Vääntömomenttianturien ominaisuudet ja toimintaperiaate

Vääntömomenttianturien ominaisuudet ja toimintaperiaate

 

Vääntömomentin antureista on nopeasti tullut olennainen osa eri teollisuudenaloilla, ja ne ovat vakiinnutuneet anturiperheen välttämättömäksi osaksi.

 

I. Vääntömomenttianturien ominaisuudet:

 

1. Mittauskyky: Ne voivat mitata sekä staattista että dynaamista vääntömomenttia sekä paikallaan olevaa ja pyörivää vääntömomenttia.

2. Suuri tarkkuus ja vakaus: Ne tarjoavat korkean tunnistustarkkuuden ja hyvän vakauden, ja ne on suunniteltu estämään häiriöitä.

3. Kompakti ja kevyt: Nämä anturit ovat kooltaan pieniä, kevyitä ja niitä on eri asennusrakenteissa, joten ne on helppo asentaa ja käyttää. Ne voivat mitata jatkuvasti positiivista ja negatiivista vääntömomenttia ilman, että niitä tarvitsee nollata.

4. Kestävyys: Ilman kuluvia osia, kuten johtavia renkaita, ne voivat toimia suurilla nopeuksilla pitkiä aikoja.

5. Suora signaalilähtö: Anturit lähettävät korkeataajuisia signaaleja, joita tietokoneet voivat käsitellä suoraan.

6. Suuri ylikuormituskapasiteetti: Näissä antureissa käytetty elastinen elementti kestää erittäin suuria ylikuormituksia.

 

II. Vääntömomenttianturien mittausperiaate:

 

Mitattavaan elastiseen akseliin on kiinnitetty erityiset vääntövenymämittarit, jotka muodostavat jännityssillan. Kun tähän siltaan syötetään virtaa, se voi mitata elastisen akselin sähköisen vääntösignaalin. Tämä muodonmuutossignaali vahvistetaan ja muunnetaan taajuussignaaliksi, joka on verrannollinen vääntöreaktioon paine/taajuus-muunnoksen avulla. Tämän järjestelmän energian syöttöä ja signaalin ulostuloa hallitaan kahdella erityisellä renkaanmuotoisella muuntajasarjalla, jotka mahdollistavat kontaktittoman energian ja signaalin siirron.

 

III. Vääntömomenttianturien rakenneperiaate:

 

Perusmomenttianturi muodostetaan kiinnittämällä erityisiä vääntömittausliuskoja erityiseen elastiseen akseliin, jolloin muodostuu muuttuva sähkösilta. Seuraavat komponentit on kiinnitetty akseliin:

1. Energiarengasmuuntajan toisiokäämi,

2. Signaalirengasmuuntajan ensiökäämi,

3. Painettu piirilevy akselilla, joka sisältää tasasuuntaus- ja stabilointivirtalähteen, instrumentoinnin vahvistuspiirin, V/F-muunnospiirin (jännite-taajuus) ja signaalin lähtöpiirin.

 

IV. Vääntömomenttianturien toimintaprosessi:

 

Anturiin on kytketty 15 V virtalähde. Magneettipiirissä oleva kideoskillaattori tuottaa 400 Hz:n neliöaallon, jota TDA2030-tehovahvistin vahvistaa AC-magneettisen virtalähteen tuottamiseksi. Tämä teho siirretään kiinteästä ensiökäälasta pyörivään toisiokäämiin energiarengasmuuntajan T1 kautta. Tuloksena oleva vaihtovirta tasasuunnataan ja suodatetaan akselilla olevalla piirillä, jolloin saadaan 5 V:n tasavirtalähde, joka antaa tehon operaatiovahvistimelle AD822. Erittäin tarkkaa 4,5 V DC-virtalähdettä, joka on tuotettu vertailuvirtalähteestä AD589 ja kaksoisoperaatiovahvistimesta AD822, käytetään sillan, vahvistimen ja V/F-muuntimen tehonlähteenä.

 

Kun elastiseen akseliin kohdistuu vääntö, jännityssillan havaitsema mV-tason muodonmuutossignaali vahvistetaan voimakkaaksi 1,5 V - 1 V signaaliksi instrumentointivahvistimella AD620. V/F-muunnin LM131 muuntaa tämän signaalin sitten taajuussignaaliksi. Taajuussignaali välitetään pyörivältä ensiökääliltä kiinteään toisiokäämiin signaalirengasmuuntajan T2 kautta. Anturikotelossa olevan signaalinkäsittelypiirin suorittaman suodatuksen ja muotoilun jälkeen saadaan taajuussignaali, joka on verrannollinen elastiseen akseliin kohdistettuun vääntömomenttiin. Koska liikkuvien ja staattisten renkaiden välissä on vain pieni muutaman millimetrin rako ja osa anturin akselista on suljettu metallikoteloon, saavutetaan tehokas suojaus, mikä johtaa vahvaan häiriönestokykyyn.