Características y principio de funcionamiento de los sensores de par

Características y principio de funcionamiento de los sensores de par

 

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

 

I. Características de los sensores de par:

 

1. Capacidad de medición: Pueden medir el par tanto estático como dinámico, así como el par estacionario y rotacional.

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

3. Compactos y livianos: estos sensores son de tamaño pequeño, livianos y vienen en varias estructuras de instalación, lo que los hace fáciles de instalar y usar. Pueden medir continuamente el par positivo y negativo sin necesidad de restablecerlo a cero.

4. Durabilidad: Sin piezas de desgaste como anillos conductores, pueden funcionar 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 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 par:

 

Se fijan galgas extensométricas de torsión especiales al eje elástico que se está midiendo, 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 de torsión mediante una conversión de presión/frecuencia. La entrada de energía y la salida de señales de este sistema se gestionan mediante dos conjuntos de transformadores especiales en forma de anillo que facilitan la transmisión de energía y señales sin contacto.

 

III. Principio estructural de los sensores de par:

 

Un sensor de torsión básico se forma uniendo tiras especiales de medición de torsión a un eje elástico especial, creando un puente eléctrico variable. Los siguientes componentes están fijados al eje:

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

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

3. Una placa de circuito impreso en el eje, que incluye 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 funcionamiento de los sensores de par:

 

Se proporciona una fuente de alimentación de 15 V al sensor. Un oscilador de cristal en el circuito magnético genera una onda cuadrada de 400 Hz, que es amplificada 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 5 V CC, que alimenta el amplificador operacional AD822. Se utiliza una fuente de alimentación de CC de 4,5 V de alta precisión, 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 tensor se amplifica a una señal fuerte de 1,5 V a 1 V mediante el amplificador de instrumentación AD620. Esta señal se convierte luego en una señal de frecuencia mediante 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 de anillo de señal T2. Después de filtrar y moldear mediante el circuito de procesamiento de señales en la carcasa del sensor, se obtiene la señal de frecuencia, que es proporcional al par aplicado al eje elástico. Dado que sólo hay un pequeño espacio de unos pocos milímetros entre los anillos estáticos y móviles, y que parte del eje del sensor está encerrado en una carcasa metálica, se logra un blindaje efectivo, lo que resulta en una fuerte capacidad antiinterferencia.