根据结构,动态扭矩传感器一般分为接触式和非接触式。
接触式动态传感器一般指滑环结构。滑环传感器的原理和制造工艺相对简单,传感器的内部信号通过滑环和碳刷传输到外部。
滑动环传感器通常不建议在长旋转或高速应用环境中使用。一个原因是碳刷会磨损,导致导电粉尘,从而影响信号传输。第二个原因是银镍合金集流环和银石墨电刷的使用寿命不高,一般小于6×108转,高速旋转会加速碳刷的磨损,从而降低传感器的使用寿命。第三个原因是摩擦产生的热量会传递给传感器,导致传感器输出信号的温度漂移误差。
滑动环传感器的优点是输出的信号是应变传感器桥的原始差分电压信号,可以直接与传统应变传感器一起使用。此外,该结构的传感器还具有成本低、体积小、动态响应高的优点。
非接触式动态传感器:
1、电磁感应式
处理后,电源通过耦合向惠斯通电桥提供能量。电桥将应变轴的小变形转换为电信号,放大器放大后发送到电压/频率变换器,将电压信号转换为耦合频率信号,通过输出信号耦合器输出,通过信号输出电路整形输出调频方波信号,然后测量方波频率,可以获得相应的扭矩值。
这种非接触式扭矩传感器在旋转过程中没有磨损,可用于高速和长期旋转。此外,由于传感器没有摩擦和加热问题,使用寿命长。此外,由于轴承的摩擦力启动扭矩可以非常小,可以设计和生产超小范围的扭矩传感器。
由于这种传感器经过电磁感应的多次转换,其动态响应频率没有滑环式高。此外,该传感器的抗外部电磁干扰能力较差。
2、数字式
数字传感器向电桥供电的方式与电磁传感器相同。两者的区别在于传感器输出信号的处理方式,即当电桥输出微电压信号时,通过数字/模式转换为数字信号,数字信号通过无线传输模块传输到桥梁外部,外部无线接收模块将接收到的信号传输到计算机或PLC。
这种数字扭矩传感器具有与电磁感应相同的优点,但也具有较强的抗电磁干扰能力,其缺点是传感器的动态响应频率不如滑动环类型高。
3、光电式
该原理的传感器向电桥供电的方式与电桥输出的信号处理方式和数字方式相同。不同之处在于信号以不同的方式传输到外部。当输出信号转换为数字信号时,它会发光LED和光电探测器将信号传输到外部固定电路,然后将其转换为数字信号。
这种光电扭矩传感器具有数字原理的各种优点,还具有动态响应频率高的优点。