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扭矩傳感器工作原理

2016-05-06 13:57:12

 

 
 
 

扭矩傳感器自出現,在短短時(shí)間內已經(jīng)應用于各個(gè)行業(yè)中,成為傳感器家族中不可或缺的一個(gè)品種。

一. 特點(diǎn)

1. 既可以測量靜止扭矩,也可以測量旋轉轉矩;
2. 既可以測量靜態(tài)扭矩,也可以測量動(dòng)態(tài)扭矩;
3. 檢測精度高,穩定性好;抗干擾性強;
4. 體積小,重量輕,多種安裝結構,易于安裝使用;
5. 不需反復調零即可連續測量正反轉扭矩;
6.沒(méi)有導電環(huán)等磨損件,可以高轉速長(cháng)時(shí)間運行;
7.傳感器輸出高電平頻率信號可直接送計算機處理;
8.測量彈性體強度大可承受100%的過(guò)載。
二 測量原理
將專(zhuān)用的測扭應變片用應變膠粘貼在被測彈性軸上并組成應變橋,向應變橋提供電源即可測得該彈性軸受扭的電信號。將該應變信號放大后,經(jīng)過(guò)壓/頻轉換,變成與扭應變成正比的頻率信號。本系統的能源輸入及信號輸出是由兩組帶間隙的特殊環(huán)型變壓器承擔的,因此實(shí)現了無(wú)接觸的能源及信號傳遞功能。(虛線(xiàn)內為旋轉部分)
三 傳感器原理結構

在一段特制的彈性軸上粘貼上專(zhuān)用的測扭應片并組成變橋,即為基礎扭矩傳感器;在軸上固定著(zhù):(1)能源環(huán)形變壓器的次級線(xiàn)圈,(2)信號環(huán)形變壓器初級線(xiàn)圈,(3)軸上印刷電路板,電路板上包含整流穩定電源、儀表放大電路、V/F變換電路及信號輸出電路。 

四 工作過(guò)程
向傳感器提供±15V電源,激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生400Hz的方波,經(jīng)過(guò)TDA2030功率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源,通過(guò)能源環(huán)形變壓器T1從靜止的初級線(xiàn)圈傳遞至旋轉的次級線(xiàn)圈,得到的交流電源通過(guò)軸上的整流濾波電路得到±5V的直流電源,該電源做運算放大器AD822的工作電源;由基準電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩壓電源產(chǎn)生±4.5V的精密直流電源,該電源既作為電橋電源,又作為放大器及V/F轉換器的工作電源。當彈性軸受扭時(shí),應變橋檢測得到的mV級的應變信號通過(guò)儀表放大器AD620放大成1.5v±1v的強信號,再通過(guò)V/F轉換器LM131變換成頻率信號,通過(guò)信號環(huán)形變壓器T2從旋轉的初級線(xiàn)圈傳遞至靜止次級線(xiàn)圈,再經(jīng)過(guò)傳感器外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號,該信號為T(mén)TL電平,既可提供給專(zhuān)用二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機處理。由于該旋轉變壓器動(dòng)--靜環(huán)之間只有零點(diǎn)幾毫米的間隙,加之傳傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內,形成有效的屏蔽,因此具有很強的抗干擾能力。 

五 應用范圍
1. 檢測發(fā)電機,電動(dòng)機 ,內燃機等旋轉動(dòng)力設備輸出扭矩及功率。
2. 檢測減速機,風(fēng)機,泵,攪拌機,卷?yè)P機,螺旋槳,鉆探機械等設備的負載扭矩及輸入功率。
3. 檢測各種機械加工中心,自動(dòng)機床的工作過(guò)程中的扭矩。
4. 各種旋轉動(dòng)力設備系統所傳遞的扭矩及效率;
5. 檢測扭矩的同時(shí)可以檢測轉速,軸向力。
6. 可用于制造粘度計,電動(dòng)(氣動(dòng),液力)扭力扳手。



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