Características y principio de funcionamiento de los sensores de torque

Características y principio de trabajo de sensores de torque

 

Los sensores de torque se han convertido rápidamente en un componente esencial en varias industrias, estableciéndose como una parte indispensable de la familia de sensores.

 

I. Características de los sensores de torque:

 

1. Capacidad de medición: pueden medir el par estático y dinámico, así como el par estacionario y de rotación.

2. Alta precisión y estabilidad: ofrecen alta precisión de detección y buena estabilidad, y están diseñados para evitar interferencias.

3. Compacto y ligero: estos sensores son de tamaño pequeño, liviano y vienen en varias estructuras de instalación, lo que los hace fáciles de instalar y usar. Pueden medir continuamente el torque positivo y negativo sin la necesidad de restablecer a cero.

4. Durabilidad: sin piezas de desgaste como anillos conductores, pueden operar a altas velocidades durante períodos prolongados.

5. Salida de señal directa: los sensores emiten señales de frecuencia de alto nivel que pueden ser procesadas directamente por las computadoras.

6. Alta capacidad de sobrecarga: el elemento elástico utilizado en estos sensores puede soportar sobrecargas muy altas.

 

II. Principio de medición de sensores de torque:

 

Los medidores de tensión torsionales especiales se unen al eje elástico que se mide, formando un puente de tensión. Cuando se suministra energía a este puente, puede medir la señal eléctrica torsional del eje elástico. Esta señal de deformación se amplifica y se convierte en una señal de frecuencia proporcional a la reacción torsional a través de una conversión de presión/frecuencia. La entrada de energía y la salida de la señal para este sistema son administradas por dos conjuntos de transformadores especiales en forma de anillo que facilitan la energía sin contacto y la transmisión de señal.

 

III. Principio estructural de los sensores de torque:

 

Se forma un sensor de torque básico conectando tiras de medición de torsión especial a un eje elástico especial, creando un puente eléctrico variable. Los siguientes componentes se fijan al eje:

1. La bobina secundaria del transformador de anillo de energía,

2. La bobina primaria del transformador del anillo de señal,

3. Una placa de circuito impreso en el eje, que incluye la fuente de alimentación de rectificación y estabilización, circuito de amplificación de instrumentación, circuito de conversión V/F (voltaje a frecuencia) y circuito de salida de señal.

 

IV. Proceso de trabajo de sensores de torque:

 

Se proporciona una fuente de alimentación de 15V al sensor. Un oscilador de cristal en el circuito magnético genera una onda cuadrada de 400Hz, que se amplifica por el amplificador de potencia TDA2030 para producir una fuente de alimentación magnética de CA. Esta potencia se transmite desde la bobina primaria estacionaria a la bobina secundaria giratoria a través del transformador de anillo de energía T1. La potencia de CA resultante es rectificada y filtrada por el circuito en el eje para obtener una fuente de alimentación de 5V CC, que alimenta el amplificador operacional AD822. Se utiliza una fuente de alimentación de alta precisión de 4.5 V CC, producida por la fuente de alimentación de referencia AD589 y el amplificador operacional dual AD822, para alimentar el puente, el amplificador y el convertidor V/F.

 

Cuando el eje elástico sufre torsión, la señal de deformación de nivel MV detectada por el puente de deformación se amplifica a una fuerte señal de 1.5V a 1V por el amplificador de instrumentación AD620. Esta señal se convierte en una señal de frecuencia por el convertidor V/F LM131. La señal de frecuencia se transmite desde la bobina primaria giratoria a la bobina secundaria estacionaria a través del transformador del anillo de señal T2. Después del filtrado y la configuración por el circuito de procesamiento de la señal en la carcasa del sensor, se obtiene la señal de frecuencia, que es proporcional al par aplicado al eje elástico. Dado que solo hay una pequeña brecha de unos pocos milímetros entre los anillos móviles y estáticos, y parte del eje del sensor está encerrada en una carcasa de metal, se logra un blindaje efectivo, lo que resulta en una fuerte capacidad anti-interferencia.