토크 센서의 특성 및 작동 원리

토크 센서의 특성 및 작동 원리

 

토크 센서는 다양한 산업 분야에서 빠르게 필수 구성 요소가 되었으며 센서 제품군에서 없어서는 안 될 부분으로 자리매김했습니다.

 

I. 토크 센서의 특성:

 

1. 측정 기능: 정적 및 동적 토크는 물론 고정 및 회전 토크를 모두 측정할 수 있습니다.

2. 높은 정확도 및 안정성: 높은 감지 정확도와 우수한 안정성을 제공하며 간섭을 방지하도록 설계되었습니다.

3. 소형 및 경량: 이 센서는 크기가 작고 가벼우며 다양한 설치 구조로 제공되므로 설치 및 사용이 쉽습니다. 0으로 재설정할 필요 없이 지속적으로 포지티브 및 네거티브 토크를 측정할 수 있습니다.

4. 내구성: 전도성 링과 같은 마모 부품이 없어 장기간 고속으로 작동할 수 있습니다.

5. 직접 신호 출력: 센서는 컴퓨터에서 직접 처리할 수 있는 높은 수준의 주파수 신호를 출력합니다.

6. 높은 과부하 용량: 이 센서에 사용되는 탄성 요소는 매우 높은 과부하를 견딜 수 있습니다.

 

II. 토크 센서의 측정 원리:

 

특수 비틀림 스트레인 게이지가 측정되는 탄성 샤프트에 부착되어 스트레인 브리지를 형성합니다. 이 교량에 전원을 공급하면 탄성축의 비틀림 전기신호를 측정할 수 있다. 이 변형 신호는 증폭되어 압력/주파수 변환을 통해 비틀림 반력에 비례하는 주파수 신호로 변환됩니다. 이 시스템의 에너지 입력 및 신호 출력은 비접촉식 에너지 ​​및 신호 전송을 용이하게 하는 특수 링 모양 변압기 두 세트로 관리됩니다.

 

III. 토크 센서의 구조 원리:

 

기본 토크 센서는 특수 탄성 샤프트에 특수 비틀림 측정 스트립을 부착하여 가변 전기 브리지를 생성함으로써 형성됩니다. 다음 구성요소가 샤프트에 고정되어 있습니다.

1. 에너지 링 변압기의 2차 코일,

2. 신호 링 변압기의 1차 코일,

3. 정류 및 안정화 전원 공급 장치, 계측 증폭 회로, V/F(전압-주파수) 변환 회로 및 신호 출력 회로를 포함하는 샤프트의 인쇄 회로 기판입니다.

 

IV. 토크 센서의 작동 과정:

 

15V 전원 공급 장치가 센서에 제공됩니다. 자기 회로의 수정 발진기는 400Hz 구형파를 생성하며, 이는 TDA2030 전력 증폭기에 의해 증폭되어 AC 자기 전원 공급 장치를 생성합니다. 이 전력은 에너지 링 변압기 T1을 통해 고정된 1차 코일에서 회전하는 2차 코일로 전달됩니다. 결과적인 AC 전원은 샤프트의 회로에 의해 정류 및 필터링되어 5V DC 전원 공급 장치를 얻습니다. 이 전원 공급 장치는 연산 증폭기 AD822에 전원을 공급합니다. 기준 전원 AD589와 듀얼 연산 증폭기 AD822에 의해 생성된 고정밀 4.5V DC 전원 공급 장치는 브리지, 증폭기 및 V/F 변환기에 전원을 공급하는 데 사용됩니다.

 

탄성 샤프트가 비틀림을 겪을 때 스트레인 브리지에 의해 감지된 mV 레벨 변형 신호는 계측 증폭기 AD620에 의해 1.5V ~ 1V의 강한 신호로 증폭됩니다. 이 신호는 V/F 변환기 LM131에 의해 주파수 신호로 변환됩니다. 주파수 신호는 신호 링 변압기 T2를 통해 회전하는 1차 코일에서 고정 2차 코일로 전송됩니다. 센서 하우징의 신호 처리 회로에 의해 필터링 및 성형된 후 탄성 샤프트에 적용되는 토크에 비례하는 주파수 신호가 얻어집니다. 이동 링과 고정 링 사이에는 몇 밀리미터의 작은 간격이 있고 센서 샤프트의 일부가 금속 하우징으로 둘러싸여 있으므로 효과적인 차폐가 달성되어 강력한 간섭 방지 기능이 제공됩니다.