扭矩傳感器的特性及工作原理

在不久的將來，扭矩傳感器這一產品本身將會在各行各業得到廣泛應用，並成為傳感器系列中不可或缺的一部分。

1. 扭矩傳感器的特性：

1. 既能測量靜態扭矩，也能測量旋轉扭矩，既能測量靜態扭矩，也能測量動態扭矩。

2. 檢測精度高，穩定性好；抗干擾能力強；

3. 體積小、重量輕、安裝結構多樣，安裝和使用都十分簡便。能夠連續測量正扭矩和負扭矩，且不會重複零值。

4. 沒有導電環和其他易磨損部件，可實現高速長時間運行。

5. 傳感器輸出的高電平頻率信號可以直接發送至計算機進行處理。

6. 測量這種彈性體的強度可以確定其能夠承受多大的過載。

2. 扭矩傳感器的測量原理：

將特製的扭力應變計固定在被測彈性軸上，作為應變膠形成應變橋，並為應變橋供電。可以測量彈性軸的扭力變化的電信號。對這一變形信號進行放大後，進行壓力/頻率轉換，從而變成與扭力反應成比例的頻率信號。該系統的能量輸入和信號輸出由兩組帶有間隙的特殊環形變壓器處理，從而實現無接觸的能量和信號傳輸。

3. 扭矩傳感器的原理結構：

基本的扭矩傳感器 - 變化電橋是由將一種特殊的扭轉測量片附著在一種特殊的彈性軸上而形成的。固定在軸上的部件有：（1）能量環變壓器的次級線圈，（2）信號環變壓器的初級線圈，（3）軸上的印刷電路以及包含整流穩壓電源、儀表放大電路、V/F 轉換電路和信號輸出電路的電路板。

4. 扭矩傳感器的工作過程：

該傳感器由 15 伏電源供電，磁路中的晶體振盪器產生 400 赫茲的方波，通過 TDA2030 功率放大器生成交流磁電電源。能量環變壓器 T1 從靜止的初級線圈轉移到旋轉的次級線圈。結果 通過軸上的整流濾波電路獲得 5 伏直流電源。該電源用作運算放大器 AD822 的工作電源。由參考電源 AD589 和雙運算放電器 AD822 組成的高精度電源產生 4.5 伏直流電源。該電源用作橋式電源、放大器和 V/F 轉換器的工作電源。

當彈性軸扭轉時，在變形橋上檢測到的 MV 級變形信號由儀表放大器 AD620 放大為 1.5 伏至 1 伏的強信號，然後由 V/F 轉換器 LM131 轉換為頻率信號。通過信號環變壓器 T2，可以實現從旋轉的初級線圈到靜止的次級線圈的轉換，然後通過傳感器外殼的信號處理電路濾波器進行處理，從而形成一個頻率信號，該信號與彈性軸承所受的扭矩成正比，因為旋轉變壓器處於運動狀態，而兩個靜止環之間則處於零位狀態。由於兩環之間僅有幾毫米的間隙，傳感器軸的一部分被密封在金屬外殼內部，形成了有效的屏蔽，因此具有很強的抗干擾能力。