科普里驅動器精益求精

科普里驅動器精益求精

 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?；?/p>

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。
上海持承隨時歡迎您的來電查詢，如需選型請及時

來電，希望合作愉快！ 
Copley l中國代理商-上海持承自動化設

備
Copley  Corporation 為工業控制領域提供

高效運動控制解決方案，涉及半導體、生命科學、

自動化生產線、測試測量和包裝行業。Copley公司

總部設在美國，電機工廠在英國。Copley公司在與

OEM伙伴合作方面已有二十多年的經驗。我們

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
XML-230-40
AMP-055-18
AMP-090-09
AMP-090-18
AMP-090-36
AMP-180-09
AMP-180-18
ASP-055-18
ASP-090-09
ASP-090-18
ASP-090-36
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
XTA38
直線電機
STB11
STB25
XTB38
模組
ST11  MODULE
ST25
XT38
冷卻器
XHB3804
XHB3810
PCI卡
CAN-IPM-01
CAN-PCI-02