扭矩传感器的发展及未来

- 2019-05-31-

        为了获得更稳定、免维护的信号传输传感器,研制了一种扭矩传感器,使应变电桥的测量信号在无滑环的情况下传输。应变桥的输出与转矩振幅模块的交流电压成正比。提供应变桥所需的交流电压和测量信号可以通过集电极环传输。随着电子设备越来越小,在旋转轴上集成了一个测量放大器,为应变计电桥供电,并对测量信号进行处理。集电环用于向发送器提供测量信号的第二调频传输。同时,温度和蠕变对传感器进行补偿。这种方法的优点之一是可以直接在测量点对干扰变量进行补偿。例如,所用材料弹性模量的温度依赖性是每100K温度变化约3%的钢。由于干扰直接包含在传感器的特征值中,因此必须对其进行补偿。对于角度测量传感器,在测量放大器中对期望特征值的温度特性进行补偿。角度测量传感器仍然很难解决这样一个问题:它们需要相对较大的旋转角度来测量扭矩,从而导致类似扭转的布置,只允许缓慢的测量操作。更小的电子设备及其测量信号持续改进传输的可能性已经改变为市场上的许多扭矩传感器,现在具有集成测量放大器供电的效果。

        电流旋转扭矩传感器。第一扭矩传感器通常具有模拟信号输出。在这些接口上,不能消除相邻电源单元和驱动器造成的干扰,特别是对长电源线和高动态特性的干扰。因此,传感器的信号电平过去一直在增加,通常为(+5 V)或(+10 V)信号电平。然而,对于许多应用来说,抗干扰是不够的。解决方案在于数字传感器电子设备。轴上有应变计电桥的直径锥点,轴上有转动部件和转动电子。集成电路在定子和转子中都有一个存储器微处理器。测量值通过应变电路记录在转子上,在应变电路中信号被立即放大和数字化。然后,数字信号进入处理器,处理器准备将信号以串行字的形式传输,并对定子进行校验和。数据信号在定子中处理,然后转换成具有串行RS485接口的处理器。通过使用处理器,读出传感器可以通过处理器的电源单元监测电源,处理器的电源单元也可以连接校准控制器对传感器进行检查。数字测量信号由一个高度可靠的传感器数据直接在源中存储和读出,并在测量装置中实现。

        扭矩传感器的应用。目前,扭矩传感器在许多领域都是不可缺少的组成部分。其中小部分用于电机、内燃机、扭矩试验台、测功机、电机、发动机、齿轮、发电机、风扇、泵等测量设备,扭矩传感器安装在汽车控制、调节、紧固螺母扭矩平衡、轴承预紧、弹簧预紧力等方面。功能测试发动机风机、起重机、钻杆等曲轴扭矩。正如你所看到的,扭矩传感器被用于从培训到产品开发、生产、质量保证到产品监控的所有领域。扭矩传感器也可以在机械中找到,甚至在农业中。为了证明测量的可追溯性,越来越多的参考扭矩传感器被用于直接在现场检查生产模式。

        扭矩传感器的未来。应变片技术将成为未来扭矩传感器的主要力量。随着电子器件越来越小,越来越稳定,传感器可以设计成具有更高的弹簧常数,从而改善测量动态。这是因为在相同的测量精度下,由于测量放大器的高电稳定性,测量信号会变得越来越小。然而,另一方面,改进的测量信号处理也可用于测量装置的更高精度。未来也属于具有存储测量数据的智能传感器,在这种传感器中,测量总是更安全,可以直接检索数据以保证质量。