การประยุกต์ใช้เซนเซอร์แรงบิดแบบไดนามิก

เซนเซอร์แรงบิดแบบไดนามิกใช้หลักการวัดค่าความเครียดทางไฟฟ้า โดยแปลงการเปลี่ยนรูปร่างที่เกิดจากแรงบิดให้กลายเป็นสัญญาณไฟฟ้า จึงสามารถวัดแรงบิดในอุปกรณ์ขับเคลื่อนที่หมุนได้อย่างแม่นยำ

A เซนเซอร์แรงบิดแบบไดนามิก , หรือที่รู้จักกันในชื่อเซ็นเซอร์แรงบิด หรือเซ็นเซอร์แรงบิดแบบไม่สัมผัส เป็นเครื่องมือความแม่นยำสูงที่ใช้วัดแรงบิด ความเร็วในการหมุน และกำลังเชิงกลของอุปกรณ์ขับเคลื่อนที่หมุนได้ การประยุกต์ใช้งานครอบคลุมการทดสอบอุปกรณ์ขับเคลื่อนที่หมุนได้ เช่น มอเตอร์ เครื่องยนต์ และเครื่องยนต์เผาไหม้ภายใน การทดสอบแรงบิดและกำลังของพัดลม ปั๊ม กล่องเกียร์ และกุญแจแรงบิด รวมถึงสาขาอื่นๆ เช่น รถไฟ รถยนต์ เรือ เครื่องจักรทำเหมือง ระบบบำบัดน้ำเสีย การผลิตวิสโคเมเตอร์ และอุตสาหกรรมกระบวนการ

เซนเซอร์ตัวนี้ใช้เทคโนโลยีการวัดไฟฟ้าแบบสเตรนเกจ โดยแปลงแรงเครียดบิดเป็นสัญญาณไฟฟ้าผ่านสะพานสเตรนที่ประกอบด้วยเพลาอิลาสติก จากนั้นจะส่งออกสัญญาณความถี่หลังจากการแปลงความดันเป็นความถี่ ช่วงการวัดครอบคลุมช่วงมาตรฐาน 0–10,000 นิวตัน-เมตร และสามารถปรับแต่งได้สูงสุดถึง 200,000 นิวตัน-เมตร โดยมีค่าคลาดเคลื่อนไม่เกิน 0.2% F.S. รองรับการวัดแรงบิดทั้งแบบสถิตและแบบพลวัต สัญญาณขาออกประกอบด้วยความถี่ กระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า และปริมาณเชิงดิจิทัล มีคุณสมบัติไม่จำเป็นต้องปรับศูนย์ ทนทานต่อสัญญาณรบกวนได้ดี และมีขนาดกะทัดรัด ประเภทเทคโนโลยีหลัก ได้แก่ แบบสเตรน แบบผลต่างเฟส และแบบแมกเนโตอีลาสติก

ในระหว่างการติดตั้ง จำเป็นต้องหลีกเลี่ยงสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความเข้มข้น และควรควบคุมอุณหภูมิแวดล้อมให้อยู่ในช่วง 0–60°C การบำรุงรักษารายปีต้องมีการหล่อลื่น และแนะนำให้ใช้ข้อต่อแบบพินแข็ง/ยืดหยุ่น เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการวัด

หลักการทำงาน
หลักการทำงานหลักของ เซนเซอร์แรงบิดแบบไดนามิก s ใช้เทคโนโลยีการวัดไฟฟ้าจากแรงเครียด เมื่อชิ้นส่วนกลไก (เช่น เพลา) ถูกกระทำด้วยแรงบิด จะเกิดการเปลี่ยนรูปร่างเล็กน้อย ซึ่งทำให้ความต้านทานของเกจวัดแรงเครียดเปลี่ยนไป เกจวัดแรงเครียดมักจะติดตั้งอยู่บนเพลาหมุนของเซ็นเซอร์ และสามารถวัดแรงบิดของเพลาได้โดยตรง ขั้นตอนการทำงานมีดังนี้:
- การตรวจจับด้วยเกจวัดแรงเครียด: เซ็นเซอร์มีเกจวัดแรงเครียดหนึ่งตัวหรือมากกว่า ซึ่งเชื่อมต่อในวงจรสะพาน (เช่น สะพานวีทสโตน) ที่สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานที่เกิดจากแรงบิดได้อย่างแม่นยำ
- การแปลงสัญญาณ: การเปลี่ยนแปลงของความต้านทานจะถูกแปลงเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่สัมพันธ์กัน สัญญาณเหล่านี้จะถูกขยาย กรอง และประมวลผลเพื่อส่งออกเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่สัมพันธ์กับแรงบิด
- การส่งออกสัญญาณ: สัญญาณขาออกสามารถอยู่ในรูปแบบต่าง ๆ เช่น ความถี่ กระแสไฟฟ้า หรือแรงดันไฟฟ้า โดยมีลักษณะเด่นคือความแม่นยำสูง ความเสถียรดี และมีความสามารถในการต้านทานสัญญาณรบกวนได้ดี

ส่วนประกอบโครงสร้าง
เซ็นเซอร์วัดแรงบิดแบบไดนามิกประกอบด้วยส่วนต่าง ๆ หลัก ๆ ดังต่อไปนี้:
- องค์ประกอบการตรวจจับ: ซึ่งเป็นส่วนหลักของเซ็นเซอร์ โดยทั่วไปทำจากวัสดุที่มีความยืดหยุ่นสูงและแข็งแรง สามารถทนต่อแรงเครียดได้มากโดยไม่เกิดการเปลี่ยนรูปอย่างถาวร
- หน่วยประมวลผลสัญญาณ: ประกอบด้วยตัวขยายสัญญาณ ตัวกรอง และตัวแปลงสัญญาณจากอนาล็อกเป็นดิจิทัล ซึ่งทำหน้าที่ประมวลผลสัญญาณอ่อนที่ออกมาจากเกจวัดแรงดึง (strain gauges)
- โมดูลการส่งข้อมูล: ทำหน้าที่ส่งสัญญาณที่ผ่านการประมวลผลแล้วไปยังอุปกรณ์แสดงผลหรือบันทึกข้อมูล

Applications
เซนเซอร์แรงบิดแบบไดนามิก มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายในการตรวจวัดแรงบิดและกำลังในอุปกรณ์ขับเคลื่อนที่หมุน เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องยนต์ และเครื่องยนต์สันดาปภายใน เหมาะสำหรับใช้ในหลายสาขา เช่น อุตสาหกรรมยานยนต์ การเดินเรือ เครื่องจักรในงานเหมืองแร่ และระบบบำบัดน้ำเสีย นอกจากนี้ยังมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมการผลิตและอุตสาหกรรมกระบวนการต่าง ๆ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและการทำงานของอุปกรณ์

จากคำอธิบายข้างต้นเกี่ยวกับหลักการและโครงสร้าง จะเห็นได้ชัดว่าเซ็นเซอร์แรงบิดแบบไดนามิกมีความสำคัญในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ และมีการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวาง