Χαρακτηριστικά και Αρχή Λειτουργίας των Αισθητηρίων Ροπής

Χαρακτηριστικά και αρχή λειτουργίας των αισθητήρων ροπής

 

Οι αισθητήρες ροπής έχουν γίνει γρήγορα βασικό στοιχείο σε διάφορες βιομηχανίες, καθιερώνοντας τον εαυτό τους ως αναπόσπαστο μέρος της οικογένειας αισθητήρων.

 

I. Χαρακτηριστικά αισθητήρων ροπής:

 

1. Δυνατότητα μέτρησης: Μπορούν να μετρήσουν τόσο τη στατική όσο και τη δυναμική ροπή, καθώς και τη σταθερή και περιστροφική ροπή.

2. Υψηλή ακρίβεια και σταθερότητα: Προσφέρουν υψηλή ακρίβεια ανίχνευσης και καλή σταθερότητα και έχουν σχεδιαστεί για να αποτρέπουν παρεμβολές.

3. Συμπαγής και ελαφρύς: Αυτοί οι αισθητήρες είναι μικροί σε μέγεθος, ελαφροί και διατίθενται σε διάφορες δομές εγκατάστασης, καθιστώντας τους εύκολους στην εγκατάσταση και τη χρήση. Μπορούν να μετρούν συνεχώς τη θετική και την αρνητική ροπή χωρίς να απαιτείται επαναφορά στο μηδέν.

4. Ανθεκτικότητα: Χωρίς εξαρτήματα φθοράς όπως αγώγιμοι δακτύλιοι, μπορούν να λειτουργήσουν σε υψηλές ταχύτητες για παρατεταμένες περιόδους.

5. Έξοδος Άμεσου Σήματος: Οι αισθητήρες εξάγουν σήματα συχνότητας υψηλού επιπέδου που μπορούν να υποβληθούν απευθείας σε επεξεργασία από υπολογιστές.

6. Υψηλή χωρητικότητα υπερφόρτωσης: Το ελαστικό στοιχείο που χρησιμοποιείται σε αυτούς τους αισθητήρες μπορεί να αντέξει πολύ υψηλές υπερφορτώσεις.

 

II. Αρχή μέτρησης των αισθητήρων ροπής:

 

Στον ελαστικό άξονα που μετράται προσαρμόζονται ειδικοί μετρητές στρέψης, σχηματίζοντας μια γέφυρα καταπόνησης. Όταν παρέχεται ρεύμα σε αυτή τη γέφυρα, μπορεί να μετρήσει το στρεπτικό ηλεκτρικό σήμα του ελαστικού άξονα. Αυτό το σήμα παραμόρφωσης ενισχύεται και μετατρέπεται σε σήμα συχνότητας ανάλογο της αντίδρασης στρέψης μέσω μιας μετατροπής πίεσης/συχνότητας. Η είσοδος και το σήμα εξόδου ενέργειας για αυτό το σύστημα διαχειρίζονται δύο σετ ειδικών μετασχηματιστών σε σχήμα δακτυλίου που διευκολύνουν τη μετάδοση ενέργειας και σήματος χωρίς επαφή.

 

III. Δομική αρχή των αισθητήρων ροπής:

 

Ένας βασικός αισθητήρας ροπής σχηματίζεται με την προσάρτηση ειδικών λωρίδων μέτρησης στρέψης σε έναν ειδικό ελαστικό άξονα, δημιουργώντας μια μεταβλητή ηλεκτρική γέφυρα. Τα ακόλουθα εξαρτήματα είναι στερεωμένα στον άξονα:

1. Το δευτερεύον πηνίο του μετασχηματιστή δακτυλίου ενέργειας,

2. Το πρωτεύον πηνίο του μετασχηματιστή δακτυλίου σήματος,

3. Μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος στον άξονα, η οποία περιλαμβάνει τροφοδοτικό διόρθωσης και σταθεροποίησης, κύκλωμα ενίσχυσης οργάνων, κύκλωμα μετατροπής V/F (τάση σε συχνότητα) και κύκλωμα εξόδου σήματος.

 

IV. Διαδικασία εργασίας αισθητήρων ροπής:

 

Παρέχεται τροφοδοτικό 15 V στον αισθητήρα. Ένας κρυσταλλικός ταλαντωτής στο μαγνητικό κύκλωμα δημιουργεί ένα τετραγωνικό κύμα 400 Hz, το οποίο ενισχύεται από τον ενισχυτή ισχύος TDA2030 για να παράγει μια μαγνητική τροφοδοσία AC. Αυτή η ισχύς μεταδίδεται από το σταθερό πρωτεύον πηνίο στο περιστρεφόμενο δευτερεύον πηνίο μέσω του μετασχηματιστή ενεργειακού δακτυλίου Τ1. Η προκύπτουσα ισχύς εναλλασσόμενου ρεύματος διορθώνεται και φιλτράρεται από το κύκλωμα στον άξονα για να ληφθεί τροφοδοσία 5 V DC, η οποία τροφοδοτεί τον λειτουργικό ενισχυτή AD822. Ένα τροφοδοτικό DC υψηλής ακρίβειας 4,5 V, που παράγεται από την πηγή ισχύος αναφοράς AD589 και τον διπλό λειτουργικό ενισχυτή AD822, χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία της γέφυρας, του ενισχυτή και του μετατροπέα V/F.

 

Όταν ο ελαστικός άξονας υφίσταται στρέψη, το σήμα παραμόρφωσης επιπέδου mV που ανιχνεύεται από τη γέφυρα τάσης ενισχύεται σε ισχυρό σήμα 1,5 V έως 1 V από τον ενισχυτή οργάνων AD620. Αυτό το σήμα στη συνέχεια μετατρέπεται σε σήμα συχνότητας από τον μετατροπέα V/F LM131. Το σήμα συχνότητας μεταδίδεται από το περιστρεφόμενο πρωτεύον πηνίο στο σταθερό δευτερεύον πηνίο μέσω του μετασχηματιστή δακτυλίου σήματος Τ2. Μετά το φιλτράρισμα και τη διαμόρφωση από το κύκλωμα επεξεργασίας σήματος στο περίβλημα του αισθητήρα, λαμβάνεται το σήμα συχνότητας, το οποίο είναι ανάλογο με τη ροπή που εφαρμόζεται στον ελαστικό άξονα. Δεδομένου ότι υπάρχει μόνο ένα μικρό κενό λίγων χιλιοστών μεταξύ του κινούμενου και του στατικού δακτυλίου και μέρος του άξονα του αισθητήρα περικλείεται σε μεταλλικό περίβλημα, επιτυγχάνεται αποτελεσματική θωράκιση, με αποτέλεσμα ισχυρή ικανότητα κατά των παρεμβολών.