Egenskaper og arbeidsprinsipp for momentsensorer

Egenskaper og arbeidsprinsipp for dreiemomentsensorer

 

Momentsensorer har raskt blitt en viktig komponent i ulike bransjer, og har etablert seg som en uunnværlig del av sensorfamilien.

 

I. Egenskaper for momentsensorer:

 

1. Måleevne: De kan måle både statisk og dynamisk dreiemoment, så vel som både stasjonært og rotasjonsmoment.

2. Høy nøyaktighet og stabilitet: De tilbyr høy deteksjonsnøyaktighet og god stabilitet, og er designet for å forhindre interferens.

3. Kompakte og lette: Disse sensorene er små i størrelse, lette og kommer i ulike installasjonsstrukturer, noe som gjør dem enkle å installere og bruke. De kan kontinuerlig måle positivt og negativt dreiemoment uten behov for tilbakestilling til null.

4. Holdbarhet: Uten slitedeler som ledende ringer, kan de operere ved høye hastigheter i lengre perioder.

5. Direkte signalutgang: Sensorene sender ut høynivåfrekvenssignaler som kan behandles direkte av datamaskiner.

6. Høy overbelastningskapasitet: Det elastiske elementet som brukes i disse sensorene tåler svært høye overbelastninger.

 

II. Måleprinsipp for dreiemomentsensorer:

 

Spesielle torsjonsmålere er festet til den elastiske akselen som måles, og danner en strekkbro. Når strøm tilføres denne broen, kan den måle det elektriske torsjonssignalet til den elastiske akselen. Dette deformasjonssignalet forsterkes og omdannes til et frekvenssignal proporsjonalt med torsjonsreaksjonen gjennom en trykk/frekvenskonvertering. Energiinngang og signalutgang for dette systemet administreres av to sett med spesielle ringformede transformatorer som muliggjør kontaktløs energi- og signaloverføring.

 

III. Strukturelt prinsipp for momentsensorer:

 

En grunnleggende dreiemomentsensor dannes ved å feste spesielle torsjonsmålestrimler til en spesiell elastisk aksel, og skaper en variabel elektrisk bro. Følgende komponenter er festet til akselen:

1. Sekundærspolen til energiringtransformatoren,

2. Primærspolen til signalringtransformatoren,

3. Et trykt kretskort på akselen, som inkluderer likerettings- og stabiliseringsstrømforsyning, instrumenteringsforsterkerkrets, V/F (spenning-til-frekvens) konverteringskrets og signalutgangskrets.

 

IV. Arbeidsprosess for momentsensorer:

 

En 15V strømforsyning leveres til sensoren. En krystalloscillator i den magnetiske kretsen genererer en 400Hz firkantbølge, som forsterkes av TDA2030-effektforsterkeren for å produsere en AC-magnetisk strømforsyning. Denne kraften overføres fra den stasjonære primærspolen til den roterende sekundærspolen gjennom energiringtransformatoren T1. Den resulterende vekselstrømmen korrigeres og filtreres av kretsen på akselen for å oppnå en 5V DC strømforsyning, som driver operasjonsforsterkeren AD822. En høypresisjon 4,5V DC strømforsyning, produsert av referansestrømkilden AD589 og dobbel operasjonsforsterker AD822, brukes til å drive broen, forsterkeren og V/F-omformeren.

 

Når det elastiske skaftet gjennomgår torsjon, forsterkes deformasjonssignalet på mV-nivå som oppdages av tøyningsbroen til et sterkt signal på 1,5V til 1V av instrumenteringsforsterkeren AD620. Dette signalet konverteres deretter til et frekvenssignal av V/F-omformeren LM131. Frekvenssignalet overføres fra den roterende primærspolen til den stasjonære sekundærspolen via signalringtransformatoren T2. Etter filtrering og forming av signalbehandlingskretsen i sensorhuset, oppnås frekvenssignalet, som er proporsjonalt med dreiemomentet som påføres den elastiske akselen. Siden det kun er et lite gap på noen få millimeter mellom de bevegelige og statiske ringene, og en del av sensorakselen er innelukket i et metallhus, oppnås effektiv skjerming, noe som resulterer i sterk anti-interferensevne.