覆盖来手动重新缩放轴。
无需缩放频率轴 (X)，因为它由 FFT 的频率范围 (1/10 kHz) 固定。Y 轴可以用线性或对数刻度显示。要导出图表数据，可以使用与时域测量中相同的选项（参见第 9 节）。
输入字段 10 amp图表菜单下有 10 个线和 XNUMX 个频率。在这里，您可以指定一条限制线，该限制线位于频谱中，当超过限制时会发出警报。限制线使您能够有选择地监控频谱成分。
这可能是先进的tag以便在多种振动频率中监测特定组件。
对于切换模式、警告限值和延迟时间，适用第 4.2.5 和 4.2.6 节中描述的设置。
在包含 10 个频率的行中，您可以输入 1 Hz 到 1000 或 10000 Hz 范围内的任何所需值（取决于所选的滤波器范围）。唯一的条件是频率从左到右递增。 amp在频率下方输入的单位为 m/s² 的亮度是该频率以下的下一个较低频率的极限。如果您需要少于 10 个基本参数，您还可以输入 1000 或 10000 Hz 的最大频率以及相应的 amp光度极限进一步向左。
在这种情况下，最大频率右边的值将被忽略。
极限曲线可以在图表上显示或隐藏。VS11/12 极限监控始终保持活动状态。
示教功能
VS11 具有校准报警限值的自学习功能。此功能无需 PC。要使用自学习功能，必须将振动开关安装到要测量的物体上，该物体应处于随时可监测的工作状态。
要激活自学习功能，请卸下标有“自学习”的螺丝盖，然后用长的非导电物体短暂按下下方的按钮。执行此操作时，请小心避免撞击外壳。
根据所选的监控模式，振动开关现在将根据可用值确定报警阈值。
这可能需要 4 到 40 秒的时间，在此期间 LED 保持不亮。与此同时，振动开关中将运行以下过程：
- 使用时域中的 RMS 和峰值监控，将测量选定的监控量和设置的过滤范围几秒钟。将得到的 RMS 和峰值乘以示教因子（在设置下编程）并保存为警报限值。警告限值设置为 50%。
在激活示教功能之前，请选择合适的过滤范围。 - 通过频域中的 FFT 监控，可以测量高达 10 kHz 的频谱并取几秒钟的平均值，然后记录结果。
随后，确定最大的谱线。如果该谱线低于 1kHz，则将以 1 kHz 带宽重复分析。然后将频率范围细分为 100 个相等宽度的 1000 或 XNUMX Hz 间隔。对于每个范围， amp谱线最大的间隔乘以示教因子，设置为极限。如果最大值位于间隔的边缘，则下一个间隔也将设置为该极限。
警告限值也设定为50%。
这样，无需了解实际加速度和速度即可确定报警限值。自学习系数决定了允许的公差。
注意力： 在示教过程中，请勿触摸 VS11。
旋转机器上的测量点
8.1. 一般规定
对于监测机器状况而言，选择合适的测量点至关重要。尽可能聘请经过培训且具有机器监测经验的人员。
通常建议尽可能靠近振动源测量机器振动。这有助于将由于传输组件而导致的测量信号失真降至最低。合适的测量位置点包括刚性部件，例如轴承箱和变速箱壳体。
不适合测量振动的测量点位置是轻的或机械柔性的机器部件，例如金属板或覆层。
8.2. 附件
VS11/12 设备具有坚固的铝制外壳，并配有 M8 螺纹销用于连接。设备只能用手连接。请勿使用工具。
8.3. ISO 10816-1 附件建议
ISO 10816-1 标准建议将轴承座或其周围环境作为测量机器振动的首选测量位置点（图 11 至 14）。
为了进行机器监控，通常只需在一个方向上进行测量即可，垂直或水平
对于具有水平轴和刚性基础的机器，最大振动 amp垂直分量在水平方向上发生。在柔性基础上，会出现较强的垂直分量。
为了进行验收测试，应记录轴承中心所有轴承位置的所有三个方向（垂直、水平和轴向）的测量值。
以下插图为前amp较少的合适测量位置点。
ISO 13373-1 为测量各种机器类型的位置点提供了建议。
使用标准限值进行振动监测
通过监测振动极限值来推断机器状况需要一定的经验。如果没有从以前的测量结果中获得具体值，在许多情况下，您可以参考 ISO 20816 系列标准（以前的 ISO 10816）的建议。在标准的这些部分中，定义了各种机器类型的振动严重程度区域限值。这些指南可用于对机器状况进行初步评估。四个区域边界根据振动严重程度将机器分为几类：
答：全新
B：无限制连续运行的良好条件
C：状况不佳 – 仅允许有限操作
D：危急情况——机器损坏的危险
ISO 标准第 1 部分的附件为标准其他部分未单独处理的机器提供了一般区域边界。
表 1：ISO 20816-1 规定的振动强度典型限值
ISO 标准表明，小型机器（例如额定功率高达 15 kW 的电动机）往往位于下部区域边界附近，而大型机器（例如具有柔性基础的电动机）则位于上部区域限制附近。
在 ISO 3 的第 20816 部分中，您可以找到额定功率为 15 kW 至 50 MW (2) 的机器的振动严重程度的区域边界。
表 2：根据 ISO 20816-3 对振动烈度进行分类
ISO 7 第 10816 部分专门涉及转子动力泵（表 3）。 
表 3：根据 ISO 10816-7 对转子泵的振动烈度进行分类
安装 PC 软件
接下来将 VS11/12 连接到 PC 上的 USB 端口。对于 VS11，您需要卸下四个六角螺钉并取下盖子。通过微型 USB 电缆建立连接。对于 VS12，将 VS12-USB 类型的 USB 电缆连接到 8 针插座。
如果设备首次连接到 PC，Windows 将请求设备驱动程序。驱动程序数据 file 可以在我们的 web站点：“MMF_VCP.zip”。
https://mmf.de/en/produkt/vs11.
解压并保存附件 files 到计算机上的目录。当 Windows 请求设备驱动程序的位置时，请输入此目录。设备驱动程序经过数字签名，可在 Windows XP、Vista、7、8 和 10 中运行。
计算机将安装一个以 CDC 模式运行的虚拟 COM 端口。tag虚拟 COM 端口的优点在于可以通过易于使用的 ASCII 命令来控制设备。
一旦安装了驱动程序，系统就会识别 VS11/12。
为了帮助您设置参数和测量，以上链接提供了 PC 软件 VS1x。解压 file vs1x.zip 放入计算机上的目录中，然后启动 setup.exe。可以根据需要更改安装目录。该程序是一个实验室View 应用程序，并为此安装了实验室的几个组件View 来自 National Instruments 的运行时环境。
安装后，该程序（图 3）位于计算机开始菜单的 Metra Radebeul 下。
VS11/12 与其他软件的集成
Metra 提供的软件只是其中之一ampPC 控制参数化和测量的 le，使用 VS11/12。该软件由 Lab 设计View 2014.
为了将设备集成到其他软件项目中，Metra 将提供 ASCII 指令集和实验室View 项目数据，根据要求。
固件更新
如果您的 VS11/12 有新软件（固件），您可以自行安装。请打开 web 最新版本请查看以下地址：
https://mmf.de/en/produkt/vs11.
所有 VS1x 设备的固件都是相同的。
通过 USB 电缆将 VS11/12 连接到 PC，并在设置程序中检查振动开关安装的固件版本（图 3）。如果固件版本号显示在 web 页面应该更高下载固件 file，解压缩并将其保存到您选择的文件夹中。
也从上面安装 web 页面程序“固件更新程序”。
单击安装程序中的“固件更新”按钮，准备更新振动开关并确认警告。旧固件现在将被删除（图 15）。 
启动“固件更新程序”，选择设备类型“VS1x”并选择用于 USB 连接的虚拟 COM 端口。 
点击“加载”按钮，进入下载固件的目录 file vs1x.hex。然后点击“发送”开始更新过程。进度将通过条形图显示。成功更新后，振动开关将重新启动，并且“固件更新程序”将关闭。
请不要中断更新过程。更新出错后，您可以重新启动“固件更新程序”。
技术数据
| 传感器 | 压电加速度计，内置 |
| 监控模式 | 真实 RMS 和峰值 频率分析 |
| 测量范围 | |
| 加速度 | 0.01 – 1000 米/秒² |
| 速度 | 频率相关 |
| Samp利率 | 2892 Spl/s（速度 RMS/峰值和 1 kHz FFT） 28370 Spl/s（加速度 RMS/峰值和 10 kHz FFT） |
| 刷新率 | 1.4 秒（RMS/速度峰值） 1.0 秒（加速度和 FFT 的 RMS/峰值） |
| 加速度过滤器 | 0.1-100; 0.1-200; 0.1-500; 0.1-1000; 0.1-2000; 0.1-5000; 0.1- 10000； 2-100； 2-200； 2-500； 2-1000； 2-2000； 2-5000； 2- 10000； 5-100； 5-200； 5-500：5-1000； 5-2000； 5-5000； 5- 10000; 10-100; 10-200; 10-500; 10-1000; 10-2000; 10-5000; 10-10000; 20-100; 20-200; 20-500; 20-1000; 20-2000; 20- 5000; 20-10000; 50-200; 50-500; 50-1000; 50-2000; 50-5000; 50-10000; 100-500; 100-1000; 100-2000; 100-5000; 100- 10000; 200-1000; 200-2000; 200-5000; 200-10000; 500-2000; 500-5000；500-10000；1000-5000；1000-10000赫兹 |
| 速度过滤器 | 2-1000；5-1000；10-1000赫兹 |
| 频率分析 | 360 线 FFT；加速度峰值 频率范围：5-1000、50-10000 Hz；窗口：Hann |
| 示教功能 (VS11) | 通过外壳内的按钮设定报警阈值 |
| 继电器输出 | 通过外壳内的螺丝端子（VS11）或 通过 8 针连接器 Binder 711 (VS12) PhotoMOS 继电器；SPST；60 V / 0.5 A (AC/DC)；隔离 开关模式 (no/nc) 和保持时间可编程 |
| 报警延迟 | 0 – 99 秒 |
| 报警保持时间 | 0 – 9 秒 |
| 状态指示器 | 4 个 LED；绿色：正常；红色/绿色：警告；红色：警报 |
| USB 接口 | USB 2.0，全速，CDC 模式， VS11：通过外壳内的微型 USB 插座 VS12：通过 8 英寸插座 Binder 711 和电缆 VM2x-USB |
| 电源 | VS11：5 至 30 V DC / < 100 mA 或 USB VS12：5 至 12 V DC / < 100 mA 或 USB |
| 工作温度 | -40 – 80 摄氏度 |
| 防护等级 | IP67 |
| 尺寸，直径 x 高 （无连接器） |
50 毫米 x 52 毫米 (VS11)；50 毫米 x 36 毫米 (VS12) |
| 重量 | 160 克 (VS11)；125 克 (VS12) |
有限保修
Metra 认股权证有效期为 24 个月
其产品不存在材料或工艺缺陷并符合装运时的最新规格。
保修期从发票日期开始。
客户必须提供注明日期的销售单作为证据。
保修期为 24 个月。
维修不会延长保修期。
此有限保修仅涵盖按照使用说明书正常使用而出现的缺陷。
Metra 在本保修项下的责任不适用于任何不当或不充分的维护或超出产品规格的修改和操作。
运送至 Metra 的费用将由客户支付。
维修或更换的产品将由 Metra 承担费用并寄回。
符合性声明
根据 EMC 指令 2014/30/EC 和
2016 年英国电磁兼容性法规
产品：振动开关
类型：VS11 和 VS12
特此证明上述产品符合下列标准的要求：
DIN / BS EN 61326-1：2013
DIN / BS EN 61010-1：2011
DIN 45669-1：2010
生产者负责此声明
位于 Radebeul eK 的 Metra Mess- und Frequenztechnik
迈纳大街58、D-01445 拉德博伊尔 宣布
迈克尔 Weber
拉德博伊尔，21 年 2022 月 XNUMX 日
ROGA 仪器 Im Hasenacker 56
56412 南特斯豪森
电话。 +49 (0) 6485 – 88 15 803 传真 +49 (0) 6485 – 88 18 373
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文件/资源
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ROGA Instruments VS11 振动开关传感器 [pdf] 使用说明书 VS11，VS12，VS11振动开关传感器，VS11，振动开关传感器，开关传感器，传感器 |