转矩转速传感器基本知识

1 转矩测量原理 该转矩转速传感器的检测敏感元件是电阻应变桥。将的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上以组成应变电桥，只要向应变电桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号，然后将该应变信号放大，再经过压／频转换变成与扭应变成正比的频率信号。传感器的能源输入及信号输出是由两组带间隙的特殊环形旋转变压器承担的，因此可实现能源及信号的无接触传递。该应变传感器测量原理如图2所示。 在一段特制的弹性轴上粘贴的测扭应变片并组成电桥，以形成基础扭矩传感器，然后在轴上再固定能源环形旋转变压器的次级线圈、轴上印刷电路板和信号环旋转变压器的初级线圈。电路板上包含整流稳压电源、仪表放大电路及V／F变换电路。在传感器的外壳上固定着激磁电路、能源环形旋转变压器的初级线圈、信号环形变压器的次级线圈及信号处理电路。 传感器电路部分在工作时，由外部电源向传感器提供%26;#177;15V电源，激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波，经过TDA2003功率放大即产生交流激磁功率电源，通过能源环形旋转变压器从静止的初级线圈T1传递至旋转的次级线圈T2，  然后将得到的交流电源通过轴上的整流、滤波电路处理后变成%26;#177;5V的直流电源。再将该电源作为运算放大器AD822的工作电源，并由基准电源AD589与双运放AD822组成高精度稳压电源，以产生%26;#177;4．5V的精密直流电源，该电源既可作为应变电桥电源，又可作为仪表放大器及V／F转换器的工作电源。当弹性轴受扭时，应变桥检测到的mV级应变信号通过仪表放大器AD620将其放大成1．5 V%26;#177;1V的强信号，再通过V／F转换器LM331变换成频率信号，此信号通过信号环形旋转变压器，从旋转轴传递至静止的次级线圈，再经过传感器外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号输出。

2 转速测量原理 转矩转速传感器在旋转轴上安装着60条齿缝的测速轮，在传感器外壳上安装的一只由发光二极管及光敏三极管组成的槽型光电开关架，测速轮的每一个齿将发光二极管的光线遮挡住时，光敏三极管就输出一个高电平，当光线通过齿缝射到光敏管的窗口时，光敏管就输出一个低电平，旋转轴每转一圈就可得到60个脉冲，因此，每秒钟检测到的脉冲数恰好等于每分钟的转速值。

3 轴输出功率 轴输出功率可由转矩传感器输出的转矩及转速值经运算后得到，计算公式为： p＝MN／9550 式中，P为轴输出功率（kW）；M为转矩（N．M）； N为转速（r／min）。

4 转矩转速传感器信号输出 JN338转矩传感器信号输出形式如下： ●零转矩：10kHz%26;#177;50Hz； ●正向旋转满量程：15kHz%26;#177;50Hz； ●反向旋转满量程：5kHz%26;#177;50Hz； ●信号幅值：0～8V；负载电流：40mA。 在有效的量程范围内，传感器的转矩频率输出与对应的转矩值基本上成线性关系，实际应用中，如果测量准确度要求不超过标称值，一般不需要通过逐段参数标定来完成计算。 ●转矩输出 下面给出转矩测量计算公式： 正向转矩输出值为：Mp＝N（f－f0）／（fp－f0） 反向转矩输出值为：Mr＝N（f0－f）／（f0－fr） 上两式中：Mp：正向转矩；Mr：反向转矩；N：转矩满量程；fp：正向满量程输出频率值（kHz）；fr：反向满量程输出频率值（kHz）；f：实测转矩输出频率值。 ●转速输出 该装置的转速输出值为： N＝60f／z 式中，N为转速（r／min）；f为实测转速输出频率值（kHz）；Z为传感器测速齿数，这里Z取60。