CNJ-00A系列扭矩傳感器概述

一 . 前言

在旋轉(zhuǎn)動(dòng)力系統(tǒng)中有很多的參數(shù)需要測量或計(jì)算，扭矩（轉(zhuǎn)矩）是其中一項(xiàng)很重要的參數(shù)。為了檢測扭矩參數(shù)，現(xiàn)實(shí)中有很多種傳感器可以實(shí)現(xiàn)扭矩參數(shù)的測量，傳統(tǒng)使用的有相位差式傳感器、導(dǎo)電滑環(huán)式傳感器。

相位差式傳感器 是在彈性軸的兩端安裝兩組齒數(shù)、形狀及安裝角度完全相同的齒輪，在齒輪的外側(cè)各安裝一只接近 ( 磁或光 ) 傳感器。當(dāng)彈性軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(jì)算出彈性軸所承受的扭矩量。該方法的優(yōu)點(diǎn) : 實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩信號(hào)的非接觸傳遞，檢測信號(hào)為數(shù)字信號(hào)；缺點(diǎn)：體積較大，不易安裝，低轉(zhuǎn)速時(shí)由于脈沖波的前后沿較緩不易比較，因此低速性能不理想。

導(dǎo)電滑環(huán)式傳感器 雖然是采用了很成熟的應(yīng)變電測技術(shù)，但由于導(dǎo)電滑環(huán)屬于磨擦接觸，因此不可避免地存在著磨損并發(fā)熱和本身滑環(huán)摩擦產(chǎn)生的扭矩對(duì)輸出精度的影響，因而限制了旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速及導(dǎo)電滑環(huán)的使用壽命。由于接觸不可靠引起信號(hào)波動(dòng)，因而造成測量誤差大甚至測量不成功。

二 . CNJ—00A系列傳感器原理

該傳感器綜合以上兩種傳感器的優(yōu)點(diǎn)，采用應(yīng)變電測技術(shù)將專用應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘貼在被測彈性軸上，并組成應(yīng)變橋。在傳感器外面提供 24VDC 工作電源，經(jīng)過振蕩電路轉(zhuǎn)換為交流電源再通過一組環(huán)形變壓器感應(yīng)到旋轉(zhuǎn)軸上，經(jīng)過整流穩(wěn)壓變換為高穩(wěn)定性的直流電壓給應(yīng)變橋提供工作電源，即可測試該彈性軸受扭的應(yīng)變 mv 信號(hào)。將該應(yīng)變 mv 信號(hào)放大后，經(jīng)過壓 / 頻轉(zhuǎn)換，變成與扭應(yīng)變成正比的頻率信號(hào)。再經(jīng)過一組環(huán)形變壓器感應(yīng)到傳感器外面電路經(jīng)過整形、濾波輸出與扭矩成正比的方波頻率信號(hào)該信號(hào)為 TTL 電平 , 既可提供給專用二次儀表或頻率計(jì)顯示也可直接送計(jì)算機(jī)處理。

由于采用扭矩測試比較成熟的應(yīng)變電測技術(shù)，它具有精度高，頻響快，可靠性好，壽命長等優(yōu)點(diǎn)。再加上采用兩組旋轉(zhuǎn)環(huán)形變壓器來實(shí)現(xiàn)能源和信號(hào)的非接觸傳遞，這樣就消除了滑環(huán)形式的摩擦帶來的影響，實(shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)速測量。傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內(nèi)，形成有效的屏蔽，因此具有很強(qiáng)的抗干擾能力。由于傳感器輸出為頻率信號(hào)，所以無需 A/D 轉(zhuǎn)換即可直接送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 ( 該傳感器內(nèi)部還裝有轉(zhuǎn)速傳感器，軸每旋轉(zhuǎn)一周可產(chǎn)生 60 個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)速高于 60r/min 用測頻的方式測量，如果轉(zhuǎn)速低于 60r/min 則應(yīng)該測量相鄰兩個(gè)脈沖的周期 ) 。

三 . 特點(diǎn)

① 既可以測量靜止扭矩，也可以測量旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 ;
② 既可以測量靜態(tài)扭矩，也可以測量動(dòng)態(tài)扭矩；
③ 檢測精度高，穩(wěn)定性好；抗干擾性強(qiáng) ;
④ 體積小，重量輕，多種安裝結(jié)構(gòu)，易于安裝使用；
⑤ 無需反復(fù)調(diào)零即可連續(xù)測量正反轉(zhuǎn)扭矩 ;
⑥ 沒有導(dǎo)電環(huán)等磨損件，可以高轉(zhuǎn)速長時(shí)間運(yùn)行；
⑦ 測量彈性體強(qiáng)度大可承受 100% 的過載 ;

四 . 安裝使用

扭矩傳感器一般是聯(lián)接在動(dòng)力源和負(fù)載之間，如(圖一)所示。如果被測設(shè)備（動(dòng)力源和負(fù)載）經(jīng)常更換,可以將普通聯(lián)軸器換為萬向聯(lián)軸器，以減小拆卸和振動(dòng)帶來不同心對(duì)傳感器測量精度的影響。

圖一

① 傳感器可以任意方向安裝
② 建議采用撓性聯(lián)接（彈性聯(lián)軸器和萬向聯(lián)軸器）以確保同心度∠0.1mm
③ 將傳感器的底座與設(shè)備的基座聯(lián)接牢固可靠，將中心高調(diào)一致，避免安裝產(chǎn)生的彎矩影響傳感器測量精度。

五 . 量程選擇

計(jì)算公式:

M=9550×P/N

M:轉(zhuǎn)矩N.m P:電機(jī)功率KW
N：轉(zhuǎn)速r/min

如果您使用的電機(jī)為三相感應(yīng)電機(jī)，由于電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，建議轉(zhuǎn)矩量程應(yīng)選擇為額定扭矩的2-3倍。