首页 > 编程知识 正文

应变式扭矩传感器工作原理,应变式转矩转速传感器

时间:2023-05-06 14:51:27 阅读:286449 作者:3445

扭矩是使物体转动的一种力矩,在电机测试,测控等行业均有扭矩传感器的使用。所以大部分扭矩都是作用在刚性轴体上,通过刚性元件表面形变使得应变片产生毫伏信号获得当前扭矩值,扭矩传感器因为使用方式不同分为两种——静态扭矩传感器与动态扭矩传感器。

静态扭矩传感器是将一块刚性元件(一般是热成型钢材)表面贴装应变片,然后将应变片组成惠斯通电桥,然后清洗封胶,将激励端与传输端引出。

现场使用时,一般将传感器一侧固定,在另一侧施加被测扭矩,使得刚性元件产生微小形变,从而使得应变片形变,使其电阻产生变化。进一步使输出电压变化。然后将信号进行放大,DA转换传输至主控设备进行记录或者调整。

动态扭矩传感器与静态传感器不同之处在于使用方式,动态传感器不需要一端固定,其应变元件也就是弹性体与外壳为轴承连接,可以进行旋转,可以测量旋转过程中的扭矩值变化。在电机动态测试中不可或缺。动态扭矩传感器需要解决的维问题是将轴体的应变计毫伏信号传导至外部再进行处理。为了达到这个目的,首先需要给予应变计供电,再将应变计产生的毫伏信号传导至外部进行放大。因为传导方式的不同,国内的扭矩传感器可以分为两种。分别是滑环式扭矩传感器,变压器传输式扭矩传感器。
首先先来说说这个滑环式扭矩传感器
如上图所示,滑环式扭矩传感器轴体为这种结构,轴体表面有五个环状金属圈,这五个环状金属圈分别与应变计的激励端和输出端连接,外部壳体上使用金属刷块与轴体上环状金属圈接触,从而达到信号传输的目的。这种方式简单易用,便于生产。缺点也很明显,使用寿命不长,需要定期清理刷块与金属圈磨损产生的金属碎屑,长时间使用后会出现刷块与金属圈表面产生跳动或者接触不好的现象,使得输出信号产生跳动甚至消失。

变压器式扭矩传感器是国内动态扭矩传感器使用最广泛的一种方式。其原理在李国留胡子的荔枝的《环形变压器供电的应变式扭矩传感器技术性能及应用》中说的很清楚:

将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上并组成应变桥 ,向应变桥提供电源即可测得该弹性
轴受扭的电信号。 将该应变信号放大后 ,经过压/ 频转换 ,变成与扭应变成正比的频率信号。 本系统的能源
输入是由一组带间隙的特殊环型变压器承担的 ,因此实现了无接触的能源传递功能。 信号输出利用无线遥
测的方法 ,实现了无接触的信号传递功能。其原理如下图所示。


这种其采用的即变压器松耦合的方式进行供电与数据传输,其供电效率不高,线圈匝数比要达到6/1,电压之比才能达到1/1。生产工艺与结构都较为复杂,一个熟练工人在一天的工作时间内,很难装配出十套以上并完成测试。而且频率输出很难适配PC,触摸屏等设备,需要单独的转换器才可与上位机等进行通信。而且频率采集精度与速度受限于转换器MCU的运行频率。使其高速转换器成本大幅提高。

最后来说一下国外动态扭矩传感器的现状,其大部分均为红外信号传输方案,以日本的UNIPULSE为例,其生产的扭矩传感器使用的是谐振无线供电方案,其信号传输使用的是红外信号传输方式。这两种方式不会产生串扰,信号更为稳定。这种方式我也还正在学习中,暂时不能和大家分享了。后面我将其学习明白了,再进行分享。

版权声明:该文观点仅代表作者本人。处理文章:请发送邮件至 三1五14八八95#扣扣.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。