کاربردهای سنسور گشتاور دینامیکی

سنسورهای گشتاور دینامیکی از اصل اندازه‌گیری الکتریکی کرنش برای تبدیل تغییر شکل ناشی از گشتاور به سیگنال‌های الکتریکی استفاده می‌کنند و بدین ترتیب امکان اندازه‌گیری دقیق گشتاور در تجهیزات چرخان قدرت را فراهم می‌آورند.

آمپر حسگر گشتاور دینامیکی که به عنوان سنسور گشتاور یا سنسور گشتاور بدون تماس نیز شناخته می‌شود، یک دستگاه دقیق برای اندازه‌گیری گشتاور، سرعت چرخشی و توان مکانیکی تجهیزات دارای حرکت چرخشی است. کاربردهای آن شامل آزمون تجهیزات دارای قدرت چرخشی مانند موتورها، موتورهای احتراقی و موتورهای جرقه‌ای؛ آزمون گشتاور و توان فن‌ها، پمپ‌ها، جعبه دندهها، و آچارهای گشتاورسنج؛ و همچنین حوزه‌هایی مانند لوکوموتیوهای راه‌آهن، خودروها، کشتی‌ها، ماشین‌آلات معدنی، سیستم‌های تصفیه فاضلاب، تولید ویسکومتر و صنایع فرآیندی می‌شود.

این سنسور از فناوری اندازه‌گیری الکتریکی کرنش‌سنج استفاده می‌کند و با استفاده از پل کرنش که از یک شفت الاستیک تشکیل شده است، کرنش پیچشی را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند و پس از تبدیل فشار به فرکانس، سیگنال‌های فرکانسی خروجی می‌دهد. محدوده اندازه‌گیری شامل محدوده استاندارد 0 تا 10,000 نیوتن‌متر است و قابل سفارش‌سازی تا 200,000 نیوتن‌متر می‌باشد، با خطای کمتر از 0.2% F.S. این دستگاه امکان اندازه‌گیری گشتاور در حالت‌های استاتیکی و دینامیکی را فراهم می‌کند و سیگنال‌های خروجی آن شامل فرکانس، جریان، ولتاژ و کمیت‌های دیجیتال است. ویژگی‌های آن عبارتند از: عدم نیاز به تنظیم صفر، قابلیت مقاومت بالا در برابر تداخل‌ها و ابعاد جمع‌وجور. انواع فناوری‌های اصلی شامل نوع کرنشی، نوع اختلاف فاز و نوع مغناطیس-الاستیک هستند.

در هنگام نصب، باید از تداخل الکترومغناطیسی قوی اجتناب شود و دمای محیط باید در محدوده 0 تا 60 درجه سانتی‌گراد حفظ شود. نگهداری نیازمند روغن‌کاری سالانه است و استفاده از اتصالات پینی صلب/انعطاف‌پذیر توصیه می‌شود تا دقت اندازه‌گیری بهبود یابد.

اصول کار
اصل اساسی حسگر گشتاور دینامیکی ها بر اساس فناوری اندازه‌گیری الکتریکی کرنش است. هنگامی که قطعات مکانیکی (مانند شفت‌ها) تحت گشتاور قرار می‌گیرند، دچار تغییر شکل جزئی می‌شوند که این امر باعث تغییر مقاومت در مقاومت‌های کرنشی می‌شود. مقاومت‌های کرنشی معمولاً روی شفت پیچشی سنسور نصب می‌شوند و می‌توانند به‌طور مستقیم گشتاور شفت را اندازه بگیرند. فرآیند به شرح زیر است:
- تشخیص توسط مقاومت کرنشی: سنسور حاوی یک یا چند مقاومت کرنشی است که در یک مدار پل (مانند پل وتستون) متصل شده‌اند و قادر به تشخیص دقیق تغییرات مقاومت ناشی از گشتاور هستند.
- تبدیل سیگنال: تغییرات مقاومت به سیگنال‌های ولتاژ متناظر تبدیل می‌شوند. این سیگنال‌ها سپس تقویت، فیلتر و پردازش می‌شوند تا یک سیگنال الکتریکی متناسب با گشتاور خروجی شوند.
- خروجی سیگنال: سیگنال خروجی می‌تواند به اشکال مختلفی مانند فرکانس، جریان یا ولتاژ باشد و دارای دقت بالا، پایداری خوب و عملکرد قوی در برابر تداخل است.

اجزای ساختاری
سنسورهای گشتاور دینامیکی عمدتاً از قسمت‌های زیر تشکیل شده‌اند:
- عنصر سنجش: این بخش هسته اصلی سنسور است که معمولاً از مواد با الاستیسیته و استحکام بالا ساخته می‌شود و می‌تواند تنش‌های قابل توجهی را بدون تغییر شکل دائمی تحمل کند.
- واحد پردازش سیگنال: این شامل تقویت‌کننده سیگنال، فیلتر و مبدل آنالوگ به دیجیتال است که سیگنال‌های ضعیف خروجی از گیج‌های کرنشی را پردازش می‌کنند.
- ماژول انتقال داده: این بخش سیگنال‌های پردازش‌شده را به تجهیزات نمایش یا ثبت ارسال می‌کند.

کاربردها
حسگر گشتاور دینامیکی این سنسورها به‌طور گسترده برای تشخیص گشتاور و توان در تجهیزات نیروی دوار مانند موتورهای الکتریکی، موتورها و موتورهای احتراق داخلی استفاده می‌شوند. این سنسورها در حوزه‌های متعددی از جمله صنعت خودرو، کشتی‌سازی، ماشین‌آلات معدنی و سیستم‌های تصفیه فاضلاب کاربرد دارند. همچنین در صنایع تولیدی و فرآیندی نقش مهمی ایفا می‌کنند و به بهبود کارایی و عملکرد تجهیزات کمک می‌کنند.

با توجه به معرفی اصول و ساختارها در بالا، مشخص است که حسگرهای گشتاور دینامیکی در صنعت مدرن اهمیت زیادی دارند و کاربردهای گسترده‌ای دارند.