Egenskaper och arbetsprincip för momentsensorer

2024-05-21

Vridmomentsensorers egenskaper och arbetsprincip

 

Vridmomentsensorer har snabbt blivit en viktig komponent i olika industrier och etablerat sig som en oumbärlig del av sensorfamiljen.

 

I. Karakteristika för vridmomentsensorer:

 

1. Mätförmåga: De kan mäta både statiskt och dynamiskt vridmoment, såväl som både stationärt och roterande vridmoment.

2. Hög noggrannhet och stabilitet: De erbjuder hög detektionsnoggrannhet och god stabilitet och är designade för att förhindra störningar.

3. Kompakt och lätt: Dessa sensorer är små i storlek, lätta och finns i olika installationsstrukturer, vilket gör dem enkla att installera och använda. De kan kontinuerligt mäta positivt och negativt vridmoment utan att behöva nollställas.

4. Hållbarhet: Utan slitagedelar som ledande ringar kan de arbeta vid höga hastigheter under längre perioder.

5. Direkt utsignal: Sensorerna matar ut högfrekvenssignaler som kan bearbetas direkt av datorer.

6. Hög överbelastningskapacitet: Det elastiska elementet som används i dessa sensorer tål mycket höga överbelastningar.

 

II. Mätprincip för vridmomentsensorer:

 

Särskilda torsionstöjningsmätare är fästa på det elastiska skaftet som mäts och bildar en töjningsbrygga. När ström tillförs denna brygga kan den mäta den elektriska vridningssignalen från det elastiska skaftet. Denna deformationssignal förstärks och omvandlas till en frekvenssignal som är proportionell mot torsionsreaktionen genom en tryck/frekvensomvandling. Energiinmatning och signalutgång för detta system hanteras av två uppsättningar speciella ringformade transformatorer som underlättar kontaktlös energi- och signalöverföring.

 

III. Strukturella principer för vridmomentsensorer:

 

En grundläggande vridmomentsensor bildas genom att fästa speciella torsionsmätremsor på en speciell elastisk axel, vilket skapar en variabel elektrisk brygga. Följande komponenter är fästa på axeln:

1. Den sekundära spolen för energiringtransformatorn,

2. Primärspolen för signalringtransformatorn,

3. Ett tryckt kretskort på axeln, som inkluderar likriktnings- och stabiliseringsströmförsörjning, instrumenteringsförstärkningskrets, V/F-omvandlingskrets (spänning-till-frekvens) och signalutgångskrets.

 

IV. Arbetsprocess för momentsensorer:

 

En 15V strömförsörjning tillhandahålls till sensorn. En kristalloscillator i den magnetiska kretsen genererar en 400Hz fyrkantvåg, som förstärks av TDA2030-effektförstärkaren för att producera en magnetisk AC-strömförsörjning. Denna effekt överförs från den stationära primärspolen till den roterande sekundärspolen genom energiringtransformatorn TI. Den resulterande växelströmmen likriktas och filtreras av kretsen på axeln för att erhålla en 5V DC-strömförsörjning, som driver operationsförstärkaren AD822. En högprecisionsströmkälla på 4,5 V DC, producerad av referensströmkällan AD589 och den dubbla operationsförstärkaren AD822, används för att driva bryggan, förstärkaren och V/F-omvandlaren.

 

När det elastiska skaftet genomgår vridning, förstärks den deformationssignal på mV-nivå som detekteras av töjningsbryggan till en stark signal på 1,5V till 1V av instrumentationsförstärkaren AD620. Denna signal omvandlas sedan till en frekvenssignal av V/F-omvandlaren LM131. Frekvenssignalen överförs från den roterande primärspolen till den stationära sekundärspolen via signalringtransformatorn T2. Efter filtrering och formning av signalbehandlingskretsen i sensorhuset erhålls frekvenssignalen, som är proportionell mot vridmomentet som appliceras på den elastiska axeln. Eftersom det bara finns ett litet mellanrum på några millimeter mellan den rörliga och statiska ringen, och en del av sensoraxeln är innesluten i ett metallhölje, uppnås effektiv avskärmning, vilket resulterar i en stark anti-interferensförmåga.

RELATED NEWS