Новая беспроводная технология измерения крутящего момента

     
Компания Sensor Technology представила новую линейку бесконтактных датчиков крутящего момента, основанную на конструкции полностью четырехэлементного моста Вилкинсона из тензодатчиков, в дополнение к существующим бесконтактным датчикам крутящего момента, использующим устройства на поверхностных акустических волнах (SAW).

Новая серия устройств, получила обозначение TorqSense SGR510/520, а сами устройства имеют способность считывания, простирающуюся до 250% за пределы рабочего диапазона, что позволяет точно измерять и точно регистрировать внезапные скачки крутящего момента. Эта конструкция также компенсирует любые посторонние силы, такие как моменты изгиба, непреднамеренно приложенные к датчику, а также улучшает чувствительность и работоспособность в широком температурном интервале.

По сути, мост представляет собой четыре тензодатчика, приклеенных к валу квадратного сечения, который необходимо контролировать, установленных под углом 45 градусов к оси вращения. Таким образом, когда к валу прилагается крутящий момент, два датчика растягиваются, а два – сжимаются.

Ультраминиатюрный микроконтроллер, установленный на роторе, питаемый от индукционной катушки, измеряет дифференциальные значения в каждом тензодатчике и передает их обратно на статор в цифровом виде через ту же катушку. В преобразователях серии SGR510/520 используются современные методы преобразования и обработки сигнала тензодатчика, чтобы обеспечить широкополосное и недорогое решение для измерения крутящего момента с высокими перегрузками и превышением границ измерительного диапазона.

«Такая конструкция обеспечивает TorqSense SGR510/520 ряд существенных преимуществ по сравнению с обычными датчиками крутящего момента», – говорит Марк Ингхэм из Sensor Technology. «Во-первых, он устраняет специфические помехи и искажения сигнала, связанные со скользящим кольцевым контактом и избавляется от аналоговых методами передачи данных крутящего момента от ротора к статору».

Марк объясняет, что прием внешнего шума в электрических цепях практически исключается из-за небольшого расстояния между элементами тензодатчика и измерительными цепями ротора. Кроме того, многоточечная калибровка уменьшает любые отклонения от линейности в датчике.

Далее он говорит, что возможность функционирования при выходе далеко за пределы рабочего диапазона позволяет точно фиксировать пиковые значения сигнала крутящего момента без каких-либо ограничений при работе датчика, в полном масштабе динамического диапазона. В сочетании со способностью справляться с механической перегрузкой более 400% это делает датчик крутящего момента серии SGR510/520 очень надежным решением для измерения крутящего момента.

Диапазон измерения серии SGR составляет от 1 Нм до 500 Нм (в ближайшее время будут доступны модели до 13000 Нм), точность +/- 0,1% и разрешающая способность +/- 0,01% от верхнего значения шкалы преобразователя. Цифровая передача данных между ротором и статором исключает все циклические искажения сигнала из-за вращения вала и обеспечивает частоту дискретизации 4000 выборок в секунду.

Другие функции включают в себя дополнительный подстраиваемый усредняющий фильтр, рабочий диапазон источника питания постоянного тока от 12 В до 32 В, настраиваемые пользователем аналоговые выходные сигналы, выбор интерфейсов включает интерфейс RS232, интерфейс USB, интерфейс CAN BUS, внешний шлюз Ethernet и виртуальные инструменты LabView.

«Для простоты использования имеется встроенная функция тестирования», – говорит Марк, который резюмирует свое мнение о новом TorqSense SGR510/520 следующим образом: «Большинство датчиков крутящего момента требуют использования скользящих кольцевых контактов для передачи показаний крутящего момента с вращающегося вала на неподвижные считыватели. Они добавляют шум к сигналу при использовании, трудоемкие и неудобные в настройке из-за изнашиваемых деталей, не всегда надежны.

«Наши линейки TorqSense работают без скользящих кольцевых контактов, используя вместо этого бесконтактную передачу сигнала, поэтому эти проблемы решены на фундаментальном уровне. Новые серии SGR510/520 подходят для измерения крутящего момента, тестирования, управления механизмами привода с обратной связью и для использования в управления технологическими процессами.