集流環(huán)式扭矩傳感器的優(yōu)缺點
集流環(huán)(slipring)
又稱集電環(huán),或稱旋轉電氣接口、旋轉關節(jié)、匯流環(huán)、滑環(huán),實現(xiàn)兩個相對轉動機構的信號及電流傳遞的精密輸電裝置。是開展以應變片測量技術為基礎的非電量電測的重要器件。特別適合應用在需要無限制的,連續(xù)或斷續(xù)旋轉,同時又需要從固定位置到旋轉位置傳送功率或數據的場所。
在旋轉的傳感器和固定的電子部件之間建立連接,*常見的方法是采用集流環(huán)(slipring)。它由一組跟傳感器一起旋轉的導電環(huán)、一連串與導電環(huán)接觸的導電刷和發(fā)送傳感器信號的(電極)構成。
滑環(huán)是一種在各種應用中獲得廣泛應用、性能良好和經濟的解決方案。相對而言,這種直截了當的測量方法缺點很少,是一種在大多數應用中經受了時間考驗的方案。但是,導電刷和不太寬的導電環(huán)是消耗品,壽命有限,不適用于長期測試之用,也不適用于要定期保養(yǎng)的應用。
在中低速(旋轉的情形下),導電環(huán)和導電刷之間的電氣連接相對而言沒有噪聲,然而,在較高速(旋轉引起)的噪聲將嚴重降低它們的性能?;h(huán)的*大旋轉速度(rpm)由導電刷/導電環(huán)接觸表面的速度決定。因此,對于較大的、典型的(具有)較高扭矩力的傳感器,由于滑環(huán)的直徑較大,因而在給定的rpm條件下表面速度就較高,從而導致*大工作速度較低。
對于力的大小為中等的扭矩傳感器,典型的*大速度在5,000 rpm范圍內。導電刷/導電環(huán)界面的拖曳力矩可能引起問題,特別是對非常小的扭矩力進行測量或應用,驅動扭矩遇到的麻煩可能是無法克服導電刷的拖曳力矩。
工作原理:軸套(軸)隨被測量軸一起旋轉,當用電阻應變片測量轉軸上所承受的扭矩,及其它負荷引起的應力等,可在被測軸上貼上電阻應變片、電阻應變片的引線焊在集流環(huán)接線盤的焊點上,旋轉時,軸受扭力,就會產生扭力及變形,使貼于其上電阻發(fā)生變化,能過滑環(huán)及電刷將變化有信號引出,送至相應的二次儀表放大,顯示或記錄。這樣就可以測出被測軸所受扭矩等的信號大小。
缺點是因為屬于摩擦不能承受很高的轉速,即是采用空氣降溫或液體降溫(目前氟里昂在西方國家已被禁用)。摩擦造成信號噪音會隨著使用增加。單集流環(huán)的優(yōu)點也是別的產品很難替代的,首先是它的高響應速度/數據傳輸速度,因為是模擬方式集流環(huán)不存在信號的延遲或使響應問題,某些高動態(tài)試驗只能靠集流環(huán)。



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