Революционный датчик крутящего момента

Available in other languages:
     
Дизайнеры оборудованияполучили в свои руки совершенно новую технологию по измерению крутящего момента в валах и других вращающихся частях машин. На выставках MTEC в Бирмингеме и Ганноверской ярмарке в Германии была представлена новая серия фирмой – изготовителем TorqSense Rotary Torque Sensors отделением компании Sensor Technology Ltd.

В отличие от обыкновенных скользящих контактов, датчики серии RWT используют простое бесконтактное также устройство связи для передачи высокочастотного сигнала. Это значит, что механическая часть системы предельно проста, что существенно облегчит задачу изготовителей оборудования и инженеров, которые до недавнего времени тратили огромное количество времени и денег, на разработку и производство систем, позволяющих измерить крутящий момент, с точностью достаточной для контроля и управления механическим оборудованием.

Датчики снабжены встроенной микроэлектроникой, которая выдает значения крутящего момента, скорости, мощности и угла. Датчики RWT310 снабжены аналоговым выходом, модель RWT320 помимо аналогового имеет цифровой интерфейс, совместимый с компьютерными интерфейсами, с последовательным портом RS232 и интерфейсом USB. Также есть возможность программного регулирования уровня выходного сигнала. Другие особенности – это возможность записи пикового значения крутящего момента, хранения и усреднения значений крутящего момента, а также программный пакет самодиагностики. Оба устройства могут работать от различных значений питающего напряжения.

Чтобы обеспечить бесконтактную передачу сигналов, что делает эти датчики уникальными, используется устройство на ПАВ (поверхностные акустические волны), которое измеряет изменения частоты, происходящие из-за деформации устройства, укрепленного на валу. Это изменение напрямую зависит от крутящего момента, приложенного к валу.

Используемые устройства на ПАВ крепятся на оси, а их выходной сигнал передается с помощью , бесконтактного высокочастотного устройства связи, в процессор, который интерпретирует его в измерение момента или передает данные на компютер для дальнейшей обработки.

В устройстве на ПАВ поверхностная волна возбуждается при пропускании переменного напряжения через систему электродов нанесенных на пьезоэлектрической подложке. Аналогичная система электродов на той же подложке переводит волну в электрический сигнал.

Частота поверхностной акустической волны зависит от расстояния между штырями, а направление распространения перпендикулярно по отношению к ним. Следовательно, любая перемена в длине, произошедшая из-за упругой деформации вала под воздействием сил, связанных с вращением вала, приведет к изменению расстояния между штырями и, следовательно, к изменению частоты. В некоторых случаях (когда упругие константы материала остаются неизменными) сжатие увеличивает частоту, тогда как растяжение уменьшает.

Для измерения крутящего момента, приложенного к валу, два устройства на ПАВ укреплены под углами в 45 и 135 градусов к оси вращения. Когда к валу приложен крутящий момент, сигнал от датчиков передается в устройство считывания с помощью устройства передачи, состоящего из двух проводящих колец, одно из которых неподвижно закреплено, а другое вращается вместе с валом.

Обычно используется частота около 200мГц.

Метод измерения предоставляет широкую полосу пропускания, и влияние электрических помех обычное для других аналоговых устройств (например индуктивных), полностью подавлено.

Метод измерения был разработан и запатентован близнецами Антони и Брайаном Лонсдейлами, директорами-основателями компании Sensor Technology. У них уже в течение пяти лет был некоторый ассортимент подобных устройств, однако они были сделаны фактически вручную, а сопутствующая электроника не была интегрирована в корпус датчика.

“Наши ранние модели были достаточно прочными и простыми”, комментирует ситуацию Брайан. “Было необходимосделать их удобными для пользователей из разных областей, особенно для тех, которые с удовольствием бы использовали новую технологию, но их могло бы отпугнуть то, что пришлось бы иметь дело с сложным оборудованием.”

“Вооружившись концепцией, которая зарекомендовала себя на производстве и в коммерческих лабораториях, мы взялись за разработку серии RWT310/320, в которой мы объединили электронику и измерительный датчик в одном корпусе а также разработали все для серийного производства.”

Серии датчиков RWT310/320 будут иметь погрешность не более 1-20Nm, датчики различных размеров будут иметь диапазон измерений до 10000Nm.

Последовательность, в которой мы будем представлять модификации, зависит от рынка спроса, однако мы надеемся представить полный спектр устройств к концу 2004 года.