扭矩传感器
发表时间：2024-02-19来源：未知
扭矩传感器是一种测量扭矩（扭转轴的力）的装置，扭矩传感器将扭矩施加到轴上时轴的微小扭转转换成扭矩并输出和显示。它用于各种需要扭矩测量的场合，例如生产线的扭矩管理和工业设备的性能评估。根据产品的不同，它也可能被称为扭矩计或扭矩计。关于名称的正确使用没有任何规则，但一般有以下用法：在本文中，无论如何使用，都会使用术语“扭矩传感器”。
扭矩传感器
内置于电动自行车、机器人等中的测量装置，利用检测到的扭矩来控制电机和机器人。
测量扭矩计驱动器等的紧固扭矩并通过显示器现场确认扭矩值的测量装置。
扭矩计
用于电机测试设备中评估电机扭矩的测量装置。
扭矩传感器的应用
使用扭矩传感器的一个熟悉的例子是电动辅助自行车。电动助力自行车使用扭矩传感器来检测人施加在踏板上的力（扭矩）。电机根据扭矩提供必要的辅助力，减轻踏板的负担。
扭矩传感器最常用的领域是工业应用。在工业应用中，它们主要用于质量控制和测试研究。
1. 质量控制
出于质量控制目的，主要用于以下情况：
突击检查
检查所制造的容器的盖子拧紧的程度。
定期检查
开始工作前，检查生产线上使用的电动螺丝刀是否在正常范围内运行。
2. 试验研究
出于实验研究目的，主要用于以下情况：
强度测量
测试 测量材料和零件的扭转强度。
电机性能评估
通过向电机施加负载来评估性能的测量。
测量机器的旋转扭矩
测量轮转印刷机等的滚筒扭矩以确定机器的最佳操作条件。
扭矩传感器原理
扭矩传感器按以下顺序检测扭矩。
扭转力（扭矩）施加到轴上。
扭矩会导致轴扭曲和应变。
测量轴的扭转/应变。
根据测量值计算施加到轴上的扭矩。
轴的扭转和扭曲被处理并作为电信号输出。许多扭矩传感器都配备了放大器，可放大电信号并将其输出到易于使用 A/D 转换器测量的值。有些扭矩传感器配有显示仪表，可以让您现场直观地检查扭矩值。
扭矩传感器的类型
测量轴扭转和应变的方法有多种，但目前实际使用的扭矩传感器常用以下四种方法。
1.应变式扭矩传感器
该方法使用应变仪来测量轴上的应变。应变计是一种传感器，用于测量电阻随膨胀和收缩而变化的应变。如图2所示，当向轴施加扭矩时，轴上会产生±45°方向的拉应力和压应力。使用应变仪测量该应力方向上的应变。
2.电容式扭矩传感器
该方法通过改变电容器的电容来测量轴应变。将两个电极放置在轴上，当轴扭曲时，电极的位置发生变化，从而测量变化的电容。
与应变片式相比，这种方法结构更简单，轴长度更短，广泛应用于机器人扭矩传感器。
3、磁致伸缩扭矩传感器
该方法通过线圈电感的变化来测量轴向应变。当扭转力施加到轴上时，磁导率（磁通通过的难易程度）会发生变化。这一原理称为逆磁致伸缩效应。磁致伸缩扭矩传感器具有放置在轴外部的线圈，并通过线圈的电感的变化来检测轴的磁导率的变化。
磁致伸缩扭矩传感器可以非接触式测量扭矩，并具有以下优点：
可以测量电机和发动机等旋转轴的扭矩。
由于无需将传感器连接到轴上，因此可以在不牺牲轴强度的情况下测量扭矩。
4. 光学扭矩传感器
该方法使用光学传感器来测量轴应变。如果轴扭曲或变形，发射器和接收器的位置就会移动，导致接收到的光量出现差异。接收到的光量的差异被转换为电信号并被检测为扭矩。
有关扭矩传感器的其他信息
内置扭矩传感器的产品
由于最近的技术发展，扭矩传感器变得越来越小，并且还出现了内置扭矩传感器的产品。在此介绍工业用内置扭矩传感器的产品。
1.扭矩传感器-内置电机
将电机、减速机、扭矩传感器组合在一起的产品。由于无需外部安装减速器或扭矩传感器，因此可以使装置变得更小。
由于可以使用扭矩传感器直接测量输出轴的扭矩，因此可以进行高精度的扭矩控制。这使得设备能够平稳运行并检测人体接触，从而使设备更安全。
2.机器人扭矩传感器
近年来，内置扭矩传感器的关节型机器人已经商业化。尤其是，内置扭矩传感器的机器人在协作机器人类别中呈上升趋势。当内置于协作机器人中时，如图 3 所示，它呈圆柱形并内置于机器人手臂中。
扭矩传感器检测机器人转轴的输出扭矩，控制机器人工作所需的推力和其他力，并检测与人或障碍物的接触。扭矩传感器是机器人执行更高级任务并在与人类相同的空间中协同工作的必要设备。该领域的扭矩传感器市场预计将继续增长。
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