科普里驅動器精益求精
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上海持承自動化設備有限公司
扭矩傳感器
扭矩傳感器,(又稱力矩傳感器、扭力傳感器、轉
矩傳感器、扭矩儀)分為動態和靜態兩大類,其中
動態扭矩傳感器又可叫做轉矩傳感器、轉矩轉速傳
感器、非接觸扭矩傳感器、旋轉扭矩傳感器等。 扭
矩傳感器是對各種旋轉或非旋轉機械部件上對扭轉
力矩感知的檢測。扭矩傳感器將扭力的物理變化轉
換成精確的電信號。扭矩傳感器可以應用在制造粘
度計,電動(氣動,液力)扭力扳手,它具有精度
高,頻響快,可靠性好,壽命長等優點。
中文名 扭矩傳感器 外文名 MRT 又 稱 力矩傳感
器、扭力傳感器 分 類 動態和靜態 優 點 精度高
,頻響快,可靠性好
目錄
1 基本介紹
2 兩類傳感器
3 高性能無線型
4 電子式
5 應用范圍
6 產品信息
? 基本原理
? 產品特點
7 信號傳輸
? 信號輸出
? 信號采集
8 注意事項
9 安裝使用
? 使用環境
? 安裝方式
10 利與弊
? 發展趨勢
? 不足之處
基本介紹編輯
扭矩是在旋轉動力系統中頻繁涉及到的參數,為
了檢測旋轉扭矩,使用較多的是扭轉角相位差式傳
感器。該傳感器是在彈性軸的兩端安裝著兩組齒數
、形狀及安裝角度*相同的齒輪,在齒輪的外側
各安裝著一只接近(磁或光)傳感器。當彈性軸旋轉時
,這兩組傳感器就可以測量出兩組脈沖波,比較這
兩組脈沖波的前后沿的相位差就可以計算出彈性軸
所承受的扭矩量。該方法的優點:實現了轉矩信號
的非接觸傳遞,檢測信號為數字信號;缺點:體積
較大,不易安裝,低轉速時由于脈沖波的前后沿較
緩不易比較,因此低速性能不理想。
扭矩測試比較成熟的檢測手段為應變電測技術,它
具有精度高、頻響快、可靠性好、壽命長等優點。
將的測扭應變片用應變膠粘貼在被測彈性軸上
,并組成應變橋,若向應變橋提供工作電源即可測
試該彈性軸受扭的電信號。這就是基本的扭矩傳感
器模式。但是在旋轉動力傳遞系統中,棘手的問
題是旋轉體上的應變橋的橋壓輸入及檢測到的應變
信號輸出如何可靠地在旋轉部分與靜止部分之間傳
遞,通常的做法是用導電滑環來完成。 由于導電滑
環屬于磨擦接觸,因此不可避免地存在著磨損并發
熱,因而限制了旋轉軸的轉速及導電滑環的使用壽
命。并且由于接觸不可靠引起信號波動,從而造成
測量誤差大甚至測量不成功。為了克服導電滑環的
缺陷,另一個辦法就是采用無線電遙測的方法 :將扭
矩應變信號在旋轉軸上放大并進行V/F轉換成頻率信
號,通過載波調制用無線電發射的方法從旋轉軸上
發射至軸外,再用無線電接收的方法,就可以得到
旋轉軸受扭的信號。 旋轉軸上的能源供應是固定在
旋轉軸上的電池。該方法即為遙測扭矩儀。
兩類傳感器編輯
非接觸式扭矩傳感器
非接觸式扭矩傳感器輸入軸和輸出軸由扭桿連接起
來,輸入軸上有花鍵,輸出軸上有鍵槽。當扭桿受
方向盤的轉動力矩作用發生扭轉時,輸入軸上的花
鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對位置就被改變了。花
鍵和鍵槽的相對位移改變量等于扭轉桿的扭轉量,
使得花鍵上的磁感強度改變,磁感強度的變化,通
過線圈轉化為電壓信號。非接觸扭矩傳感器由于采
用的是非接觸的工作方式,因而壽命長、可靠性高
,不易受到磨損、有更小的延時、 受軸的偏轉和軸
向偏移的影響更小,已經廣泛用于轎車領域。 [1]
應變片扭矩傳感器
應變片傳感器扭矩測量采用應變電測技術。在彈性
軸上粘貼應變計組成測量電橋,當彈性軸受扭矩產
生微小變形后引起電橋電阻值變化,應變電橋電阻
的變化轉變為電信號的變化從而實現扭矩測量。傳
感器就完成如下的信息轉換;傳感器由彈性軸、測
量電橋、儀器用放大器、接口電路組成。
高性能無線型編輯
高性能無線扭矩傳感器將傳感器與無線通信技術結
合在一起,實現了數據的無線傳輸。扭矩電信號由
單片機控制的信號處理電路進行放大、A/D轉換之后
,編碼器將采集到的數字量編碼傳送給發射模塊進
行發送。接收模塊接收到數據后,解碼器將譯出的
數據傳送給單片機,由LED顯示得到的扭矩數據值。
傳感器數據采集發射電路由扭矩傳感器、信號處理
部分、單片機和無線發射電路組成。扭矩傳感器將
電阻應變片產生的應變電信號傳送到信號處理電路
。信號處理部分對傳感器模擬信號提取放大,并進
行模/數轉換。微處理器負責控制系統各部分器件的
工作,并對數字信號進行處理。無線發射電路在微
處理器的控制下,由編碼器將采集到的信息數據進
行相應的編碼和處理,并用發射模塊發射出。實現
無線傳輸。
電子式編輯
電子式扭矩儀是一種針對風機、水泵試驗及現場能
效評測的便攜式高性能軸功率測量儀器。電子式扭
矩儀創造性的摒棄了傳統機電式扭矩傳感器繁瑣、
復雜、在很多現場環境下不易實現的安裝過程,實
現了風機、水泵電機效率的實時測量,監測風機、
水泵電機在使用過程中各環節的運行狀態,對研究
風機、水泵電機的使用狀態提供了實時、真實、可
靠的數據;避免了因機電式扭矩傳感器安裝不當對
試驗結果造成的影響。
電子式扭矩儀能*取代傳統扭矩傳感器的軸功率
測量功能,并且能獲取風機、水泵電機的實時效率
,為風機、水泵機組節能提供了嚴謹、科學評測手
段。
電子式扭矩儀
電子式扭矩儀(3張)
應用范圍編輯
扭矩傳感器是一種測量各種扭矩、轉速及機械功率
的精密測量儀器。應用范圍十分廣泛,主要用于:
1、電動機、發動機、內燃機等旋轉動力設備輸出扭
矩及功率的檢測;
2、風機、水泵、齒輪箱、扭力板手的扭矩及功率的
檢測;
3、鐵路機車、汽車、拖拉機、飛機、船舶、礦山機
械中的扭矩及功率的檢測;
4、可用于污水處理系統中的扭矩及功率的檢測;
5、可用于制造粘度計;
6、可用于過程工業和流程工業中;
7、可以應用于實驗室,測試部門以及生產監控和質
量控制;
產品信息編輯
基本原理
扭矩的測量:采用應變片電測技術,在彈性軸上組
成應變橋。如圖1所示:
產品特點
1.信號輸出可任意選擇波形─方波或脈沖波。
2.檢測精度高、穩定性好、抗干擾性強。
3.不需反復調零即可;連續測量正反扭矩。
4.即可測量靜止扭矩,也可測量動態扭矩。
5.體積小、重傳感器可脫離二次儀表獨立使用,只要
按插座針號提供 +15V,-15V(200mA)的電源,
即可輸出阻抗與扭矩成正比的等方波或脈沖波頻率
信號。量輕、易于安裝。
6.測量范圍: 0—10000Nm標準可選, 非標準2萬
Nm、3萬Nm、5萬Nm、8萬Nm、10萬Nm,特殊
量程可定制。
信號傳輸編輯
信號輸出
· 方波信號、脈沖信號。
· 扭矩傳感器的標準信號輸出是頻率信號,即5-
15KHz;為了適應客戶需求,無需外置模塊,與原
始輸出電路整合設計直接輸出4-20mA、0-20mA、
1-5V、0-5V模擬信號,方便客戶采。
2、扭矩信號處理形式:
· 扭矩傳感器輸出的頻率信號送到頻率計或數字表,
直接讀取與扭矩成正比的頻率信號或電壓、電流信
號。
· 扭矩傳感器的扭矩與頻率信號送給單片機二次儀表
,直接顯示實時扭矩值、轉速及輸出功率值及
RS232通訊信號。
· 直接將扭矩與轉速的頻率信號送給計算機或 PLD進
行處理。 [1]
信號采集
頻率輸出信號的信號采集頻率信號輸出時,與后續
的信號采集設備的建議接口電路如圖所示
頻率信號采集
頻率信號采集
電流或電壓輸出信號的信號采集如圖所示。
電流電壓信號采集
電流電壓信號采集
注意事項編輯
1.安裝時,不能帶電操作,切莫直接敲打、碰撞傳感
器。
2.聯軸器的緊固螺栓應擰緊 ,聯軸器的外面應加防護
罩,避免人身傷害。
3.信號線輸 出不得對地 ,對電源短路,輸出電流不大于
10mA· 屏蔽電纜線的屏蔽層必須與 +15V電源的公
共端(電源地)連接。
安裝使用編輯
使用環境
扭矩傳感器應安裝在環境溫度為0℃ ~ 60℃,相對
濕度小于90%,無易燃、易爆品的環境里。不宜安
裝在強電磁干擾的環境中。
安裝方式
(1) 水平安裝:如圖11所示:
(2) 垂直安裝:圖12所示:
3、連接方式: 扭矩傳感器與動力設備、負載設備之
間的連接
(1)彈性柱銷聯軸器連接如圖13所示,此種連接方
式結構簡單,加工容易,維護方便。能夠微量補償
安裝誤差造成的軸的相對偏移,同時能起到輕微減
振的作用。適用于中等載荷、起動頻繁的高低速運
轉場合,工作溫度為-20-70℃。
(2)剛性聯軸器連接如圖14所示,這種連接形式結
構簡單,成本低,無補償性能,不能緩沖減振,對
兩軸的安裝精度較高。用于振動很小的工況條件。
4、安裝要求:
(1) 扭矩傳感器可水平安裝,也可垂直安裝。
(2) 如圖11、12所示,動力設備、傳感器、負載
設備應安裝在穩固的基礎上,以避免過大的震動,
否則可能發生數據不穩,降低測量精度,甚至損壞
傳感器。
(3) 采用彈性柱銷聯軸器或剛性聯軸器連接。
(4) 動力設備、傳感器、負載設備軸線的同心度應
小于Φ0.05mm。
利與弊編輯
發展趨勢
隨著自控系統的不斷完善和發展,對扭矩傳感器的
精度、可靠性和響應速度提出了更高的要求。扭矩
傳感器正呈現以下的發展趨勢:
1、測試系統向微型化數字化、智能化、虛擬化和網
絡化方向發展;
2、從單功能向多功能發展,包括自補償、自修正、
自適應、自診斷、遠程設定、狀態組合、信息存儲
和記憶;
3、向著小型化、集成化方向發展。傳感器的檢測部
分可以通過結構的合理設計和優化來實現小型化,
IC部分可以整合盡可能多的半導體部件、電阻到一
個單獨的IC部件上,減少外部部件的數量;
4、由靜態測試向動態在線檢測方向發展;
不足之處
遙測扭矩儀成功之處在于克服了電滑環的兩項缺陷
,但也存在著三個不足之處,
其一:易受使用現場電磁波的干擾;
其二:由于是電池供電,所以只能短期使用;
其三:由于在旋轉軸上附加了結構,易引起高轉速
時的動平衡問題,在小量程及小直徑軸時更突出;
數字式扭矩傳感器吸取了上述各種方法的優點并克
服了其缺陷,在應變傳感器的基礎上設計了兩組旋
轉變壓器,實現了能源及信號的非接觸傳遞。并做
到了扭矩信號的傳遞與是否旋轉無關,與轉速大小
無關,與旋轉方向無關。
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Copley l中國代理商-上海持承自動化設
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Copley Corporation 為工業控制領域提供
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總部設在美國,電機工廠在英國。Copley公司在與
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領域內的業務主要由分布在美國、英國、亞洲的銷
售和當地的技術人員進行支持。
Xenus:數字式CANopen驅動器 適配有刷、無刷直
流電機
輸入電流100-240VAC
持續電流:6~20A
控制方式:脈沖+方向、PWM速度/電流控制、10v
速度/電流 ;
反饋接口:編碼器、模擬量編碼器、旋轉變壓器、
編碼器;
相關型號:
Xenus標準型:
XSL-230-18、
XSL-230-36
XSL-230-40
Xenus旋轉變壓器反饋型:
XSL-230-18-R
XSL-230-36-R
XSL-230-40-R
Accelnet:數字式CANopen驅動器 適配無刷、有
刷直流電機
輸入電流:20-180VDC
持續電流:3~12A
控制方式:脈沖+方向、PWM速度/電流控制、10v
速度/電流 ;
反饋接口:編碼器;
相關型號:
Acelnet面板式:
ACP-055-18
ACP-090-09
ACP-090-18
ACP-090-36
ACP-180-09 818
ACP-180-18
Acelnet Micro 面板式:
ACJ-055-09
ACJ-055-18
ACJ-090-18
ACJ-090-03
ACJ-090-09
ACJ-090-18
Accelnet PCB模塊式:
ACM-055-18
ACM-090-09
ACM-180-09
ACM-180-18
ACM-180-20
Mic.PCB 模塊式:
ACK-055-06
ACK-090-04
Junus:數字式驅動器 適配有刷直流電機
輸入電流:20-180VDC
持續電流:5~15A
控制方式: PWM速度/電流控制、10v速度/電流 ;
反饋接口:反電動勢;
相關型號:
JSP-090-10
JSP-090-20
JSP-180-10
JSP-180-20
Stepnet: 數字式CANopen驅動器 適配步進電機
輸入電流 VAC、VDC
持續電流:2~10A
控制方式:脈沖+方向、PWM速度/電流控制、10v
速度/電流 ;
反饋接口:編碼器;
相關型號:Stepnet面板式:
STP-075-07 以下中國供應商已發
Stepnet PCB模塊式:
STM-075-07
Stepnet Micro PCB模塊式:
STL-055-04
STL-075-03
Accelus:數字式驅動器 適配無刷、有刷直流電機
輸入電流20-180VDC
持續電流:3~12A
控制方式:脈沖+方向、PWM速度/電流控制、10v
速度/電流;
反饋接口:編碼器;
相關型號:Accelus面板式
ASP-055-18
ASP-090-09
ASP-090-18
ASP-090-36
ASP-180-09
ASP-180-18
Accelus卡式
ASC-055-18
ASC-090-09
COPLEY驅動器
ACJ-055-18
XENUS系列 100-240VAC
XTL-230-18
XTL-230-36
XTL-230-40
XSJ-230-02
XSJ-230-06
XSJ-230-10
XPL-230-18
XPL-230-36
XPL-230-40
XEL-230-18
XEL-230-36
XEL-230-40
ACCEINET 20-55VDC 20-90VDC 20-180VDC
ADP-055-18
ADP-090-09
ADP-090-18
ADP-090-36
ADP-180-09
ADP-180-18
ACJ-055-09
ACJ-055-18
ACJ-090-03
ACJ-090-09
ACJ-090-12
ACM-055-18
ACM-090-09
ACM-090-24
ACM-180-09
ACM-180-18
ACM-180-20
ACK-055-06
ACK-055-10
ACK-090-04 機電之家
ACK-090-08
AEP-055-18
AEP-090-09 產品
AEP-090-18
AEP-090-36
AEP-180-09
AEP-180-18
APM-090-06
APM-090-14
APM-090-24
AEM-090-06
AEM-090-14
AEM-090-24
AP2-090-06
AP2-090-14
AE2-090-06
AE2-090-14
STEPNET系列
STX-115-07 100-120VAC 100-230VAC
STX-230-07
STP-075-07 20-75VDC
STP-075-10
STM-075-07 20-75VDC
STL-055-04 20-55VDC
STL-075-03
ST3-055-04 20-55
SPM090-07
SEM-090-07 產品網
SP2-090-07
SE2-090-07
XML-230-18
XML-230-36
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AMP-055-18
AMP-090-09
AMP-090-18
AMP-090-36
AMP-180-09
AMP-180-18
ASP-055-18
ASP-090-09
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ASP-180-09
ASP-180-18
ASC-055-18
ASC-090-09
JSP-090-10
JSP-090-20
JSP-180-10
JSP-180-20
JSP-180-30
模擬驅動器
7225AC
7425AC
直流供電無刷驅動器
BTM-055-20
BTM-090-10
503
直流供電有刷驅動器
412CE
413CE
421CE
422CE
執行器
STA11
STA25
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直線電機
STB11
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模組
ST11 MODULE
ST25
XT38
冷卻器
XHB3804
XHB3810
PCI卡
CAN-IPM-01
CAN-PCI-02