مشخصات و اصل کار سنسورهای گشتاور

خصوصیات و اصل کار سنسورهای گشتاور

 

حسگرهای گشتاور به سرعت به یک جزء ضروری در صنایع مختلف تبدیل شده‌اند و خود را به عنوان بخشی ضروری از خانواده حسگرها معرفی می‌کنند.

 

I. ویژگی های سنسورهای گشتاور:

 

1. قابلیت اندازه گیری: آنها می توانند گشتاور استاتیکی و دینامیکی و همچنین گشتاور ثابت و چرخشی را اندازه گیری کنند.

2. دقت و پایداری بالا: آنها دقت تشخیص بالا و پایداری خوبی را ارائه می دهند و برای جلوگیری از تداخل طراحی شده اند.

3. جمع و جور و سبک وزن: این سنسورها از نظر اندازه کوچک، سبک وزن هستند و در ساختارهای مختلف نصب هستند که نصب و استفاده از آنها را آسان می کند. آنها می توانند به طور مداوم گشتاور مثبت و منفی را بدون نیاز به تنظیم مجدد به صفر اندازه گیری کنند.

4. دوام: بدون قطعات سایش مانند حلقه های رسانا، آنها می توانند برای مدت طولانی با سرعت بالا کار کنند.

5. خروجی سیگنال مستقیم: سنسورها سیگنال‌های فرکانس سطح بالا را که می‌توانند مستقیماً توسط رایانه‌ها پردازش شوند، خروجی می‌دهند.

6. ظرفیت اضافه بار زیاد: عنصر الاستیک مورد استفاده در این سنسورها می تواند بارهای اضافه بار بسیار بالایی را تحمل کند.

 

II. اصل اندازه گیری سنسورهای گشتاور:

 

کرنش سنج های پیچشی ویژه به شفت الاستیک در حال اندازه گیری متصل می شوند و یک پل کرنش را تشکیل می دهند. هنگامی که برق به این پل تامین می شود، می تواند سیگنال الکتریکی پیچشی شفت الاستیک را اندازه گیری کند. این سیگنال تغییر شکل تقویت شده و از طریق تبدیل فشار/فرکانس به سیگنال فرکانس متناسب با واکنش پیچشی تبدیل می شود. انرژی ورودی و خروجی سیگنال برای این سیستم توسط دو مجموعه از ترانسفورماتورهای حلقه ای شکل ویژه مدیریت می شود که انتقال انرژی و سیگنال بدون تماس را تسهیل می کند.

 

III. اصل ساختاری سنسورهای گشتاور:

 

یک سنسور گشتاور اولیه با اتصال نوارهای اندازه گیری پیچش ویژه به یک شفت الاستیک ویژه تشکیل می شود و یک پل الکتریکی متغیر ایجاد می کند. اجزای زیر به شفت ثابت می شوند:

1. سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور حلقه انرژی،

2. سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور حلقه سیگنال،

3. یک برد مدار چاپی روی شفت که شامل منبع تغذیه اصلاح و تثبیت، مدار تقویت ابزار دقیق، مدار تبدیل V/F (ولتاژ به فرکانس) و مدار خروجی سیگنال است.

 

IV. فرآیند کار سنسورهای گشتاور:

 

یک منبع تغذیه 15 ولتی به سنسور ارائه شده است. یک نوسان ساز کریستالی در مدار مغناطیسی یک موج مربعی 400 هرتز تولید می کند که توسط تقویت کننده برق TDA2030 برای تولید منبع تغذیه مغناطیسی AC تقویت می شود. این توان از سیم پیچ اولیه ثابت به سیم پیچ ثانویه دوار از طریق ترانسفورماتور حلقه انرژی T1 منتقل می شود. برق AC حاصل شده توسط مدار روی شفت تصحیح و فیلتر می شود تا منبع تغذیه 5 ولت DC به دست آید که تقویت کننده عملیاتی AD822 را تغذیه می کند. منبع تغذیه 4.5 ولت DC با دقت بالا، تولید شده توسط منبع تغذیه مرجع AD589 و تقویت کننده دوگانه عملیاتی AD822، برای تغذیه پل، تقویت کننده و مبدل V/F استفاده می شود.

 

هنگامی که شفت الاستیک تحت پیچش قرار می گیرد، سیگنال تغییر شکل سطح mV که توسط پل کرنش شناسایی می شود به سیگنال قوی 1.5 ولت تا 1 ولت توسط تقویت کننده ابزار دقیق AD620 تقویت می شود. سپس این سیگنال توسط مبدل V/F LM131 به سیگنال فرکانس تبدیل می شود. سیگنال فرکانس از سیم پیچ اولیه دوار به سیم پیچ ثانویه ثابت از طریق ترانسفورماتور حلقه سیگنال T2 منتقل می شود. پس از فیلتر کردن و شکل دهی توسط مدار پردازش سیگنال در محفظه سنسور، سیگنال فرکانس که متناسب با گشتاور اعمال شده به شفت الاستیک است، بدست می آید. از آنجایی که بین حلقه های متحرک و ایستا تنها یک فاصله کوچک چند میلی متری وجود دارد و بخشی از شفت سنسور در یک محفظه فلزی محصور شده است، محافظ موثری حاصل می شود که در نتیجه قابلیت ضد تداخل قوی دارد.