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          JN338智能數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器及其應(yīng)用

          ——
          作者: 時(shí)間:2006-01-19 來(lái)源:電子產(chǎn)品世界 收藏

          摘 要:介紹了JN338智能數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的特性參數(shù)和工作原理,該使用兩組旋轉(zhuǎn)變壓器實(shí)現(xiàn)了電源及信號(hào)的非接觸傳遞,同時(shí)其信號(hào)輸出為頻率量。文中給出了基于JN338的智能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀的硬件電路結(jié)構(gòu)框圖,同時(shí)指出了JN338的應(yīng)用注意事項(xiàng)。

          關(guān)鍵詞:JN338;數(shù)字式;轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速

          1 概述

            轉(zhuǎn)矩傳感器在電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、攪拌機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、鉆探機(jī)械等眾多的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力測(cè)試系統(tǒng)中及數(shù)控機(jī)械加工中心、自動(dòng)機(jī)床等機(jī)電一體化設(shè)備中已獲得廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩傳感器通常采用電阻應(yīng)變橋來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)矩信號(hào),并采用導(dǎo)電滑環(huán)來(lái)耦合電源輸入及應(yīng)變信號(hào)輸出,由于導(dǎo)電滑環(huán)屬于磨擦接觸,因此不可避免地存在著磨損和發(fā)熱,這樣不但限制了旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速及導(dǎo)電滑環(huán)的使用壽命,同時(shí)由于接觸不可靠,也不可避免地會(huì)引起信號(hào)的波動(dòng)及誤差的增加。因此,如何在旋轉(zhuǎn)軸上進(jìn)行能源及信號(hào)的可靠耦合已成為轉(zhuǎn)矩傳感器最棘手的問(wèn)題,而JN338數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器則巧妙地解決了這個(gè)問(wèn)題。

            JN338是北京三晶創(chuàng)業(yè)集團(tuán)公司的產(chǎn)品,該傳感器采用兩組特殊環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)能源的輸入及轉(zhuǎn)矩信號(hào)的輸出,從而解決了旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞系統(tǒng)中能源及信號(hào)可靠地在旋轉(zhuǎn)部分與靜止部分之間的傳遞問(wèn)題。該傳感器還可同時(shí)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的,從而可方便地計(jì)算出軸輸出功率,因此,利用該傳感器可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及軸功率的多參數(shù)輸出。

          2 主要特性及參數(shù)

          2.1 JN338的主要特性

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            ●檢測(cè)手段為應(yīng)變電測(cè)技術(shù);

            ●測(cè)量精度高信號(hào)檢出、處理均用數(shù)字技術(shù);

            ●抗干擾能力強(qiáng),無(wú)需調(diào)零即可工作;

            ●可靠性高、信噪比高,工作壽命長(zhǎng);

            ●既可以測(cè)量靜止扭矩,也可測(cè)量旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩;

            ●能夠測(cè)量穩(wěn)態(tài)扭矩,也能測(cè)量過(guò)渡過(guò)程的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩;

            ●無(wú)需反復(fù)調(diào)零即可連續(xù)測(cè)量正反轉(zhuǎn)矩;

            ●無(wú)集流環(huán)、電刷等磨損件,可高速超長(zhǎng)運(yùn)行;
            
            ●轉(zhuǎn)矩信號(hào)的傳遞與是否旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速大小及旋轉(zhuǎn)方向無(wú)關(guān);

            ●測(cè)量彈性體強(qiáng)度大,可承受150%過(guò)載;

            ●體積小,重量輕,安裝方便,有套裝式、卡裝式、聯(lián)軸式等多種安裝方式;

            ●輸出信號(hào)以頻率形式給出,便于和計(jì)算機(jī)進(jìn)行接口。

          2.2 傳感器的主要技術(shù)參數(shù)

            傳感器的主要技術(shù)參數(shù)如表1所列,表2所列是該傳感器產(chǎn)品的規(guī)格參數(shù)。

          表1 JN338傳感器主要技術(shù)參數(shù)

           

          參  數(shù)

          指   標(biāo)

          轉(zhuǎn)矩準(zhǔn)確度

          >0.5%

          過(guò)載能力

          150%F.S

          絕緣電阻

          ≥200MΩ

          工作溫度

          -20~60℃

          重復(fù)性

          ≤0.5%F.S

          滯后

          ≤0.5%F.S

          線性

          ≤0.5%F.S

          相對(duì)濕度

          ≤90%RH

          表2 傳感器產(chǎn)品規(guī)格參考

          規(guī)  格

          轉(zhuǎn)矩測(cè)量范圍(N.m)

          最高轉(zhuǎn)速(Rpm)

          100

          10~100

          6000

          200

          20~300

          5000

          500

          50~700

          4000

          1000

          100~1500

          3000

          2000

          200~3000

          2500

          5000

          500~5000

          2000

          2.3 插座引腳及功能

            JN338轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器采用一只5腳的航空插座做電源輸入及轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出,插座外形及引腳排列如圖1所示。各引腳功能說(shuō)明如下:

           ?。蹦_:接地端;

           ?。材_:+15V電源端;

            3腳:-15V電源端;

           ?。茨_:轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出端;

           ?。的_:轉(zhuǎn)矩信號(hào)輸出端。

          3 工作原理

          3.1 轉(zhuǎn)矩測(cè)量原理

            該轉(zhuǎn)矩傳感器的檢測(cè)敏感元件是電阻應(yīng)變橋。將專(zhuān)用的測(cè)扭應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘貼在被測(cè)彈性軸上以組成應(yīng)變電橋,只要向應(yīng)變電橋提供電源即可測(cè)得該彈性軸受扭的電信號(hào),然后將該應(yīng)變信號(hào)放大,再經(jīng)過(guò)壓/頻轉(zhuǎn)換變成與扭應(yīng)變成正比的頻率信號(hào)。傳感器的能源輸入及信號(hào)輸出是由兩組帶間隙的特殊環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器承擔(dān)的,因此可實(shí)現(xiàn)能源及信號(hào)的無(wú)接觸傳遞。該應(yīng)變傳感器測(cè)量原理如圖2所示。

            在一段特制的彈性軸上粘貼專(zhuān)用的測(cè)扭應(yīng)變片并組成電橋,以形成基礎(chǔ)扭矩傳感器,然后在軸上再固定能源環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器的次級(jí)線圈、軸上印刷電路板和信號(hào)環(huán)旋轉(zhuǎn)變壓器的初級(jí)線圈。電路板上包含整流穩(wěn)壓電源、儀表放大電路及V/F變換電路。在傳感器的外殼上固定著激磁電路、能源環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器的初級(jí)線圈、信號(hào)環(huán)形變壓器的次級(jí)線圈及信號(hào)處理電路。

            傳感器電路部分在工作時(shí),由外部電源向傳感器提供



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