電阻應變式的動態扭矩傳感器及解決技術方案

2019-01-02

動態扭矩傳感器原理


一、電阻應變式動態扭矩傳感器:傳感器扭矩測量采用應變電測技術。在彈性軸上粘貼電阻應變計組成測量電橋,當彈性軸受扭矩產生微小變形後引起電橋電阻值變化,應變電橋電阻的變化轉變為電信號的變化從而實現扭矩測量。傳感器就完成如下的信息轉換: 傳感器由彈性軸、測量電橋、儀器用放大器、接口電路組成。彈性軸是敏感元件,在45度和135度的方向上產生大壓應力和拉應力,這個時候承受的主應力和剪應力相等,其計算公式為: 式中τ—主應力,此時與σ相等Wp—軸截麵極矩測量電橋可以采用半導體電阻應變片,並將它們接成差動全橋,其輸出電壓正比於扭轉軸所受的扭矩。 應變片的電阻R1=R2=R3=R4=R0,可以得到下麵的式子: 式中, E-軸材料的彈性模量 u-電橋的供電電壓 S-電阻應變片的靈敏度係數放大電路采用儀器用放大電路,它由專用儀器用放大電路構成,也有三隻單運放電路組合而成,放大倍數為K,放大後的電壓V為: 為了使一起具有高精度,必須使靈敏度係數 為常數。

 

在電阻應變式的動態扭矩傳感器中,需要解決的技術關鍵是:

 (1)、彈性軸的工作區域不應該大於彈性區域的1/3,且取初始段。為了將遲滯誤差減低到底,按照超載能力指數選取大的軸徑。 

(2)、采用LM型矽擴散力敏全橋應變片,較好的敏感性,很小的非線形度

(3)、采用高精度的穩壓電源。

 

二、非接觸式動態扭矩傳感器:

       非接觸式動態扭矩傳感器的典型結構。輸入軸和輸出軸由扭杆連接起來,輸入軸上有花鍵,輸出軸上有鍵槽。當扭杆受方向盤的轉動力矩作用發生扭轉時,輸入軸上的花鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對位置就被改變了。花鍵和鍵槽的相對位移改變量等於扭轉杆的扭轉量,使得花鍵上的磁感強度改變,磁感強度的變化,通過線圈轉化為電壓信號。信號的高頻部分由檢測電路濾波,僅有扭矩信號部分被放大。非接觸扭矩傳感器由於采用的是非接觸的工作方式,因而壽命長、可靠性高,不易受到磨損、有更小的延時、 受軸的偏轉和軸向偏移的影響更小,現在已經廣泛用於轎車和輕型車中,是EPS傳感器的主流產品

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