Charakteristika a princip činnosti snímačů točivého momentu

Charakteristika a princip činnosti snímačů točivého momentu

 

Snímače točivého momentu se rychle staly nezbytnou součástí v různých průmyslových odvětvích a etablovaly se jako nepostradatelná součást rodiny snímačů.

 

I. Charakteristika snímačů točivého momentu:

 

1. Možnost měření: Mohou měřit statický i dynamický krouticí moment, stejně jako stacionární i rotační krouticí moment.

2. Vysoká přesnost a stabilita: Nabízejí vysokou přesnost detekce a dobrou stabilitu a jsou navrženy tak, aby zabránily rušení.

3. Kompaktní a lehké: Tyto senzory mají malé rozměry, jsou lehké a dodávají se v různých instalačních strukturách, takže se snadno instalují a používají. Mohou nepřetržitě měřit kladný a záporný točivý moment bez nutnosti nulování.

4. Odolnost: Bez opotřebitelných dílů, jako jsou vodivé kroužky, mohou pracovat při vysokých rychlostech po dlouhou dobu.

5. Výstup přímého signálu: Senzory vydávají vysokofrekvenční signály, které mohou být přímo zpracovány počítači.

6. Vysoká kapacita přetížení: Pružný prvek použitý v těchto senzorech vydrží velmi vysoká přetížení.

 

II. Princip měření snímačů točivého momentu:

 

K měřenému elastickému hřídeli jsou připevněny speciální torzní tenzometry, které tvoří tahový most. Když je tomuto můstku přiváděno napájení, může měřit torzní elektrický signál pružné hřídele. Tento deformační signál je zesílen a převeden na frekvenční signál úměrný torzní reakci pomocí převodu tlak/frekvence. Vstup energie a výstup signálu pro tento systém jsou řízeny dvěma sadami speciálních prstencových transformátorů, které usnadňují bezkontaktní přenos energie a signálu.

 

III. Strukturální princip snímačů točivého momentu:

 

Základní snímač točivého momentu je vytvořen připevněním speciálních torzních měřících pásků ke speciální elastické hřídeli, čímž se vytvoří variabilní elektrický můstek. K hřídeli jsou připevněny následující součásti:

1. Sekundární cívka prstencového transformátoru energie,

2. Primární cívka signálního prstencového transformátoru,

3. Deska s tištěnými spoji na hřídeli, která obsahuje usměrňovací a stabilizační napájecí zdroj, přístrojový zesilovací obvod, převodní obvod V/F (napětí na frekvenci) a výstupní obvod signálu.

 

IV. Pracovní proces snímačů točivého momentu:

 

Senzor je napájen 15V napájením. Krystalový oscilátor v magnetickém obvodu generuje 400Hz obdélníkovou vlnu, která je zesílena výkonovým zesilovačem TDA2030, aby se vytvořil střídavý magnetický napájecí zdroj. Tento výkon je přenášen ze stacionární primární cívky na rotující sekundární cívku přes prstencový transformátor T1 energie. Výsledný střídavý výkon je usměrněn a filtrován obvodem na hřídeli pro získání 5V DC zdroje, který napájí operační zesilovač AD822. K napájení můstku, zesilovače a V/F převodníku se používá vysoce přesný napájecí zdroj 4,5 V DC, vyrobený referenčním zdrojem AD589 a duálním operačním zesilovačem AD822.

 

Když pružný hřídel podstoupí torzi, deformační signál na úrovni mV detekovaný napínacím můstkem je zesílen na silný signál 1,5V až 1V přístrojovým zesilovačem AD620. Tento signál je následně převeden na frekvenční signál převodníkem V/F LM131. Frekvenční signál je přenášen z rotující primární cívky do stacionární sekundární cívky přes signální prstencový transformátor T2. Po filtraci a tvarování obvodem zpracování signálu v pouzdru snímače se získá frekvenční signál, který je úměrný kroutícímu momentu působícímu na pružný hřídel. Vzhledem k tomu, že mezi pohyblivým a statickým kroužkem je pouze malá mezera několika milimetrů a část hřídele snímače je uzavřena v kovovém pouzdře, je dosaženo účinného stínění, což má za následek silnou odolnost proti rušení.