數(shù)字式轉(zhuǎn)速傳感器：JN338智能數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器設(shè)計
１ 概述
轉(zhuǎn)矩傳感器在電動機、發(fā)動機、發(fā)電機、風(fēng)機、攪拌機、卷揚機、鉆探機械等眾多的旋轉(zhuǎn)動力測試系統(tǒng)中及數(shù)控機械加工中心、自動機床等機電一體化設(shè)備中已獲得廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩傳感器通常采用電阻應(yīng)變橋來檢測轉(zhuǎn)矩信號，并采用導(dǎo)電滑環(huán)來耦合電源輸入及應(yīng)變信號輸出，由于導(dǎo)電滑環(huán)屬于磨擦接觸，因此不可避免地存在著磨損和發(fā)熱，這樣不但限制了旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速及導(dǎo)電滑環(huán)的使用壽命，同時由于接觸不可靠，也不可避免地會引起測量信號的波動及誤差的增加。因此，如何在旋轉(zhuǎn)軸上進行能源及信號的可靠耦合已成為轉(zhuǎn)矩傳感器最棘手的問題，而ＪＮ３３８數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器則巧妙地解決了這個問題。
ＪＮ３３８是北京三晶創(chuàng)業(yè)集團公司的產(chǎn)品，該傳感器采用兩組特殊環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器來實現(xiàn)能源的輸入及轉(zhuǎn)矩信號的輸出，從而解決了旋轉(zhuǎn)動力傳遞系統(tǒng)中能源及信號可靠地在旋轉(zhuǎn)部分與靜止部分之間的傳遞問題。該傳感器還可同時實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的測量，從而可方便地計算出軸輸出功率，因此，利用該傳感器可實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及軸功率的多參數(shù)輸出。
２ 主要特性及參數(shù)
2.1 JN338的主要特性
JN338的主要特性如下：
●檢測手段為應(yīng)變電測技術(shù)；
●測量精度高信號檢出、處理均用數(shù)字技術(shù)；
●抗干擾能力強，無需調(diào)零即可工作；
●可靠性高、信噪比高，工作壽命長；
●既可以測量靜止扭矩，也可測量旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；
●能夠測量穩(wěn)態(tài)扭矩，也能測量過渡過程的動態(tài)轉(zhuǎn)矩；
●無需反復(fù)調(diào)零即可連續(xù)測量正反轉(zhuǎn)矩；
●無集流環(huán)、電刷等磨損件，可高速超長運行；
●轉(zhuǎn)矩信號的傳遞與是否旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速大小及旋轉(zhuǎn)方向無關(guān)；
●測量彈性體強度大，可承受150%過載；
●體積小，重量輕，安裝方便，有套裝式、卡裝式、聯(lián)軸式等多種安裝方式；
●輸出信號以頻率形式給出，便于和計算機進行接口。
２．２ 傳感器的主要技術(shù)參數(shù)
傳感器的主要技術(shù)參數(shù)如表１所列
表1 JN338傳感器主要技術(shù)參數(shù)
轉(zhuǎn)矩準確度 >0.5% 過載能力 150%F.S 絕緣電阻 ≥200MΩ 工作溫度 -20～60℃ 重復(fù)性 ≤0.5%F.S 滯后 ≤0.5%F.S 線性 ≤0.5%F.S 相對濕度 ≤90%RH
2.3插座引腳及功能
JN338轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器采用一只５腳的航空插座做電源輸入及轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速信號輸出，插座外形及引腳排列如圖１所示。各引腳功能說明如下：
１腳：接地端；
２腳：＋１５Ｖ電源端；
３腳：－１５Ｖ電源端；
４腳：轉(zhuǎn)速信號輸出端；
５腳：轉(zhuǎn)矩信號輸出端。
３工作原理
３.1轉(zhuǎn)矩測量原理
該轉(zhuǎn)矩傳感器的檢測敏感元件是電阻應(yīng)變橋。將專用的測扭應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘貼在被測彈性軸上以組成應(yīng)變電橋，只要向應(yīng)變電橋提供電源即可測得該彈性軸受扭的電信號，然后將該應(yīng)變信號放大，再經(jīng)過壓／頻轉(zhuǎn)換變成與扭應(yīng)變成正比的頻率信號。傳感器的能源輸入及信號輸出是由兩組帶間隙的特殊環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器承擔(dān)的，因此可實現(xiàn)能源及信號的無接觸傳遞。該應(yīng)變傳感器測量原理如圖２所示。
在一段特制的彈性軸上粘貼專用的測扭應(yīng)變片并組成電橋，以形成基礎(chǔ)扭矩傳感器，然后在軸上再固定能源環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器的次級線圈、軸上印刷電路板和信號環(huán)旋轉(zhuǎn)變壓器的初級線圈。電路板上包含整流穩(wěn)壓電源、儀表放大電路及Ｖ／Ｆ變換電路。在傳感器的外殼上固定著激磁電路、能源環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器的初級線圈、信號環(huán)形變壓器的次級線圈及信號處理電路。
傳感器電路部分在工作時，由外部電源向傳感器提供±１５Ｖ電源，激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生４００Ｈｚ的方波，經(jīng)過ＴＤＡ２００３功率放大即產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過能源環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器從靜止的初級線圈Ｔ１傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級線圈Ｔ２，然后將得到的交流電源通過軸上的整流、濾波電路處理后變成±５Ｖ的直流電源。再將該電源作為運算放大器ＡＤ８２２的工作電源，并由基準電源ＡＤ５８９與雙運放ＡＤ８２２組成高精度穩(wěn)壓電源，以產(chǎn)生±４．５Ｖ的精密直流電源，該電源既可作為應(yīng)變電橋電源，又可作為儀表放大器及Ｖ／Ｆ轉(zhuǎn)換器的工作電源。當彈性軸受扭時，應(yīng)變橋檢測到的ｍＶ級應(yīng)變信號通過儀表放大器ＡＤ６２０將其放大成１．５Ｖ±１Ｖ的強信號，再通過Ｖ／Ｆ轉(zhuǎn)換器ＬＭ３３１變換成頻率信號，此信號通過信號環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器，從旋轉(zhuǎn)軸傳遞至靜止的次級線圈，再經(jīng)過傳感器外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號輸出。
３.2轉(zhuǎn)速測量原理
轉(zhuǎn)矩傳感器在旋轉(zhuǎn)軸上安裝著６０條齒縫的測速輪，在傳感器外殼上安裝的一只由發(fā)光二極管及光敏三極管組成的槽型光電開關(guān)架，測速輪的每一個齒將發(fā)光二極管的光線遮擋住時，光敏三極管就輸出一個高電平，當光線通過齒縫射到光敏管的窗口時，光敏管就輸出一個低電平，旋轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)一圈就可得到６０個脈沖，因此，每秒鐘檢測到的脈沖數(shù)恰好等于每分鐘的轉(zhuǎn)速值。
３.3 軸輸出功率
軸輸出功率可由轉(zhuǎn)矩傳感器輸出的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速值經(jīng)運算后得到，計算公式為：
ｐ＝ＭＮ／９５５０
式中，Ｐ為軸輸出功率（ｋＷ）；Ｍ為轉(zhuǎn)矩（Ｎ．Ｍ）；
Ｎ為轉(zhuǎn)速（ｒ／ｍｉｎ）．
３．４ 轉(zhuǎn)矩傳感器信號輸出
ＪＮ３３８轉(zhuǎn)矩傳感器信號輸出形式如下：
●零轉(zhuǎn)矩：１０ｋＨｚ±５０Ｈｚ；
●正向旋轉(zhuǎn)滿量程：１５ｋＨｚ±５０Ｈｚ；
●反向旋轉(zhuǎn)滿量程：５ｋＨｚ±５０Ｈｚ；
●信號幅值：０～８Ｖ；負載電流：４０ｍＡ。
在有效的量程范圍內(nèi)，傳感器的轉(zhuǎn)矩頻率輸出與對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩值基本上成線性關(guān)系，實際應(yīng)用中，如果測量準確度要求不超過標稱值，一般不需要通過逐段參數(shù)標定來完成計算。
●轉(zhuǎn)矩輸出
下面給出轉(zhuǎn)矩測量計算公式：
正向轉(zhuǎn)矩輸出值為：Ｍｐ＝Ｎ（ｆ－ｆ０）／（ｆｐ－ｆ０）
反向轉(zhuǎn)矩輸出值為：Ｍｒ＝Ｎ（ｆ０－ｆ）／（ｆ０－ｆｒ）
上兩式中：Ｍｐ：正向轉(zhuǎn)矩；Ｍｒ：反向轉(zhuǎn)矩；Ｎ：轉(zhuǎn)矩滿量程；ｆｐ：正向滿量程輸出頻率值（ｋＨｚ）；ｆｒ：反向滿量程輸出頻率值（ｋＨｚ）；ｆ：實測轉(zhuǎn)矩輸出頻率值。
●轉(zhuǎn)速輸出
該裝置的轉(zhuǎn)速輸出值為：
Ｎ＝６０ｆ／ｚ
式中，Ｎ為轉(zhuǎn)速（ｒ／ｍｉｎ）；ｆ為實測轉(zhuǎn)速輸出頻率值（ｋＨｚ）；Ｚ為傳感器測速齒數(shù)，這里Ｚ取６０。
轉(zhuǎn)矩值與輸出頻率值的對應(yīng)曲線如圖３所示。
４ 具體應(yīng)用
4.1 應(yīng)用電路設(shè)計
由于ＪＮ３３８的輸出為頻率量的數(shù)字信號，故該傳感器可方便地與計算機或單片機接口。與計算機進行接口需擴展一塊基于ＩＳＡ總線或ＰＣＩ總線的多通道定時／計數(shù)器板卡，如“中泰” 光隔定時計數(shù)器板卡ＰＣ－６５０３、ＰＣ－６５０８等。圖４給出了與單片機接口構(gòu)成的智能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀的硬件電路結(jié)構(gòu)框圖。圖中，ＪＮ３３８轉(zhuǎn)矩傳感器輸出的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速信號經(jīng)光耦隔離后送入單片機的Ｔ０、Ｔ１計數(shù)器，然后由Ｔ０和Ｔ１完成測頻計數(shù)功能，秒脈沖閘門由Ｔ２提供。這其中光耦的作用，一是電平轉(zhuǎn)換，把轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速信號電平轉(zhuǎn)換成ＴＴＬ電平，二是提高單片機的抗干擾能力并保護單片機。
由單片機完成相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速值的運算后，即可將轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及軸功率等參數(shù)保存并顯示輸出。本系統(tǒng)以ＡＴ８９Ｃ５２單片機為核心由ＩＭＰ８１３Ｌ構(gòu)成電源監(jiān)控及看門狗電路以提高系統(tǒng)工作的可靠性，系統(tǒng)中擴展了一片Ｉ２Ｃ總線串行鐵電存儲器ＦＭ２４２５６，它的主要作用是存儲參數(shù)設(shè)定值及采集的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速值。內(nèi)含ＧＢ２３１２中文漢字庫的圖形點陣液晶顯示模塊ＯＣＭＪ４Ｘ８Ｃ可用于構(gòu)成中文人機顯示界面，ＩＣＬ２３２的作用是將單片機的ＴＴＬ電平轉(zhuǎn)換為ＲＳ－２３２電平，以便于和上位計算機進行通信。
4.2 安裝使用注意事項
安裝使用ＪＮ３３８傳感器時應(yīng)注意以下幾點
（１）應(yīng)使用兩組聯(lián)軸器將傳感器安裝在動力源和負載之間；
（２）建議使用撓性、彈性或方向聯(lián)軸器，以保證同心度小于０.１；
（３）動力及負載必須固定牢靠以避免振動；
（４）應(yīng)將傳感器的基座與設(shè)備的基座固定牢靠，中心高度需調(diào)節(jié)合適，并應(yīng)避免產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩。
５ 結(jié)束語
JN388數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器是一種采用磁場耦合來傳遞能源及信號的新型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，該傳感器取消了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)矩傳感器滑環(huán)結(jié)構(gòu)并采用數(shù)字式輸出，因而具有體積小、重量輕、安裝簡單方便、微機化測量接口簡單方便等特點，是一種具有廣泛發(fā)展前景的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器。
1
數(shù)字式轉(zhuǎn)速傳感器：XJP
XJP-02B轉(zhuǎn)速數(shù)字顯示儀轉(zhuǎn)速傳感器
XJP-02B轉(zhuǎn)速數(shù)字顯示儀轉(zhuǎn)速傳感器主要為鐵路高速列車防滑系統(tǒng)配套。具有輸出幅值大，工作溫度范圍寬，抗振性好等優(yōu)點，故適用范圍較廣，配用其它二次儀表也十分方便。 替代德國KNORR公司的G13防滑轉(zhuǎn)速傳感器。是高性價比、用途廣泛的通用轉(zhuǎn)速傳感器，用于導(dǎo)磁性物體的轉(zhuǎn)速測量，采用非接觸式測量方式。傳感器內(nèi)部由磁鋼、軟磁銜鐵和線圈組成。其基本測量原理是磁場（磁力線）由磁鐵發(fā)出，通過銜鐵和線圈，當有導(dǎo)磁物體靠近或遠離時線圈中磁通量發(fā)生變化,線圈感應(yīng)出電動勢的變化,線圈內(nèi)軸上測速齒輪),感應(yīng)與轉(zhuǎn)速成比例的頻率信號；如果是漸開線齒輪,感應(yīng)電壓則是正弦波。信號幅值大小與轉(zhuǎn)速成正比,與探頭端面和齒頂間間隙大小成反比。
□ 主要技術(shù)指標
工作頻率：10～3500Hz
允許工作電源：DC 12～30V
額定工作電壓：DC 14V
檢測齒輪模數(shù)：m≥1.5
測量距離：0.9±0.5mm
輸出信號：矩形波
高電平≥9.5V
低電平≤4.5V
負載電阻：≥2.2 Kω
絕緣強度：500V
環(huán)境溫度：-40 ～ +85℃
外形尺寸：φ16×103mm
重 量：250g
傳感器的安裝：將傳感器插入安裝支架內(nèi)，保證測速頭與測速齒輪間距為0.5～1.0mm之間，擰緊緊固螺母。
注意：傳感器的測速頭與齒輪的間距對于測量的精que度有很重要的影響，請確保安裝間距在規(guī)定的范圍內(nèi)。
使用注意事項：
1 . 傳感器在運輸及安裝過程中，應(yīng)盡量避免不必要的振動和沖擊，尤其避免橫向振動和沖擊。
2. 感器輸出為2芯屏蔽線，輸出端均為浮地，對外殼絕緣。
3. 注意傳感器工作方向，不要安裝錯誤。
數(shù)字式轉(zhuǎn)速傳感器：數(shù)字式轉(zhuǎn)速傳感器的分類及評述
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數(shù)字式轉(zhuǎn)速傳感器：智能數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器 規(guī)格型號sgdn-5,0.5-5N.m
智能數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器 規(guī)格型號sgdn-5,0.5-5N.m
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智能數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器 規(guī)格型號sgdn-5,0.5-5N.m
恒剛廠家生產(chǎn)的智能數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器也叫高精度馬達轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量裝置、動態(tài)電機扭力測試儀等；智能數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器應(yīng)用范圍十分廣泛，機器人扭力傳感器，可用于拖拉機、汽車、飛機、各種船舶、礦山機械中進行對扭矩的測量，可用于污水處理系統(tǒng)的扭矩測量和功率的測量，還廣泛應(yīng)用到工業(yè)和流程工業(yè)中，也用各種旋轉(zhuǎn)動力設(shè)備輸出扭矩及功率的檢測。
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智能數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器圖片
智能數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器規(guī)格型號
產(chǎn)品型號
(Model)
測量范圍
（N.m）
分度值
（N）
外形尺寸
（mm）
重量
（KG）
SGDN-5
0.5-5
0.0001
188X100x108
5
SGDN-10
1-10
0.001
SGDN-20
2-20
0.001
SGDN-50
5-50
0.001
SGDN-100
10-100
0.01
SGDN-200
20-200
0.01
209X100x126
7
SGDN-500
50-500
0.01
238X100x136
10
SGDN-1000
100-1000
0.1
275X120x140
12
SGDN-2000
200-2000
0.1
298X120x154
15
SGDN-5000
500-5000
0.1
356X180x180
21
智能數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器特點：
1.信號輸出波形方波幅度可選5V/12V。
2.通電即可進入工作狀態(tài)，勿需預(yù)熱過程。
3.檢測精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾性強。
4.可任意位置，任意方向安裝。
5.不需反復(fù)調(diào)零即可連續(xù)測量正反扭力。
6.能源及信號非接觸傳遞，傳遞信號時與是否旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向無關(guān)。
7.可以傳遞禁止扭力信號、旋轉(zhuǎn)扭力信號、動態(tài)扭力信號、靜態(tài)扭力信號。
8.傳感器可脫離二次儀表立使用，只要按需供電即可輸出阻抗與扭力 成正比的等方波或脈沖波頻率信號；或者電壓、電流信號。
9.由于變壓器感應(yīng)供電，且沒有集流環(huán)等磨損件，故可以高轉(zhuǎn)速長期工作，廣泛應(yīng)用于電機、發(fā)電機、減速機、柴油機的扭力監(jiān)測。
智能數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器主要功能：
可檢測動力機械輸出的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率。如電機、內(nèi)燃機、液（氣）壓馬達、曳引機、石油鉆機等。
可檢測傳動機械輸入、輸出的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率、效率。如減變速機、電動閥門、離合器等。
可檢測鋼性傳動件的可承受轉(zhuǎn)矩。如石油鉆機鉆桿、煤礦山體固定錨桿等。
可檢測制動機械的制動轉(zhuǎn)矩。如制動器、失電保護器、汽車渦流減速器、吊車減速器、剎車等。
可檢測旋轉(zhuǎn)工作機械需要的轉(zhuǎn)矩、功率。如發(fā)電機、水泵、風(fēng)扇、攪拌機等。可檢測運動付摩擦轉(zhuǎn)矩。如汽車傳動球頭與球頭座、船舶尾軸與尾軸套、滾珠絲杠與螺母等。
智能數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器運輸、安裝、使用與操作：
設(shè)備在運輸過程中嚴禁淋雨、倒置和沖擊。設(shè)備運輸安裝使用過程中嚴禁吊、拉、壓、撬、撞擊傳感器。設(shè)備應(yīng)安裝在干燥通風(fēng)、無腐蝕氣體存在的廠房中。設(shè)備安裝牢固，要有可靠接地。設(shè)備主軸不能承受徑向力，同軸度要求誤差不超過0.05mm，使用有補償間隙的柔性聯(lián)軸節(jié)。設(shè)備專線供電，以防干擾。設(shè)備周圍不得有強磁場干擾源。設(shè)備由專業(yè)操作人員按照分類說明書設(shè)定儀表參數(shù)并操作，非專業(yè)人員不得操作。設(shè)備出廠精度已經(jīng)標定，非專業(yè)人員不得調(diào)整標定精度的按鍵和旋鈕，否則會造成精度偏差，需返回重新標定。
智能數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器使用環(huán)境：
環(huán)境溫度不超過40℃。海拔高度不超過2500m。當環(huán)境溫度為20℃時，相對濕度不大于85%。
智能數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器應(yīng)用場景
恒剛服務(wù)：
恒剛服務(wù)原則：恒剛的測力計儀器產(chǎn)品保修期均為一十二個月，在保修期內(nèi)供方將免費維修和更換屬質(zhì)量原因造成的零部件損壞，保修期外零部件的損壞，提供的配件只收成本費，由需方人為因素造成的設(shè)備損壞，供方維修或提供的配件均按成本價計。
恒剛服務(wù)目標：服務(wù)質(zhì)量贏得用戶滿意，
恒剛服務(wù)宗旨：快速、果斷、準確、周到、徹底，
我司還有其他產(chǎn)品：彈簧測力計 工地電動扳手 微型壓力計 測扳手扭矩的檢測儀 手推式表盤拉力測試儀 紐扣拉力測試儀 各種扭力扳手規(guī)格型號 安裝電動扭力扳手 數(shù)字測力計 電子式推拉力計 壓力測力計 便攜式推拉力計 電子拉力計 遙控拉力計 測拉力的儀器 鋼筋緊固數(shù)顯扭力扳手 工地電動扳手 數(shù)顯推拉力計 大量程推拉力計 數(shù)顯拉力表 帶顯示的扭矩扳手 高精度數(shù)顯扭力扳手 端子拉力測試儀
智能數(shù)字式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器 規(guī)格型號sgdn-5,0.5-5N.m
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