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扭矩传感器的特性及工作原理分析

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扭矩传感器的特性及工作原理分析

     扭矩传感器本身的出现在短时间内应用于各行各业,成为传感器系列中不可缺少的品种。

   一、扭矩传感器的特性:

   1、既可以测量静止扭矩,也可以测量旋转转矩,既可以测量静态扭矩,也可以测量动态扭矩。

     2、检测精度高,稳定性好;防止干涉;

     3、体积小、重量轻、安装结构多样,易于安装和使用。无需重复0,即可连续测量正负扭矩。

     4、没有传导环等磨损件,可以高速长时间运行。

     5、传感器输出高电平频率信号可以直接发送到计算机处理。

     6、测量弹性体强度可以承受很高的过载。

  二、扭矩传感器测量原理:

  将专用扭转应变计作为应变胶附着在测量的弹性轴上,构成应变桥,为应变桥供电,可以测量弹性轴发生扭转的电信号。放大这个变形信号后,经过压力/频率转换,变成与扭转反应成正比的频率信号。该系统的能量输入和信号输出由两组有间隙的特殊环形变压器负责,因此提供无接触能量和信号传输功能。

  三、扭矩传感器原理结构:

  在特殊弹性轴上粘贴特殊扭力测量片,构成基本扭矩传感器——可变电桥。固定在轴上:(1)能量环变压器的二级线圈、(2)信号环变压器的一级线圈、(3)轴印刷电路、电路板包括整流稳定电源、仪表放大电路、V/F转换电路和信号输出电路。

  四、扭矩传感器工作过程:

  为传感器提供15V电源,磁路上的晶体振荡器产生400Hz的方波,通过TDA2030功率放大器产生交流磁电电源。通过能量环变压器T1从静止的初级线圈传送到旋转的次级线圈。结果交流电源通过轴上的整流滤波电路获得5V的直流电源。该电源用作运算放大器AD822的工作电源。由基准电源AD589和双运算放电AD822组成的高精度电源产生4.5V的直流电源。该电源用作桥接电源、放大器和V/F转换器的工作电源。

     弹性轴扭转时,变形桥上检测到的mV级变形信号通过仪表放大器AD620放大到1.5v  1v的强信号,然后通过V/F转换器LM131转换为频率信号。通过信号环变压器T2,可以从旋转的一级线圈传递到静止的二级线圈,然后通过传感器外壳的信号处理电路滤波器、整形,得到与弹性轴承接收的扭矩成正比的频率信号,由于该旋转变压器在运动,静态环之间为零。只有几毫米的间隙,传感器轴的部分密封在金属外壳内,形成有效的屏蔽,因此具有很强的抗干扰能力。