Caratteristiche e principio di lavoro dei sensori di coppia

caratteristiche e principio di lavoro dei sensori di coppia

 

I sensori di coppia sono rapidamente diventati una componente essenziale in vari settori, stabilendo se stessi come parte indispensabile della famiglia dei sensori.

 

I. Caratteristiche dei sensori di coppia:

 

1. Capacità di misurazione: possono misurare sia la coppia statica che quella dinamica, nonché la coppia stazionaria e rotazionale.

2. Elevata precisione e stabilità: offrono un'elevata precisione di rilevamento e una buona stabilità e sono progettati per prevenire l'interferenza.

3. Compact e leggero: questi sensori sono di dimensioni ridotte, leggeri e sono disponibili in varie strutture di installazione, rendendoli facili da installare e utilizzare. Possono continuamente misurare la coppia positiva e negativa senza la necessità di ripristinare a zero.

4. Durabilità: senza parti di usura come anelli conduttivi, possono funzionare ad alta velocità per periodi prolungati.

5. Output del segnale diretto: i sensori usciscono segnali di frequenza di alto livello che possono essere elaborati direttamente dai computer.

6. ALTA CAPASIONE DI SOCCACCHIO: l'elemento elastico utilizzato in questi sensori può resistere a sovraccarichi molto elevati.

 

ii. Principio di misurazione dei sensori di coppia:

 

I calibri torsionali speciali sono attaccati all'albero elastico da misurarsi, formando un ponte di deformazione. Quando la potenza viene fornita a questo ponte, può misurare il segnale elettrico torsionale dell'albero elastico. Questo segnale di deformazione viene amplificato e convertito in un segnale di frequenza proporzionale alla reazione torsionale attraverso una conversione di pressione/frequenza. L'uscita di input di energia e il segnale per questo sistema sono gestiti da due serie di speciali trasformatori a forma di anello che facilitano la trasmissione di energia e segnale senza contatto.

 

iii. Principio strutturale dei sensori di coppia:

 

Si forma un sensore di coppia di base attaccando speciali strisce di misurazione a torsione a un albero elastico speciale, creando un ponte elettrico variabile. I seguenti componenti sono fissati sull'albero:

1. La bobina secondaria del trasformatore di anelli energetici,

2. La bobina primaria del trasformatore di anelli di segnale,

3. Una scheda stampata sull'albero, che include l'alimentazione di rettifica e stabilizzazione, circuito di amplificazione della strumentazione, circuito di conversione V/F (tensione a frequenza) e circuito di uscita del segnale.

 

IV. Processo di lavoro dei sensori di coppia:

 

Un alimentatore 15V viene fornito al sensore. Un oscillatore cristallino nel circuito magnetico genera un'onda quadra di 400Hz, che è amplificata dall'amplificatore di potenza TDA2030 per produrre un alimentatore magnetico CA. Questa potenza viene trasmessa dalla bobina primaria stazionaria alla bobina secondaria rotante attraverso il trasformatore di anelli di energia T1. La potenza CA risultante viene rettificata e filtrata dal circuito sull'albero per ottenere un alimentatore 5 V CC, che alimenta l'amplificatore operativo AD822. Un alimentatore CC da 4,5 V ad alta precisione, prodotto dalla fonte di alimentazione di riferimento AD589 e dall'amplificatore operativo doppio AD822, viene utilizzato per alimentare il ponte, l'amplificatore e il convertitore V/F.

 

Quando l'albero elastico subisce torsione, il segnale di deformazione a livello MV rilevato dal ponte di deformazione viene amplificato a un segnale forte da 1,5 V a 1 V dall'amplificatore di strumentazione AD620. Questo segnale viene quindi convertito in un segnale di frequenza dal convertitore V/F LM131. Il segnale di frequenza viene trasmesso dalla bobina primaria rotante alla bobina secondaria stazionaria tramite il trasformatore di anelli del segnale T2. Dopo il filtraggio e la modellatura dal circuito di elaborazione del segnale nell'alloggiamento del sensore, si ottiene il segnale di frequenza, che è proporzionale alla coppia applicata all'albero elastico. Poiché esiste solo un piccolo divario di pochi millimetri tra gli anelli in movimento e statico e parte dell'albero del sensore è racchiuso in un alloggiamento metallico, si ottiene una schermatura efficace, con conseguente forte capacità anti-interferenza.