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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

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作者: 時間:2006-01-19 來源: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)變壓器實現(xiàn)了電源及信號的非接觸傳遞,同時其信號輸出為頻率量。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,同時指出了JN338的應(yīng)用注意事項。

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

1 概述

  轉(zhuǎn)矩傳感器在電動機、發(fā)動機、發(fā)電機、風(fēng)機、攪拌機、卷揚機、鉆探機械等眾多的旋轉(zhuǎn)動力測試系統(tǒng)中及數(shù)控機械加工中心、自動機床等機電一體化設(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)變橋來檢測轉(zhuǎn)矩信號,并采用導(dǎo)電滑環(huán)來耦合電源輸入及應(yīng)變信號輸出,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,同時由于接觸不可靠,也不可避免地會引起信號的波動及誤差的增加。因此,如何在旋轉(zhuǎn)軸上進行能源及信號的可靠耦合已成為轉(zhuǎn)矩傳感器最棘手的問題,而JN338數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器則巧妙地解決了這個問題。

 ?。剩危常常甘潜本┤?chuàng)業(yè)集團公司的產(chǎn)品,該傳感器采用兩組特殊環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器來實現(xiàn)能源的輸入及轉(zhuǎn)矩信號的輸出,從而解決了旋轉(zhuǎn)動力傳遞系統(tǒng)中能源及信號可靠地在旋轉(zhuǎn)部分與靜止部分之間的傳遞問題。該傳感器還可同時實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的,從而可方便地計算出軸輸出功率,因此,利用該傳感器可實現(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

 ?。剩危常常傅闹饕匦匀缦拢?/P>

  ●檢測手段為應(yīng)變電測技術(shù);

  ●測量精度高信號檢出、處理均用數(shù)字技術(shù);

  ●抗干擾能力強,無需調(diào)零即可工作;

  ●可靠性高、信噪比高,工作壽命長;

  ●既可以測量靜止扭矩,也可測量旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩;

  ●能夠測量穩(wěn)態(tài)扭矩,也能測量過渡過程的動態(tài)轉(zhuǎn)矩;

  ●無需反復(fù)調(diào)零即可連續(xù)測量正反轉(zhuǎn)矩;

  ●無集流環(huán)、電刷等磨損件,可高速超長運行;
  
  ●轉(zhuǎn)矩信號的傳遞與是否旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速大小及旋轉(zhuǎn)方向無關(guān);

  ●測量彈性體強度大,可承受150%過載;

  ●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;

  ●輸出信號以頻率形式給出,便于和計算機進行接口。

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

轉(zhuǎn)矩準確度

>0.5%

過載能力

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

相對濕度

≤90%RH

表2 傳感器產(chǎn)品規(guī)格參考

規(guī)  格

轉(zhuǎn)矩測量范圍(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)速信號輸出,插座外形及引腳排列如圖1所示。各引腳功能說明如下:

 ?。蹦_:接地端;

 ?。材_:+15V電源端;

 ?。衬_:-15V電源端;

 ?。茨_:轉(zhuǎn)速信號輸出端;

 ?。的_:轉(zhuǎn)矩信號輸出端。

3 工作原理

3.1 轉(zhuǎn)矩測量原理

  該轉(zhuǎn)矩傳感器的檢測敏感元件是電阻應(yīng)變橋。將專用的測扭應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘貼在被測彈性軸上以組成應(yīng)變電橋,只要向應(yīng)變電橋提供電源即可測得該彈性軸受扭的電信號,然后將該應(yīng)變信號放大,再經(jīng)過壓/頻轉(zhuǎn)換變成與扭應(yīng)變成正比的頻率信號。傳感器的能源輸入及信號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,因此可實現(xiàn)能源及信號的無接觸傳遞。該應(yīng)變傳感器測量原理如圖2所示。

  在一段特制的彈性軸上粘貼專用的測扭應(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)變壓器的次級線圈、軸上印刷電路板和信號環(huán)旋轉(zhuǎn)變壓器的初級線圈。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)變壓器的初級線圈、信號環(huán)形變壓器的次級線圈及信號處理電路。

  傳感器電路部分在工作時,由外部電源向傳感器提供



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