扭力感測器的特點及工作原理

扭力感測器的特性及工作原理

 

扭力感測器已迅速成為各行業的重要組成部分，成為感測器系列中不可或缺的一部分。

 

I. 扭力感測器的特性：

 

1. 測量能力：它們可以測量靜態和動態扭矩，以及靜態和旋轉扭矩。

2. 高精度與穩定性：偵測精度高，穩定性好，並具有防干擾設計。

3. 緊湊、輕巧：這些感測器體積小、重量輕，並且有多種安裝結構，易於安裝和使用。它們可以連續測量正扭矩和負扭矩，無需重置為零。

4. 耐用性：沒有導電環等磨損零件，可長時間高速運轉。

5. 直接訊號輸出：感測器輸出可直接由電腦處理的高電平頻率訊號。

6. 高過載能力：這些感測器中使用的彈性元件可以承受非常高的過載。

 

二。扭力感測器測量原理：

 

特殊的扭轉應變計連接到被測量的彈性軸上，形成應變橋。當給該電橋供電時，它可以測量彈性軸的扭轉電訊號。此變形訊號被放大並透過壓力/頻率轉換轉換成與扭轉反應成比例的頻率訊號。此系統的能量輸入和訊號輸出由兩組特殊的環形變壓器管理，有利於非接觸式能量和訊號傳輸。

 

三。扭力感測器的結構原理：

 

基本扭矩感測器是透過將特殊的扭矩測量條連接到特殊的彈性軸上形成的，從而形成可變電橋。以下組件固定在軸上：

1.能量環變壓器次級線圈，

2.訊號環形變壓器初級線圈，

3.軸上印刷電路板，包括整流穩壓電源、儀表放大電路、V/F（電壓頻率）轉換電路、訊號輸出電路。

 

四。扭力感測器工作過程：

 

為感測器提供 15V 電源。磁路中的晶體振盪器產生400Hz方波，經TDA2030功率放大器放大，產生交流磁電源。此功率透過能量環變壓器 T1 從靜止的初級線圈傳輸到旋轉的次級線圈。由此產生的交流電經軸上電路整流、濾波後得到5V直流電源，為運算放大器AD822供電。由參考電源AD589和雙運算放大器AD822產生的高精度4.5V直流電源用於為電橋、放大器和V/F轉換器供電。

 

當彈性軸被扭轉時，應變電橋偵測到的mV級變形訊號被儀表放大器AD620放大為1.5V至1V的強訊號。然後該訊號由 V/F 轉換器 LM131 轉換為頻率訊號。頻率訊號透過訊號環形變壓器T2從旋轉的初級線圈傳輸到靜止的次級線圈。經過感測器外殼內的訊號處理電路濾波整形後，得到與施加在彈性軸上的扭矩成正比的頻率訊號。由於動環和靜環之間僅有幾毫米的微小間隙，且感測器軸的部分被封閉在金屬外殼內，因此實現了有效的屏蔽，抗干擾能力強。