扭矩傳感�在旋�(zhuǎn)�(dòng)力系�(tǒng)中最頻繁涉及到的參數(shù),旋�(zhuǎn)扭矩,為了檢測(cè)旋轉(zhuǎn)扭矩傳統(tǒng)使用較多的是扭轉(zhuǎn)角相位差�傳感�,該方法是在彈性軸的兩端安裝著兩組齒數(shù)、形狀及安裝角度完全相同的� 扭矩傳感器輪,在齒輪的外�(cè)各安裝著一只接�(磁或�)傳感�。當(dāng)彈性軸旋轉(zhuǎn)�(shí),這兩組傳感器就可以測(cè)量出兩組脈沖�,比較這兩組脈沖波的前后沿的相位差就可以計(jì)算出彈性軸所承受的扭矩量。該方法的優(yōu)�(diǎn):實(shí)�(xiàn)了轉(zhuǎn)矩信�(hào)的非接觸傳遞,檢�(cè)信號(hào)為數(shù)字信�(hào);缺�(diǎn):體積較大,不易安裝,低�(zhuǎn)速時(shí)由于脈沖波的前后沿較緩不易比�,因此低速性能不理�。(扭矩�(cè)試比較成熟的檢測(cè)手段為應(yīng)變電�(cè)技�(shù)。它具有精度�,頻響快,可靠性好,壽命長(zhǎng)等優(yōu)�(diǎn)�
1. 既可以測(cè)量靜止扭�,也可以�(cè)量旋�(zhuǎn)�(zhuǎn)�;
2. 既可以測(cè)量靜�(tài)扭矩,也可以�(cè)量動(dòng)�(tài)扭矩�
3. 檢測(cè)精度�,穩(wěn)定性好;抗干擾性強(qiáng);
4. 體積�,重量輕,多種安裝結(jié)�(gòu),易于安裝使��
5. 不需反復(fù)�(diào)零即可連續(xù)�(cè)量正反轉(zhuǎn)扭矩;
6.�(méi)有導(dǎo)電環(huán)等磨損件,可以高�(zhuǎn)速長(zhǎng)�(shí)間運(yùn)��
7.傳感器輸出高電平頻率信�(hào)可直接送計(jì)算機(jī)處理�
8.測(cè)量彈性體�(qiáng)度大可承�100[%]的過(guò)�
ZRN501靜態(tài)扭矩傳感�中的這�(gè)靜態(tài)是指?jìng)鞲衅鞯臏y(cè)量彈性體不參與相�(duì)�(yùn)�(dòng)。從受力理解,這類(lèi)�(cè)試是�(cè)試彈性體相對(duì)受的反作用力。常�(jiàn)的是一端固�,另一端受力的軸�
也有某些特殊的設(shè)�(jì)能夠以靜�(tài)的方式測(cè)量動(dòng)�(tài)的扭�,比如測(cè)試電�(jī)扭矩的扭矩臺(tái),電�(jī)固定在一�(gè)�(tái)架上,電�(jī)�(yùn)行中�(duì)�(tái)架產(chǎn)生的反作用力被檢�(cè)并還原為扭矩�
ZRN501靜態(tài)扭矩傳感�根據(jù)電阻�(yīng)�?cè)戆雅まD(zhuǎn)力矩�(chǎn)生的�(yīng)變轉(zhuǎn)換成與其成線性關(guān)系的電信�(hào),該系列�(chǎn)品制造工藝成熟,品種齊全,量程范圍廣,精度高,性能�(wěn)定可�
ZRN501系列靜止扭矩傳感�、變送器被廣泛應(yīng)用于試驗(yàn)�(jī)、靜止扭矩檢�(cè)等測(cè)試系�(tǒng)�,由于出色的�(wěn)定�、較高的�(cè)量精度和極高的�?xún)r(jià)比而受到用�(hù)的贊�(yù)�
技�(shù)參數(shù)�
1.�(cè)量范圍: 0---100000N.m 可選
2.連接方式� 單鍵、雙�、法蘭、及其它按客�(hù)要求非標(biāo)定做
3.外型尺寸� 參見(jiàn)下列表格
4.�(cè)量不確定� 0.5[%]FS�0.3[%]FS�0.1[%]FS可選
5.適應(yīng)�(huán)境溫�-20~60�
6.�(guò)載能力:120[%]�150[%]�200[%] 可選
7.相對(duì)濕度:≤90[%]RH8.防護(hù)等級(jí):IP68
電氣指標(biāo):
1.頻率響應(yīng)100μs
2.絕緣�(qiáng)度:200MΩ�100V�
3.供電�15-24VDC電流�50mA
4.輸出信號(hào):電�4-20mA,電壓1-5V, 頻率方波10KHz/±5 KHz可選
5.傳感器內(nèi)阻:350歐姆�700歐姆�1000歐姆
6.�(fù)載能力:<1k
扭矩傳感�是一種測(cè)量各種扭�、轉(zhuǎn)速及�(jī)械功率的精密�(cè)�?jī)x�。應(yīng)用范圍十分廣泛,主要用于�
1、電�(dòng)�(jī)、發(fā)�(dòng)�(jī)、內(nèi)燃機(jī)等旋�(zhuǎn)�(dòng)力設(shè)備輸出扭矩及功率的檢�(cè)�
2、風(fēng)�(jī)、水�、齒輪箱、扭力板手的扭矩及功率的檢測(cè)�
3、鐵路機(jī)�(chē)、汽�(chē)、拖拉機(jī)、飛�(jī)、船�、礦山機(jī)械中的扭矩及功率的檢�(cè)�
4、可用于污水處理系統(tǒng)中的扭矩及功率的檢測(cè)�
5、可用于制造粘度計(jì)�
6、可用于�(guò)程工�(yè)和流程工�(yè)��
7、可以應(yīng)用于�(shí)�(yàn)�,測(cè)試部門(mén)以及生產(chǎn)�(jiān)控和�(zhì)量控制�
將專(zhuān)用的�(cè)扭應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘貼在被�(cè)彈性軸上并組成�(yīng)變橋 ,向應(yīng)變橋提供電源即可�(cè)得該彈性軸受扭的電信號(hào)。將該應(yīng)變信�(hào)放大后,�(jīng)�(guò)�/頻轉(zhuǎn)�,變成與扭應(yīng)變成正比的頻率信�(hào)。本系統(tǒng)的能源輸入及信號(hào)輸出是由兩組帶間隙的特殊�(huán)型變壓器承擔(dān)�。因此實(shí)�(xiàn)了無(wú)接觸的能源及信號(hào)傳遞功能�
向傳感器提供 ± 15V電源,激磁電路中的晶體振蕩器�(chǎn)�400Hz的方�,經(jīng)�(guò)TDA2030功率放大器即�(chǎn)生交流激磁功率電�,通過(guò)能源�(huán)形變壓器T1從靜止的初級(jí)線圈傳遞至旋�(zhuǎn)的次�(jí)線圈,得到的交流電源通過(guò)軸上的整流濾波電路得� ± 5 V的直流電�,該電源做運(yùn)算放大器AD822的工作電源;由基�(zhǔn)電源AD589與雙�(yùn)放AD822組成的高精度�(wěn)壓電源產(chǎn)� ± 4.5V的精密直流電�,該電源既作為電橋電�,又作為放大器及V/F�(zhuǎn)換器的工作電�。當(dāng)彈性軸受扭�(shí),應(yīng)變橋檢測(cè)得到的mV�(jí)的應(yīng)變信�(hào)通過(guò)儀表放大器AD620放大�1.5v ± 1v的強(qiáng)信號(hào),再通過(guò)V/F�(zhuǎn)換器LM131變換成頻率信�(hào),通過(guò)信號(hào)�(huán)形變壓器T2從旋�(zhuǎn)的初�(jí)線圈傳遞至靜止次�(jí)線圈,再�(jīng)�(guò)傳感器外殼上的信�(hào)處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信�(hào),該信號(hào)為T(mén)TL電平,既可提供給專(zhuān)用二次儀表或頻率�(jì)顯示也可直接送計(jì)算機(jī)處理。由于該旋轉(zhuǎn)變壓器動(dòng)--靜環(huán)之間只有零點(diǎn)幾毫米的間隙,加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內(nèi),形成有效的屏蔽,因此具有很�(qiáng)的抗干擾能力�
傳感器輸出的頻率信號(hào)在零�(diǎn)�(shí)� 10kHz.正向旋轉(zhuǎn)�(mǎn)量程�(shí)�15KHz.反向旋轉(zhuǎn)�(mǎn)量程�(shí)�5KHz。即�(mǎn)量程變量�5000�(gè)�(shù)/每秒。轉(zhuǎn)速測(cè)量采用光電齒輪或者磁電齒輪的�(cè)量方�,軸每旋�(zhuǎn)一周可�(chǎn)�60�(gè)脈沖,高速或中速采樣時(shí)可以用測(cè)頻的方法,低速采樣時(shí)可以用測(cè)周期的方�。本傳感器精度可�(dá) ± 0.2%� ± 0.5%(F · S)。由于傳感器輸出為頻率信�(hào),所以無(wú)需AD�(zhuǎn)換即可直接送至�(jì)算機(jī)�(jìn)行數(shù)�(jù)處理�
一 前言
在旋�(zhuǎn)�(dòng)力系�(tǒng)中最頻繁涉及到的參數(shù):旋轉(zhuǎn)扭矩,為了檢測(cè)旋轉(zhuǎn)扭矩傳統(tǒng)使用較多的是扭轉(zhuǎn)角相位差�傳感�,該方法是在彈性軸的兩端安裝著兩組齒數(shù)、形狀及安裝角度完全相同的齒輪,在齒輪的外�(cè)各安裝著一只接�(磁或�)傳感器。當(dāng)彈性軸旋轉(zhuǎn)�(shí),這兩組傳感器就可以測(cè)量出兩組脈沖�,比較這兩組脈沖波的前后沿的相位差就可以計(jì)算出彈性軸所承受的扭矩量。該方法的優(yōu)�(diǎn):實(shí)�(xiàn)了轉(zhuǎn)矩信�(hào)的非接觸傳遞,檢�(cè)信號(hào)為數(shù)字信�(hào);缺�(diǎn):體積較大,不易安裝,低�(zhuǎn)速時(shí)由于脈沖波的前后沿較緩不易比�,因此低速性能不理�。(�(jiàn)圖一�
扭矩�(cè)試比較成熟的檢測(cè)手段為應(yīng)變電�(cè)技�(shù)。它具有精度�,頻響快,可靠性好,壽命長(zhǎng)等優(yōu)�(diǎn)� |
圖一 扭轉(zhuǎn)角相位差式扭矩傳感器示意� |
由于�(dǎo)電滑�(huán)屬于磨擦接觸,因此不可避免地存在著磨損并�(fā)�,因而限制了旋轉(zhuǎn)軸的�(zhuǎn)速及�(dǎo)電滑�(huán)的使用壽命。及由于接觸不可靠引起信�(hào)波動(dòng),因而造成�(cè)量誤差大甚至�(cè)量不成功。為了克服導(dǎo)電滑�(huán)的缺�,另一�(gè)辦法就是采用�(wú)線電遙測(cè)的方� :將扭矩應(yīng)變信�(hào)在旋�(zhuǎn)軸上放大并�(jìn)行V/F�(zhuǎn)換成頻率信號(hào),通過(guò)載波�(diào)制用�(wú)線電�(fā)射的方法從旋�(zhuǎn)軸上�(fā)射至軸外,再用無(wú)線電接收的方�,就可以得到旋轉(zhuǎn)軸受扭的信號(hào)� |
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圖二 基本的扭矩傳感器 | |
旋轉(zhuǎn)軸上的能源供�(yīng)是固定在旋轉(zhuǎn)軸上�電池。該方法即為遙測(cè)扭矩儀� (�(jiàn)圖四)遙測(cè)扭矩儀成功之處在于克服了電滑環(huán)的兩�(xiàng)缺陷,但也存在著三�(gè)不足之處,其一:易受使用現(xiàn)�(chǎng)電磁波的干擾;其二:由于是電池供�,所以只能短期使用。其三:由于在旋�(zhuǎn)軸上附加了結(jié)�(gòu),易引起高轉(zhuǎn)速時(shí)的動(dòng)平衡�(wèn)�。在小量程及小直徑軸�(shí)更突出。數(shù)字式扭矩傳感器吸取了上述各種方法的優(yōu)�(diǎn)并克服了其缺�,在應(yīng)變傳感器的基�(chǔ)上設(shè)�(jì)了兩組旋�(zhuǎn)變壓�,�(shí)�(xiàn)了能源及信號(hào)的非接觸傳遞。并做到了扭矩信�(hào)的傳遞與是否旋轉(zhuǎn)�(wú)�(guān),與�(zhuǎn)速大小無(wú)�(guān),與旋轉(zhuǎn)方向�(wú)�(guān)� |
3. 檢測(cè)精度�,穩(wěn)定性好;抗干擾性強(qiáng); |
4. 體積�,重量輕,多種安裝結(jié)�(gòu),易于安裝使用; |
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圖五 �(shù)字式扭矩傳感器測(cè)量原理圖 � 傳感器原理結(jié)�(gòu) (見(jiàn)圖五� |
(1)激磁電��(2)能源�(huán)形變壓器的初�(jí)線圈(輸入)�(3) 信號(hào)�(huán)形變壓器次級(jí)線圈(輸出)�(4)信號(hào)處理電路
� 工作�(guò)�
向傳感器提供 ± 15V電源,激磁電路中�晶體振蕩��(chǎn)生400Hz的方�,經(jīng)�(guò)TDA2030功率放大�即產(chǎn)生交流激磁功率電�,通過(guò)能源�(huán)形變壓器T1從靜止的初級(jí)線圈傳遞至旋�(zhuǎn)的次�(jí)線圈,得到的交流電源通過(guò)軸上的整流濾波電路得� ± � V的直流電�,該電源��(yùn)算放大器AD822的工作電�;由基準(zhǔn)電源AD589與雙�(yùn)放AD822組成的高精度�(wěn)壓電源產(chǎn)� ± 4.5V的精密直流電�,該電源既作為電橋電�,又作為放大�及V/F�(zhuǎn)換器的工作電�。當(dāng)彈性軸受扭�(shí),應(yīng)變橋檢測(cè)得到的mV�(jí)的應(yīng)變信�(hào)通過(guò)儀表放大器AD620放大�1.5v ± 1v的強(qiáng)信號(hào),再通過(guò)V/F�(zhuǎn)換器LM131變換成頻率信�(hào),通過(guò)信號(hào)�(huán)形變壓器T2從旋�(zhuǎn)的初�(jí)線圈傳遞至靜止次�(jí)線圈,再�(jīng)�(guò)傳感器外殼上的信�(hào)處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信�(hào),該信號(hào)為T(mén)TL電平,既可提供給專(zhuān)用二次儀表或頻率�(jì)顯示也可直接送計(jì)算機(jī)處理。由于該旋轉(zhuǎn)變壓��(dòng)--靜環(huán)之間只有零點(diǎn)幾毫米的間隙,加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內(nèi),形成有效的屏蔽,因此具有很�(qiáng)的抗干擾能力�
本傳感器輸出的頻率信�(hào)在零�(diǎn)�(shí)� 10kHz.正向旋轉(zhuǎn)�(mǎn)量程�(shí)�15KHz.反向旋轉(zhuǎn)�(mǎn)量程�(shí)�5KHz。即�(mǎn)量程變量�5000�(gè)�(shù)/每秒。轉(zhuǎn)速測(cè)量采用光電齒輪或者磁電齒輪的�(cè)量方�,軸每旋�(zhuǎn)一周可�(chǎn)�60�(gè)脈沖,高速或中速采樣時(shí)可以用測(cè)頻的方法,低速采樣時(shí)可以用測(cè)周期的方�。本傳感器精度可�(dá) ± 0.2[%]� ± 0.5[%](F · S�。由于傳感器輸出為頻率信�(hào),所以無(wú)需AD�(zhuǎn)換即可直接送至�(jì)算機(jī)�(jìn)行數(shù)�(jù)處理�
� �(yīng)用范�
1. 檢測(cè)�(fā)電機(jī),電�(dòng)�(jī) ,內(nèi)燃機(jī)等旋�(zhuǎn)�(dòng)力設(shè)備輸出扭矩及功率�
2. 檢測(cè)減速機(jī),風(fēng)�(jī),泵,攪拌機(jī),卷?yè)P(yáng)�(jī),螺旋槳,鉆探機(jī)械等�(shè)備的�(fù)載扭矩及輸入功率�
3. 檢測(cè)各種�(jī)械加工中心,自動(dòng)�(jī)床的工作�(guò)程中的扭�4. 各種旋轉(zhuǎn)�(dòng)力設(shè)備系�(tǒng)所傳遞的扭矩及效率�
5. 檢測(cè)扭矩的同�(shí)可以檢測(cè)�(zhuǎn)�,軸向力�
6. 可用于制造粘度計(jì),電�(dòng)(氣動(dòng),液�)扭力扳手�
� 安裝使用
1.使用兩組�(lián)軸器,將傳感器安裝在�(dòng)力源和負(fù)載之間�
圖六
2.建議用撓�、彈性或�(wàn)向節(jié)�(lián)軸器,以保證同心� � 0.1mm以下�
3.�(dòng)力及�(fù)載設(shè)備必須固定可靠避免振�(dòng)�
4.將本傳感器的基座與設(shè)備的基座固定可靠,中心高須墊合適避免�(chǎn)生彎� �
� 多種安裝方式
本傳感器�(jīng)�(guò)五年的批量試�(chǎn),廣泛受到用�(hù)的好�(píng)。本傳感器屬貫通形安裝方法,一般需要通過(guò)�(lián)軸器安裝,為了便于在特殊要求的條件下使用,本傳感器還有七種變形結(jié)�(gòu)�
1.如果要求傳動(dòng)系統(tǒng)的軸向不因安裝了傳感器而加�(zhǎng),則可使用智能聯(lián)軸器--既可以檢�(cè)扭矩,又可以承擔(dān)�(lián)軸器的功�。也就是一種帶檢測(cè)功能的聯(lián)軸器�
2.被測(cè)傳動(dòng)系統(tǒng)不允許加�(zhǎng)但可以拆卸時(shí),則可以使用套裝式扭矩傳感器--套在被測(cè)軸上即可�(cè)��
3.被測(cè)傳動(dòng)系統(tǒng)既不允許加長(zhǎng)又不可以拆卸�(shí),則可以使用在現(xiàn)�(chǎng)組裝的卡裝式扭矩傳感�。從軸的兩側(cè)卡在軸上即可�(jìn)行測(cè)�。即可長(zhǎng)期監(jiān)�(cè)也可短期檢測(cè)。與電流鉗形表相��
4.有的測(cè)試系�(tǒng)既有扭力又有軸向力時(shí)則可以使用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速軸向力三參�(shù)傳感�;既可以避免軸向力對(duì)扭力�(cè)試的干擾又可以測(cè)量軸向力的信�(hào)�
5.在高轉(zhuǎn)速或超高�(zhuǎn)速下�(cè)試時(shí)可以使用�(wú)軸承式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器�
6.如果被�(cè)系統(tǒng)為不旋轉(zhuǎn)狀�(tài)�(shí)可以使用扭矩傳感變送器�
7.如果被�(cè)系統(tǒng)值在5mN · m�1N · m�(shí)可以使用小量程轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器
這幾種傳感器的結(jié)�(gòu)及使用方法將陸續(xù)介紹�
� 智能�(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)�?jī)x
為了更方便的使用本系列扭矩傳感器特配合設(shè)�(jì)了智能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)�?jī)x與計(jì)算機(jī)虛擬儀器,該兩種儀器可以直接顯示出正在�(cè)量的�(zhuǎn)�,轉(zhuǎn)�,功率值的�(shù)值及曲線,也可以�(shè)定轉(zhuǎn)矩的限定值,超值報(bào)�,還可以保存本次�(cè)量的�(zhuǎn)矩峰值及曲線,并且可以打印出上述各參�(shù)及曲線圖�
1、扭矩信�(hào)輸出基本形式�
· 方波信號(hào)、脈沖信�(hào)�
· 扭矩傳感�的標(biāo)�(zhǔn)信號(hào)輸出是頻率信�(hào),即5-15KHz;為了適�(yīng)客戶(hù)需求,�(wú)需外置模塊,與原始輸出電路整合�(shè)�(jì)直接輸出4-20mA�0-20mA�1-5V�0-5V模擬信號(hào),方便客�(hù)��
2、扭矩信�(hào)處理形式�
· 扭矩傳感�輸出的頻率信�(hào)送到頻率�(jì)或數(shù)字表,直接讀取與扭矩成正比的頻率信號(hào)或電�、電流信�(hào)�
· 扭矩傳感器的扭矩與頻率信�(hào)送給單片�(jī)二次儀表,直接顯示�(shí)�(shí)扭矩�、轉(zhuǎn)速及輸出功率值及 RS232通訊信號(hào)�
· 直接將扭矩與�(zhuǎn)速的頻率信號(hào)送給�(jì)算機(jī)� PLD�(jìn)行處��
1.定期�(yīng)�扭矩傳感�兩端軸承加潤(rùn)滑脂。加�(rùn)滑脂�(shí),僅將兩端軸承蓋打開(kāi),將�(rùn)滑脂加入軸承,然后裝上兩端蓋�
2.�(yīng)�(chǔ)存在干燥、無(wú)腐蝕、室溫為 -20℃—�70℃的�(huán)境里�
1.安裝�(shí),不能帶電操作,切莫直接敲打、碰撞傳感器�
2.�(lián)軸器的緊固螺栓應(yīng)擰緊 ,�(lián)軸器的外面應(yīng)加防�(hù)�,避免人身傷��
3.信號(hào)線輸 出不得對(duì)� ,�(duì)電源短路,輸出電流不大�10mA· 屏蔽電纜線的屏蔽層必須與 +15V電源的公共端(電源地)連接�
隨著自控系統(tǒng)的不斷完善和�(fā)�,對(duì)扭矩傳感�的精�、可靠性和響應(yīng)速度提出了更高的要求。扭矩傳感器正呈�(xiàn)以下的發(fā)展趨�(shì)�
1、測(cè)試系�(tǒng)向微型化!�(shù)字化、智能化、虛擬化和網(wǎng)�(luò)化方向發(fā)��
2、從單功能向多功能發(fā)�,包括自�(bǔ)�、自修正、自適應(yīng)、自診斷、遠(yuǎn)程設(shè)�、狀�(tài)組合、信息存�(chǔ)和記��
3、向著小型化、集成化方向�(fā)�。傳感器的檢�(cè)部分可以通過(guò)�(jié)�(gòu)的合理設(shè)�(jì)和優(yōu)化來(lái)�(shí)�(xiàn)小型化,IC部分可以整合盡可能多的半�(dǎo)體部�、電阻到一�(gè)單獨(dú)的IC部件�,減少外部部件的�(shù)��
4、由靜態(tài)�(cè)試向�(dòng)�(tài)在線檢測(cè)方向�(fā)��
維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��
已收錄詞�153979�(gè)