扭矩傳感器工作原理圖解

一、傳感器測量原理

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將專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)過壓/頻轉(zhuǎn)換，變成與扭應變成正比的頻率信號。本系統(tǒng)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,因此實現(xiàn)了無接觸的能源及信號傳遞功能。(虛線內(nèi)為旋轉(zhuǎn)部分)
 

二、傳感器原理結(jié)構

在特制的彈性軸上粘貼上專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：(1)能源環(huán)形變壓器的次級線圈，(2)信號環(huán)形變壓器初級線圈，(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變換電路及信號輸出電路，在傳感器的外殼上固定。
 

三、工作過程

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TDA2030功率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過能源環(huán)形變壓器T1從靜止的初級線圈傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級線圈，得到的交流電源通過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(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。當彈性軸受扭時，應變橋檢測得到的mV級的應變信號通過儀表放大器AD620放大成1.５v±1v的強信號，再通過V/F轉(zhuǎn)換器LM131變換成頻率信號，通過信號環(huán)形變壓器T2從旋轉(zhuǎn)的初級線圈傳遞至靜止次級線圈，再經(jīng)過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TTL電平,既可提供給專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(zhuǎn)變壓器動-靜環(huán)之間只有零點幾毫米的間隙，加之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，因此具有很強的抗干擾能力。本傳感器輸出的頻率信號在零點時為10kHz.正向旋轉(zhuǎn)滿量程時為15KHz.反向旋轉(zhuǎn)滿量程時為5KHz。即滿量程變量為5000個數(shù)/每秒。轉(zhuǎn)速測量采用光電齒輪或者磁電齒輪的測量方法，軸每旋轉(zhuǎn)一周可產(chǎn)生60個脈沖，高速或中速采樣時可以用測頻的方法，低速采樣時可以用測周期的方法。本傳感器精度可達±0.2%～±0.5%（F?S）。由于傳感器輸出為頻率信號，所以無需AD轉(zhuǎn)換即可直接送至計算機進行數(shù)據(jù)處理。

 

四、應用范圍

1. 檢測各種機械加工中心，自動機床的工作過程中的扭矩。

2. 檢測減速機，風機，泵，攪拌機，卷揚機，螺旋槳，鉆探機械等設備的負載扭矩及輸入功率。

3. 檢測發(fā)電機，電動機 ，內(nèi)燃機等旋轉(zhuǎn)動力設備輸出扭矩及功率。

4. 各種旋轉(zhuǎn)動力設備系統(tǒng)所傳遞的扭矩及效率；

5. 檢測扭矩的同時可以檢測轉(zhuǎn)速，軸向力。

6. 可用于制造粘度計，電動(氣動，液力)扭力扳手。

7.制造扭矩測量儀,電批扭力計,風批扭力計,瓶蓋扭力測試儀等檢測儀器

五、特點

1. 既可以測量靜止扭矩，也可以測量旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩;

2.　既可以測量靜態(tài)扭矩，也可以測量動態(tài)扭矩；

3. 檢測精度高，穩(wěn)定性好；抗干擾性強;

4. 體積小，重量輕，多種安裝結(jié)構，易于安裝使用；

5. 不需反復調(diào)零即可連續(xù)測量正反轉(zhuǎn)扭矩;

6.沒有導電環(huán)等磨損件，可以高轉(zhuǎn)速長時間運行；

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120%的過載。