傳感器知識之扭矩傳感器的原理

扭矩傳感器自出現(xiàn)，在短短時間內(nèi)已經(jīng)應(yīng)用于各個行業(yè)中，成為傳感器家族中不可或缺的一個品種。

一．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(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)測量正反轉(zhuǎn)扭矩;

6.沒有導(dǎo)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(jī)處理；

8．測量彈性體強(qiáng)度大可承受***的過載。

二測量原理

將專用的測扭應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘貼在被測彈性軸上并組成應(yīng)變橋,向應(yīng)變橋提供電源即可測得該彈性軸受扭的電信號。將該應(yīng)變信號放大后，經(jīng)過壓/頻轉(zhuǎn)換，變成與扭應(yīng)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(dān)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)

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。

四工作過程

向傳感器提供&***mn;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&***mn;５V的直流電源，該電源做運算放大器AD822的工作電源；由基準(zhǔn)電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩(wěn)壓電源產(chǎn)生&***mn;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，應(yīng)變橋檢測得到的mV級的應(yīng)變信號通過儀表放大器AD620放大成1.５v&***mn;1v的強(qiáng)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(jī)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.檢測發(fā)電機(jī)，電動機(jī)，內(nèi)燃機(jī)等旋轉(zhuǎn)動力設(shè)備輸出扭矩及功率。

2.檢測減速機(jī)，風(fēng)機(jī)，泵，攪拌機(jī)，卷揚機(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.檢測各種機(jī)械加工中心，自動機(jī)床的工作過程中的扭矩。

4.各種旋轉(zhuǎn)動力設(shè)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。