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扭矩傳感器的原理及優(yōu)勢(shì)

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點(diǎn)擊量: 224630 來(lái)源: 北京中航科儀測(cè)控技術(shù)有限公司

  集流環(huán)式扭矩傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)

  集流環(huán)(slipring)

  又稱集電環(huán),或稱旋轉(zhuǎn)電氣接口、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、匯流環(huán)、滑環(huán),實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的信號(hào)及電流傳遞的精密輸電裝置。是開(kāi)展以應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)為基礎(chǔ)的非電量電測(cè)的重要器件。特別適合應(yīng)用在需要無(wú)限制的,連續(xù)或斷續(xù)旋轉(zhuǎn),同時(shí)又需要從固定位置到旋轉(zhuǎn)位置傳送功率或數(shù)據(jù)的場(chǎng)所。

  在旋轉(zhuǎn)的傳感器和固定的電子部件之間建立連接,*常見(jiàn)的方法是采用集流環(huán)(slipring)。它由一組跟傳感器一起旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)電環(huán)、一連串與導(dǎo)電環(huán)接觸的導(dǎo)電刷和發(fā)送傳感器信號(hào)的(電極)構(gòu)成。

  滑環(huán)是一種在各種應(yīng)用中獲得廣泛應(yīng)用、性能良好和經(jīng)濟(jì)的解決方案。相對(duì)而言,這種直截了當(dāng)?shù)臏y(cè)量方法缺點(diǎn)很少,是一種在大多數(shù)應(yīng)用中經(jīng)受了時(shí)間考驗(yàn)的方案。但是,導(dǎo)電刷和不太寬的導(dǎo)電環(huán)是消耗品,壽命有限,不適用于長(zhǎng)期測(cè)試之用,也不適用于要定期保養(yǎng)的應(yīng)用。

  在中低速(旋轉(zhuǎn)的情形下),導(dǎo)電環(huán)和導(dǎo)電刷之間的電氣連接相對(duì)而言沒(méi)有噪聲,然而,在較高速(旋轉(zhuǎn)引起)的噪聲將嚴(yán)重降低它們的性能。滑環(huán)的*大旋轉(zhuǎn)速度(rpm)由導(dǎo)電刷/導(dǎo)電環(huán)接觸表面的速度決定。因此,對(duì)于較大的、典型的(具有)較高扭矩力的傳感器,由于滑環(huán)的直徑較大,因而在給定的rpm條件下表面速度就較高,從而導(dǎo)致*大工作速度較低。

  對(duì)于力的大小為中等的扭矩傳感器,典型的*大速度在5,000 rpm范圍內(nèi)。導(dǎo)電刷/導(dǎo)電環(huán)界面的拖曳力矩可能引起問(wèn)題,特別是對(duì)非常小的扭矩力進(jìn)行測(cè)量或應(yīng)用,驅(qū)動(dòng)扭矩遇到的麻煩可能是無(wú)法克服導(dǎo)電刷的拖曳力矩。

  工作原理:軸套(軸)隨被測(cè)量軸一起旋轉(zhuǎn),當(dāng)用電阻應(yīng)變片測(cè)量轉(zhuǎn)軸上所承受的扭矩,及其它負(fù)荷引起的應(yīng)力等,可在被測(cè)軸上貼上電阻應(yīng)變片、電阻應(yīng)變片的引線焊在集流環(huán)接線盤的焊點(diǎn)上,旋轉(zhuǎn)時(shí),軸受扭力,就會(huì)產(chǎn)生扭力及變形,使貼于其上電阻發(fā)生變化,能過(guò)滑環(huán)及電刷將變化有信號(hào)引出,送至相應(yīng)的二次儀表放大,顯示或記錄。這樣就可以測(cè)出被測(cè)軸所受扭矩等的信號(hào)大小。

  缺點(diǎn)是因?yàn)閷儆谀Σ敛荒艹惺芎芨叩霓D(zhuǎn)速,即是采用空氣降溫或液體降溫(目前氟里昂在西方國(guó)家已被禁用)。摩擦造成信號(hào)噪音會(huì)隨著使用增加。單集流環(huán)的優(yōu)點(diǎn)也是別的產(chǎn)品很難替代的,首先是它的高響應(yīng)速度/數(shù)據(jù)傳輸速度,因?yàn)槭悄M方式集流環(huán)不存在信號(hào)的延遲或使響應(yīng)問(wèn)題,某些高動(dòng)態(tài)試驗(yàn)只能靠集流環(huán)。