扭矩傳感器,(又稱力矩傳感器、扭力傳感器、轉矩傳感器、扭矩儀)分為動態和靜態兩大類,其中動態扭矩傳感器又可叫做轉矩傳感器、轉矩轉速傳感器、非接觸扭矩傳感器、旋轉扭矩傳感器等。 扭矩傳感器是對各種旋轉或非旋轉機械部件上對扭轉力矩感知的檢測。扭矩傳感器將扭力的物理變化轉換成精確的電信號。扭矩傳感器可以應用在制造粘度計,電動(氣動,液力)扭力扳手,它具有精度高,頻響快,可靠性好,壽命長等優點。
扭矩傳感器系統的硬件電路一般分為模擬和數字兩大部分:模擬部分主要由傳感器接口電路、信號放大與處理電路、信號變換電路,以及信號源和精密電源等部分組成;數字部分以微要為核心,包括數字輸出接口、人機界面(鍵盤、顯示器、開關等)和通信電路等。在扭矩傳感器硬件電路的具體設計盡可能采用集成度高、功能強大、技術指標先進的新器件,以達到 簡化硬件電路系統結構,提高硬件電路整電氣性能、工藝性能、可靠性和可維護性,同時降低硬件電路成本的目的。
1、傳感器接口電源
隨首微電子技術和計算機技術的發展,傳統的測量的電路正在向傳感器與測量電路一體化、測量電路與信號處理電路一體化的方向發展。具有以上特征的測量電路稱為“傳感器接口電路”。傳感器接口電路一般到如下要求:
1)可提高傳感器和接口電路的整體工作效率。
2)具有一定的信號處理能力
3)能夠提供傳感器所需的驅動信號源。
4)有較完善抗干擾和抗高壓沖擊保護機制。
2、信號處理電路
信號處理電路的任務是對電信號進行各種加工處理,如信號的放在和濾波、信號之間運算,信號特征的恢復、噪聲和干擾抑制等。信號處理電路之中的一大類是信號比較電路及由比較電路所構成的功能更多、更復雜的電路。
3、信號變換電路
在扭矩傳感器的測量電路中,經常需要設計信號變換電路,對信號進行相應的變換。例如,對電壓的測量及處理比較容易,測量精度也比較高。因此,常需要設計將電流或其它形式的電信號變換成電壓信號的電路(I/V轉換、F/V轉換等),在電信號遠距離傳送中,電流信號不易被干擾,因此,常需要把電壓信號變換成電流信號傳送(V/I轉換電路),在強干擾或有奶高共模電壓的場合,隔離放大器對于抑制干擾很有效,在隔離放大器中,往往需要在前級將電壓信號變換成頻率信號(V/F轉換),經過光電或磁隔離之后,在后級再把頻率信號變換成電壓信號(F/V轉換)諸如此類的信號變技術是扭矩傳感器系統精密測量電路中的重要組成部分。
線性關系是信號變換中最基本的最重要的關系。除此之外,還有滿足變換靈敏度、輸入和輸出信號運態范圍等方面的基本要求;滿足A/D轉換速度、I/V變換電路中的輸入阻抗和V/I轉換電路中的輸出阻抗與驅動負載的能力等特殊要求。
4、信號源和精密電源
許多扭矩傳感器系統需要為傳感器提供精密的直流和交流電壓源或電流源,在不少測量中還需要有諸如階梯或鋸齒波的信號泊。信號源的精度和穩定性通常是由精密基準電壓源保證的。精密基準電壓源最重要的技術指標是電壓溫度系統,它表示溫度變化引起的輸出電壓漂移量(亦稱溫漂)。
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