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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(xiàn),在短短時(shí)間內(nèi)已經(jīng)應(yīng)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(cè)量靜止扭矩,也可以測(cè)量旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩;
2. 既可以測(cè)量靜態(tài)扭矩,也可以測(cè)量動(dòng)態(tài)扭矩;
3. 檢測(cè)精度高,穩(wěn)定性好;抗干擾性強(qiáng);
4. 體積小,重量輕,多種安裝結(jié)構(gòu),易于安裝使用;
5. 不需反復(fù)調(diào)零即可連續(xù)測(cè)量正反轉(zhuǎn)扭矩;
6.沒(méi)有導(dǎo)電環(huán)等磨損件,可以高轉(zhuǎn)速長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行;
7.傳感器輸出高電平頻率信號(hào)可直接送計(jì)算機(jī)處理;
8.測(cè)量彈性體強(qiáng)度大可承受100%的過(guò)載。
二 測(cè)量原理
將專用的測(cè)扭應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘貼在被測(cè)彈性軸上并組成應(yīng)變橋,向應(yīng)變橋提供電源即可測(cè)得該彈性軸受扭的電信號(hào)。將該應(yīng)變信號(hào)放大后,經(jīng)過(guò)壓/頻轉(zhuǎn)換,變成與扭應(yīng)變成正比的頻率信號(hào)。本系統(tǒng)的能源輸入及信號(hào)輸出是由兩組帶間隙的特殊環(huán)型變壓器承擔(dān)的,因此實(shí)現(xiàn)了無(wú)接觸的能源及信號(hào)傳遞功能。(虛線內(nèi)為旋轉(zhuǎn)部分)
三 傳感器原理結(jié)構(gòu)

在一段特制的彈性軸上粘貼上專用的測(cè)扭應(yīng)片并組成變橋,即為基礎(chǔ)扭矩傳感器;在軸上固定著:(1)能源環(huán)形變壓器的次級(jí)線圈,(2)信號(hào)環(huán)形變壓器初級(jí)線圈,(3)軸上印刷電路板,電路板上包含整流穩(wěn)定電源、儀表放大電路、V/F變換電路及信號(hào)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(jí)線圈傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級(jí)線圈,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(yùn)算放大器AD822的工作電源;由基準(zhǔn)電源AD589與雙運(yùn)放AD822組成的高精度穩(wěn)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(zhuǎn)換器的工作電源。當(dāng)彈性軸受扭時(shí),應(yīng)變橋檢測(cè)得到的mV級(jí)的應(yīng)變信號(hào)通過(guò)儀表放大器AD620放大成1.5v±1v的強(qiáng)信號(hào),再通過(guò)V/F轉(zhuǎn)換器LM131變換成頻率信號(hào),通過(guò)信號(hào)環(huán)形變壓器T2從旋轉(zhuǎn)的初級(jí)線圈傳遞至靜止次級(jí)線圈,再經(jīng)過(guò)傳感器外殼上的信號(hào)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(hào),該信號(hào)為T(mén)TL電平,既可提供給專用二次儀表或頻率計(jì)顯示也可直接送計(jì)算機(jī)處理。由于該旋轉(zhuǎn)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(nèi),形成有效的屏蔽,因此具有很強(qiáng)的抗干擾能力。 

五 應(yīng)用范圍
1. 檢測(cè)發(fā)電機(jī),電動(dòng)機(jī) ,內(nèi)燃機(jī)等旋轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備輸出扭矩及功率。
2. 檢測(cè)減速機(jī),風(fēng)機(jī),泵,攪拌機(jī),卷?yè)P(yáng)機(jī),螺旋槳,鉆探機(jī)械等設(shè)備的負(fù)載扭矩及輸入功率。
3. 檢測(cè)各種機(jī)械加工中心,自動(dòng)機(jī)床的工作過(guò)程中的扭矩。
4. 各種旋轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備系統(tǒng)所傳遞的扭矩及效率;
5. 檢測(cè)扭矩的同時(shí)可以檢測(cè)轉(zhuǎn)速,軸向力。
6. 可用于制造粘度計(jì),電動(dòng)(氣動(dòng),液力)扭力扳手。



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