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Reichweitenerweiterung für innovativen drahtlosen Drehmomentsensor

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Sensor Technology hat sein neues Sortiment an berührungslosen Drehmomentsensoren auf bis zu 13.000 Nm erweitert. Bei der Einführung des Sortiments Ende 2020 lag die größte Einheit bei 500 Nm.

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"Das Interesse an den neuen Sensoren hat uns sehr ermutigt", sagt Vertriebsleiter Mark Ingham. "Ursprünglich war geplant, mit den handelsüblichen Größen zu beginnen und nach und nach die größeren Sensoren einzuführen, aber das Interesse war so groß, dass wir die Nachfrage fast sofort befriedigen mussten."

Sensor Technology hat sich seit vielen Jahren auf die drahtlose Erfassung von Drehmomenten spezialisiert und bietet hauptsächlich Lösungen an, die auf der Erfassung akustischer Oberflächenwellen basieren. Die neuen Sensoren mit der Bezeichnung SGR510/520 verwenden jedoch eine Dehnungsmessstreifenbrücke mit vier Elementen.

"Die neuen Sensoren haben den Vorteil, dass sie plötzliche Spitzen in der Drehmomentbelastung genau messen und aufzeichnen können", erklärt Mark. "In der Vergangenheit wurden diese Daten von Anlagen- und Maschinenbetreibern in der Regel nicht benötigt, aber mit der Zunahme der automatisierten Dauerüberwachung werden sie immer wichtiger. Jede Drehmomentspitze kann unmittelbare Auswirkungen auf den Betrieb haben, während eine Reihe von Drehmomentspitzen auf ein beginnendes Problem hinweisen kann."

Das neue Design kompensiert auch alle externen Kräfte, wie z. B. Biegemomente, die unbeabsichtigt auf den Sensor einwirken, verbessert die Empfindlichkeit und hat eine große Temperaturtoleranz. Auch dies sind alles Eigenschaften, die in den letzten Jahren immer wünschenswerter geworden sind, da der Bedarf an ausgefeilten Modellen für die Betriebsleistung gestiegen ist

Bei der Anwendung werden die vier Dehnungsmessstreifen in einer quadratischen Anordnung im Winkel von 45° zur Drehachse auf die zu überwachende Welle geklebt. Wenn ein Drehmoment auf die Welle ausgeübt wird, werden zwei Dehnungsmessstreifen auf Zug und zwei auf Druck beansprucht, wobei die Differenz zwischen den Zug- und Druckwerten proportional zum Drehmoment in der Welle ist.

Ein Ultra-Miniatur-Mikrocontroller, der auf einem Rotor montiert ist und von einer Induktionsspule gespeist wird, misst die Differenzwerte in jedem Dehnungsmessstreifen und überträgt sie über dieselbe Spule digital an den Stator zurück. Modernste DMS-Signalkonditionierungstechniken werden dann verwendet, um die Rohdaten in präzise Drehmomentmessungen umzuwandeln. Dieser Aufbau bietet eine hohe Bandbreite, einen großen Übersteuerungsbereich und Überlasttoleranzen.

Der TorqSense SGR510/520 bietet mehrere bedeutende Vorteile gegenüber herkömmlichen Drehmomentsensoren. Er eliminiert die Art von Rauschaufnahme und Signalverfälschung, die mit Schleifringen und anderen analogen Methoden zur Übertragung von Drehmomentdaten vom Rotor zum Stator verbunden sind. Die Überbereichskapazität bedeutet, dass echte Überbereichswerte erfasst werden und nicht an der Obergrenze der Technologie "ausgereizt" werden, während die 400%ige mechanische Überlastgrenze in den allermeisten Anwendungen wahrscheinlich nicht überschritten wird.

Mark erklärt weiter: "Externe Störeinflüsse auf die Verdrahtung sind aufgrund des geringen Abstands zwischen den Dehnungsmessstreifen und den Messkreisen des Rotors praktisch ausgeschlossen. Außerdem werden durch die Mehrpunkt-Kalibrierung Linearitätsfehler innerhalb des Sensors reduziert."

Durch die Erweiterung des Messbereichs ist die SGR-Serie nun in Größen von 200mNm bis 13000Nm erhältlich. Alle Geräte haben eine Genauigkeit von +/-0,1 % und eine Auflösung von +/-0,01 % des vollen Messbereichs des Aufnehmers

Zu den weiteren Merkmalen gehören ein optionaler einstellbarer gleitender Mittelwertfilter, ein Stromversorgungsbereich von 12VDC bis 32VDC, vom Benutzer konfigurierbare analoge Ausgangsspannungen, eine Auswahl an RS232-Kommunikationsmöglichkeiten, eine USB-Schnittstelle, eine CAN-Bus-Schnittstelle, ein externes Ethernet-Gateway, TorqView-Software und virtuelle LabView-Instrumente.