Χαρακτηριστικά και αρχή λειτουργίας των αισθητήρων ροπής

Χαρακτηριστικά και αρχή εργασίας των αισθητήρων ροπής

 

Οι αισθητήρες ροπής έχουν γίνει γρήγορα ένα βασικό συστατικό σε διάφορες βιομηχανίες, καθορίζοντας τους εαυτούς τους ως απαραίτητο μέρος της οικογένειας αισθητήρων.

 

Ι. 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 αποτρέψουν τις παρεμβολές.

3. Compact and Lightweight: Αυτοί οι αισθητήρες είναι μικροί σε μέγεθος, ελαφρύ και έρχονται σε διάφορες δομές εγκατάστασης, καθιστώντας τους εύκολο να εγκατασταθούν και να χρησιμοποιηθούν. Μπορούν να μετρούν συνεχώς τη θετική και αρνητική ροπή χωρίς την ανάγκη επαναφοράς στο μηδέν.

4. Ανθεκτικότητα: Χωρίς φθορά όπως τα αγώγιμα δαχτυλίδια, μπορούν να λειτουργούν με υψηλές ταχύτητες για παρατεταμένες περιόδους.

5. Εξόδου άμεσης σήματος: Οι αισθητήρες εξάγουν σήματα υψηλού επιπέδου που μπορούν να υποβληθούν σε απευθείας επεξεργασία με υπολογιστές.

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

 

ii. Αρχή μέτρησης αισθητήρων ροπής:

 

Οι ειδικοί μετρητές στρεπτικής καταπόνησης συνδέονται με τον ελαστικό άξονα που μετριέται, σχηματίζοντας μια γέφυρα στέλεχος. Όταν η ισχύς παρέχεται σε αυτή τη γέφυρα, μπορεί να μετρήσει το ηλεκτρικό σήμα του ελαστικού άξονα. Αυτό το σήμα παραμόρφωσης ενισχύεται και μετατρέπεται σε ένα σήμα συχνότητας ανάλογο με την στρεπτική αντίδραση μέσω μετατροπής πίεσης/συχνότητας. Η είσοδος ενέργειας και η έξοδος σήματος για αυτό το σύστημα διαχειρίζονται δύο σειρές ειδικών μετασχηματιστών σε σχήμα δακτυλίου που διευκολύνουν την ενέργεια χωρίς επαφή και τη μετάδοση σήματος.

 

iii. Δομική αρχή αισθητήρων ροπής:

 

Ένας βασικός αισθητήρας ροπής σχηματίζεται με την τοποθέτηση ειδικών λωρίδων μέτρησης στρέψης σε έναν ειδικό ελαστικό άξονα, δημιουργώντας μια μεταβλητή ηλεκτρική γέφυρα. Τα παρακάτω συστατικά είναι σταθερά στον άξονα:

1. Το δευτερεύον πηνίο του μετασχηματιστή ενεργειακού δακτυλίου,

2. Το κύριο πηνίο του μετασχηματιστή δακτυλίου σήματος,

3. Μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος στον άξονα, ο οποίος περιλαμβάνει την τροφοδοσία διόρθωσης και σταθεροποίησης, το κύκλωμα ενίσχυσης οργάνων, το κύκλωμα μετατροπής V/F (τάσης προς συχνότητα) και το κύκλωμα εξόδου σήματος.

 

iv. Διαδικασία εργασίας αισθητήρων ροπής:

 

Παρέχεται τροφοδοτικό 15V στον αισθητήρα. Ένας κρυσταλλικός ταλαντωτής στο μαγνητικό κύκλωμα παράγει ένα τετραγωνικό κύμα 400Hz, το οποίο ενισχύεται από τον ενισχυτή ισχύος TDA2030 για να παράγει μια μαγνητική τροφοδοσία AC. Αυτή η ισχύς μεταδίδεται από το σταθερό πρωτογενές πηνίο στο περιστρεφόμενο δευτερογενές πηνίο μέσω του μετασχηματιστή ενεργειακού δακτυλίου T1. Η προκύπτουσα ισχύς εναλλασσόμενου ρεύματος διορθώνεται και φιλτράρεται από το κύκλωμα στον άξονα για να επιτευχθεί τροφοδοσία 5V DC, η οποία τροφοδοτεί τον επιχειρησιακό ενισχυτή AD822. Μια τροφοδοσία 4.5V DC υψηλής ακρίβειας, που παράγεται από την πηγή ενέργειας αναφοράς AD589 και 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 του στελέχους ενισχύεται σε ένα ισχυρό σήμα 1,5V έως 1V 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 T2. 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 μερικών χιλιοστών μεταξύ των κινούμενων και στατικών δακτυλίων και μέρος του άξονα του αισθητήρα περικλείεται σε μεταλλικό περίβλημα, επιτυγχάνεται αποτελεσματική θωράκιση, με αποτέλεσμα την ισχυρή ικανότητα κατά των παρεμβολών.