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Neue drahtlose Drehmomenttechnologie

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Sensor Technology bringt eine neue Serie von rotierenden Dehnungsmessstreifen-Drehmomentaufnehmern auf den Markt

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Sensor Technology hat eine neue Reihe berührungsloser Drehmomentsensoren auf den Markt gebracht, die auf einem vollständigen Vier-Element-Dehnungsmessstreifen-Brückendesign basieren und die bestehenden berührungslosen Sensoren ergänzen, die mit akustischen Oberflächenwellen (SAW) arbeiten.

Die neuen Geräte mit der Bezeichnung TorqSense SGR510/520 haben eine Lesekapazität von 250 % über dem Messbereich, wodurch plötzliche Drehmomentspitzen genau gemessen und aufgezeichnet werden können. Das Design kompensiert auch alle unbeabsichtigt auf den Sensor einwirkenden Fremdkräfte, wie z.B. Biegemomente, verbessert die Empfindlichkeit und verfügt über eine große Temperaturtoleranz.

Die Brücke besteht im Wesentlichen aus vier Dehnungsmessstreifen, die auf die zu überwachende Welle geklebt sind, und zwar in einer quadratischen Formation, die in einem Winkel von 45° zur Drehachse angeordnet ist. Wenn also ein Drehmoment auf die Welle aufgebracht wird, werden zwei Dehnungsmessstreifen auf Zug und zwei auf Druck gedehnt.

Ein auf dem Rotor montierter Ultra-Miniatur-Mikrocontroller, der von einer Induktionsspule gespeist wird, misst die Differenzwerte in jedem Dehnungsmessstreifen und überträgt sie digital über dieselbe Spule zurück an den Stator. Die Aufnehmer der Serie SGR510/520 verwenden dann modernste Dehnungsmessstreifen-Signalkonditionierungstechniken, um eine kostengünstige Drehmomentmesslösung mit hoher Bandbreite und hoher Überlastbarkeit zu bieten.

"Dieses Design verleiht dem TorqSense SGR510/520 mehrere bedeutende Vorteile gegenüber herkömmlichen Drehmomentsensoren", sagt Mark Ingham von Sensor Technology. "Erstens eliminiert es die Art von Rauschaufnahme und Signalverfälschung, die mit Schleifringen und anderen analogen Methoden zur Übertragung von Drehmomentdaten vom Rotor zum Stator verbunden sind

Mark erklärt, dass die Aufnahme von externem Rauschen in die Verdrahtung aufgrund des kurzen Abstands zwischen den DMS-Elementen und den Messkreisen des Rotors praktisch eliminiert wird. Außerdem reduziert die Mehrpunktkalibrierung jegliche Linearitätsfehler innerhalb des Sensors.

Er führt weiter aus, dass die große funktionale Überbereichsfähigkeit es ermöglicht, die Spitzen eines Drehmomentsignals ohne jegliche Beschneidung treu zu erfassen, wenn der Sensor in der Nähe seines vollen Nennwertes betrieben wird. Dies, kombiniert mit einer mechanischen Überlastfähigkeit von über 400%, macht den Drehmomentsensor der Serie SGR510/520 zu einer sehr robusten Drehmomentmesslösung.

Der Messbereich der SGR-Serie beträgt 1Nm bis 500Nm (Modelle bis 13000Nm sind in Kürze erhältlich), mit einer Genauigkeit von +/-0,1% und einer Auflösung von +/-0,01% des Messbereichsendwerts des Aufnehmers. Die digitale Übertragung zwischen Rotor und Stator schaltet alle zyklischen Schwankungen des Signals aufgrund der Wellendrehung aus und erzeugt eine digitale Abtastrate von 4000 Abtastwerten pro Sekunde.

Zu den weiteren Merkmalen gehören ein optionaler einstellbarer Filter für den gleitenden Mittelwert, ein Stromversorgungsbereich von 12VDC bis 32VDC, vom Benutzer konfigurierbare analoge Ausgangsspannungen, eine Auswahl an RS232-Kommunikationen, eine USB-Schnittstelle, eine CAN-Bus-Schnittstelle, ein externes Ethernet-Gateway und virtuelle LabView-Instrumente.

"Für eine einfache Bedienung gibt es eine eingebaute Testfunktion", sagt Mark, der das neue TorqSense SGR510/520 mit zusammenfasst: "Die meisten Drehmomentsensoren erfordern die Verwendung von Schleifringen, um Drehmomentmesswerte von der rotierenden Welle auf die statische Anzeige zu übertragen. Diese sind im Betrieb geräuschintensiv, langsam und umständlich einzurichten und als Verschleißteile nicht immer zuverlässig

"Unsere TorqSense-Baureihen arbeiten ohne Schleifringe und verwenden stattdessen berührungslose Signalübertragung, so dass diese Probleme auf einer grundlegenden Ebene gelöst werden. Die neue Serie SGR510/520 eignet sich für Drehmomentmessungen, Tests, Feedback-Regelung von Antriebsmechanismen und Prozesssteuerungsanwendungen