Trong sản xuất công nghiệp hiện đại và kiểm soát tự động hóa, cảm biến mô-men xoắn đóng một vai trò quan trọng.và được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau như máy móc, ô tô, hàng không vũ trụ và năng lượng. Hiểu nguyên tắc của các cảm biến mô-men xoắn giúp hiểu rõ hơn về ứng dụng và đặc điểm hiệu suất của chúng.Bài này sẽ cung cấp một giới thiệu chi tiết về nguyên tắc, các loại và phương pháp hoạt động của các cảm biến mô-men xoắn.
Nguyên tắc của cảm biến mô-men xoắn
Các cảm biến mô-men xoắn dựa trên nguyên tắc chuyển đổi đo lường điện của đồng hồ đo căng, chuyển mô-men xoắn thành tín hiệu điện.nó sẽ tạo ra căng thẳngBằng cách đo căng thẳng này, cường độ của lực bên ngoài có thể được xác định.
Trong các cảm biến mô-men xoắn, các bộ đo độ căng được gắn vào các yếu tố đàn hồi, bị biến dạng khi chịu xoắn.giá trị kháng của bộ đo độ căng sẽ thay đổi với biến dạngSự thay đổi kháng cự này được chuyển đổi thành tín hiệu điện thông qua mạch đo, và cuối cùng phát ra một tín hiệu điện phản ánh cường độ mô-men xoắn.
Các loại cảm biến mô-men xoắn
- Bộ cảm biến mô-men xoắn của điện trở:Sử dụng một máy đo độ căng kháng như một yếu tố nhạy cảm; khi mô-men xoắn được áp dụng cho cảm biến, giá trị kháng của máy đo độ căng thay đổi,và thay đổi điện trở được chuyển đổi thành tín hiệu điện thông qua mạch đo.
- Bộ cảm biến mô-men xoắn dẫn:Sử dụng hiệu ứng điện trở từ tính từ của vật liệu từ; mô-men xoắn được phát hiện bằng cách đo sự thay đổi điện trở của cuộn dây.
- Bộ cảm biến mô-men xoắn bằng sợi quang:Sử dụng sợi quang để truyền tín hiệu quang; mô-men xoắn được phát hiện bằng cách đo các thông số như cường độ và pha của tín hiệu quang.
- Bộ cảm biến mô-men xoắn cực điện:Sử dụng hiệu ứng piezoelectric để chuyển mô-men xoắn thành năng lượng điện; mô-men xoắn được phát hiện bằng cách đo điện áp hoặc điện tích.
Chế độ hoạt động của cảm biến mô-men xoắn
- Đo trực tiếp:Lắp đặt cảm biến mô-men xoắn trên trục truyền để đo trực tiếp mô-men xoắn và lực xoay của trục truyền.và phù hợp với hầu hết các hệ thống truyền tải cơ học.
- Đánh giá gián tiếp:Đo các đại số vật lý khác liên quan đến mô-men xoắn, chẳng hạn như tốc độ và góc, và tính toán giá trị mô-men xoắn thông qua một mối quan hệ chuyển đổi nhất định.Phương pháp này đòi hỏi phải thêm các cảm biến khác vào hệ thống nhưng phù hợp với các tình huống mà các cảm biến mô-men xoắn không thể được cài đặt trực tiếp.
Các cảm biến mô-men xoắn có thể được phân loại dựa trên nguyên tắc hoạt động, phương pháp đo lường, phương pháp lắp đặt, v.v. Dưới đây là một số loại cảm biến mô-men xoắn phổ biến:
- Bộ cảm biến mô-men xoắn động:Cũng được gọi là cảm biến tốc độ mô-men xoắn hoặc cảm biến mô-men xoắn không tiếp xúc, chủ yếu được sử dụng để đo mô-men xoắn động và tốc độ của các vật thể quay. Nó thường bao gồm cuộn dây cảm ứng,mạch xử lý tín hiệu, và nam châm, và có thể thu được các tín hiệu mô-men xoắn và tốc độ bằng cách đo cảm ứng điện từ.
- Bộ cảm biến mô-men xoắn tĩnh:Chủ yếu được sử dụng để đo mô-men xoắn tĩnh hoặc trạng thái ổn định, chẳng hạn như trong các hệ thống điều khiển cửa hoặc thiết bị khóa.có giá trị mô-men xoắn bằng cách đo biến dạng của cơ thể đàn hồi.
- Bộ cảm biến mô-men xoắn bằng sợi quang:Sử dụng tín hiệu truyền quang sợi, nó có đặc điểm chính xác cao, độ nhạy cao và khả năng chống can thiệp mạnh mẽ.Các cảm biến mô-men xoắn bằng sợi quang có thể đo mô-men xoắn nhỏ xuống đến micronewtonmeter và được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực đo chính xác và nghiên cứu khoa học.
- Bộ cảm biến mô-men xoắn của loại điện trở:Sử dụng các máy đo độ căng kháng như các yếu tố nhạy cảm, chuyển đổi mô-men xoắn thành thay đổi kháng cự và thu tín hiệu điện thông qua các mạch đo.Loại cảm biến này có cấu trúc đơn giản, độ tin cậy cao, và phù hợp với phép đo mô-men xoắn trong hầu hết các hệ thống truyền tải cơ học.
- Bộ cảm biến mô-men xoắn dẫn:Sử dụng hiệu ứng kháng nam châm của vật liệu từ tính, mô-men xoắn được phát hiện bằng cách đo sự thay đổi trong độ hấp dẫn của cuộn dây.Trọng lực thấp, và tốc độ phản hồi nhanh, và phù hợp với phép đo chính xác cao và các ứng dụng tốc độ cao.
- Bộ cảm biến mô-men xoắn hiệu ứng Hall:Sử dụng nguyên tắc hiệu ứng Hall, các giá trị mô-men xoắn được thu được bằng cách đo thay đổi cường độ từ trường.và tốc độ cao, nhưng nó cần phải được sử dụng cùng với một máy phát điện từ trường bên ngoài.
- Bộ cảm biến mô-men xoắn cực điện:Sử dụng nguyên tắc của hiệu ứng piezoelectric, mô-men xoắn được chuyển đổi thành năng lượng điện, và giá trị mô-men xoắn được lấy bằng cách đo điện áp hoặc điện tích.Loại cảm biến này có đặc điểm nhạy cảm cao và độ phân giải cao, nhưng nó đòi hỏi một nguồn điện ổn định.
Ngoài các loại phổ biến được đề cập ở trên, còn có các loại cảm biến mô-men xoắn khác như cảm biến mô-men xoắn dòng và cảm biến mô-men xoắn dung lượng.Các loại cảm biến mô-men xoắn khác nhau có các đặc điểm và kịch bản ứng dụng khác nhau, và lựa chọn loại cảm biến phù hợp cần phải được xác định dựa trên nhu cầu thực tế và điều kiện làm việc.
Kết luận
Tóm lại, các cảm biến mô-men xoắn dựa trên nguyên tắc chuyển đổi đo lường điện bằng cách sử dụng đồng hồ đo căng, chuyển đổi mô-men xoắn thành tín hiệu điện để đo.Có nhiều loại và chế độ làm việc của cảm biến mô-men xoắn để lựa chọn dựa trên các nguyên tắc khác nhau và các thành phần nhạy cảmHiểu được các nguyên tắc và đặc điểm của các cảm biến mô-men xoắn giúp lựa chọn và sử dụng tốt hơn các cảm biến phù hợp với nhu cầu ứng dụng,cải thiện hiệu quả và độ chính xác của sản xuất và kiểm soát tự động hóaVới sự phát triển và đổi mới liên tục của công nghệ, người ta tin rằng sẽ có nhiều cảm biến mô-men xoắn hiệu suất cao và chính xác cao hơn trong tương lai,mang lại nhiều khả năng hơn cho sản xuất công nghiệp và kiểm soát tự động hóa.
