CNJ-00A系列扭矩傳感器概述

一 . 前言

在旋轉(zhuǎn)動力系統(tǒng)中有很多的參數(shù)需要測量或計算，扭矩（轉(zhuǎn)矩）是其中一項很重要的參數(shù)。為了檢測扭矩參數(shù)，現(xiàn)實中有很多種傳感器可以實現(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，在齒輪的外側各安裝一只接近 ( 磁或光 ) 傳感器。當彈性軸旋轉(zhuǎn)時，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算出彈性軸所承受的扭矩量。該方法的優(yōu)點 : 實現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩信號的非接觸傳遞，檢測信號為數(shù)字信號；缺點：體積較大，不易安裝，低轉(zhuǎn)速時由于脈沖波的前后沿較緩不易比較，因此低速性能不理想。

導電滑環(huán)式傳感器 雖然是采用了很成熟的應變電測技術，但由于導電滑環(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)生的扭矩對輸出精度的影響，因而限制了旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速及導電滑環(huán)的使用壽命。由于接觸不可靠引起信號波動，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，采用應變電測技術將專用應變片用應變膠粘貼在被測彈性軸上，并組成應變橋。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變橋提供工作電源，即可測試該彈性軸受扭的應變 mv 信號。將該應變 mv 信號放大后，經(jīng)過壓 / 頻轉(zhuǎn)換，變成與扭應變成正比的頻率信號。再經(jīng)過一組環(huán)形變壓器感應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該信號為 TTL 電平 , 既可提供給專用二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機處理。

由于采用扭矩測試比較成熟的應變電測技術，它具有精度高，頻響快，可靠性好，壽命長等優(yōu)點。再加上采用兩組旋轉(zhuǎn)環(huán)形變壓器來實現(xiàn)能源和信號的非接觸傳遞，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，因此具有很強的抗干擾能力。由于傳感器輸出為頻率信號，所以無需 A/D 轉(zhuǎn)換即可直接送至計算機進行數(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 則應該測量相鄰兩個脈沖的周期 ) 。

三 . 特點

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，也可以測量動態(tài)扭矩；
③ 檢測精度高，穩(wěn)定性好；抗干擾性強 ;
④ 體積小，重量輕，多種安裝結構，易于安裝使用；
⑤ 無需反復調(diào)零即可連續(xù)測量正反轉(zhuǎn)扭矩 ;
⑥ 沒有導電環(huán)等磨損件，可以高轉(zhuǎn)速長時間運行；
⑦ 測量彈性體強度大可承受 100% 的過載 ;

四 . 安裝使用

扭矩傳感器一般是聯(lián)接在動力源和負載之間，如(圖一)所示。如果被測設備（動力源和負載）經(jīng)常更換,可以將普通聯(lián)軸器換為萬向聯(lián)軸器，以減小拆卸和振動帶來不同心對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

計算公式:

M=9550×P/N

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

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