JN338智能数字式转矩转速传感器及其应用

摘　要：介绍了JN338智能数字式转矩转速传感器的特性参数和工作原理,该传感器使用两组旋转变压器实现了电源及信号的非接触传递，同时其信号输出为频率量。文中给出了基于JN338的智能转矩转速测量仪的硬件电路结构框图，同时指出了JN338的应用注意事项。

关键词：JN338；数字式；转矩转速传感器

１　概述

　　转矩传感器在电动机、发动机、发电机、风机、搅拌机、卷扬机、钻探机械等众多的旋转动力测试系统中及数控机械加工中心、自动机床等机电一体化设备中已获得广泛的应用。传统的转矩传感器通常采用电阻应变桥来检测转矩信号，并采用导电滑环来耦合电源输入及应变信号输出，由于导电滑环属于磨擦接触，因此不可避免地存在着磨损和发热，这样不但限制了旋转轴的转速及导电滑环的使用寿命，同时由于接触不可靠，也不可避免地会引起测量信号的波动及误差的增加。因此，如何在旋转轴上进行能源及信号的可靠耦合已成为转矩传感器最棘手的问题，而ＪＮ３３８数字式转矩转速传感器则巧妙地解决了这个问题。

　　ＪＮ３３８是北京三晶创业集团公司的产品，该传感器采用两组特殊环形旋转变压器来实现能源的输入及转矩信号的输出，从而解决了旋转动力传递系统中能源及信号可靠地在旋转部分与静止部分之间的传递问题。该传感器还可同时实现旋转轴转速的测量，从而可方便地计算出轴输出功率，因此，利用该传感器可实现转矩、转速及轴功率的多参数输出。

２　主要特性及参数

２．１ ＪＮ３３８的主要特性

　　ＪＮ３３８的主要特性如下：

　　●检测手段为应变电测技术；

　　●测量精度高信号检出、处理均用数字技术；

　　●抗干扰能力强，无需调零即可工作；

　　●可靠性高、信噪比高，工作寿命长；

　　●既可以测量静止扭矩，也可测量旋转转矩；

　　●能够测量稳态扭矩，也能测量过渡过程的动态转矩；

　　●无需反复调零即可连续测量正反转矩；

　　●无集流环、电刷等磨损件，可高速超长运行；
　　
　　●转矩信号的传递与是否旋转、转速大小及旋转方向无关；

　　●测量弹性体强度大，可承受１５０％过载；

　　●体积小，重量轻，安装方便，有套装式、卡装式、联轴式等多种安装方式；

　　●输出信号以频率形式给出，便于和计算机进行接口。

２．２ 传感器的主要技术参数

　　传感器的主要技术参数如表１所列，表２所列是该传感器产品的规格参数。

表1 JN338传感器主要技术参数

表2 传感器产品规格参考

２．３ 插座引脚及功能

　　ＪＮ３３８转矩转速传感器采用一只５脚的航空插座做电源输入及转矩转速信号输出，插座外形及引脚排列如图１所示。各引脚功能说明如下：

　　１脚：接地端；

　　２脚：＋１５Ｖ电源端；

　　３脚：－１５Ｖ电源端；

　　４脚：转速信号输出端；

　　５脚：转矩信号输出端。

３　工作原理

３．１ 转矩测量原理

　　该转矩传感器的检测敏感元件是电阻应变桥。将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上以组成应变电桥，只要向应变电桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号，然后将该应变信号放大，再经过压／频转换变成与扭应变成正比的频率信号。传感器的能源输入及信号输出是由两组带间隙的特殊环形旋转变压器承担的，因此可实现能源及信号的无接触传递。该应变传感器测量原理如图２所示。

　　在一段特制的弹性轴上粘贴专用的测扭应变片并组成电桥，以形成基础扭矩传感器，然后在轴上再固定能源环形旋转变压器的次级线圈、轴上印刷电路板和信号环旋转变压器的初级线圈。电路板上包含整流稳压电源、仪表放大电路及Ｖ／Ｆ变换电路。在传感器的外壳上固定着激磁电路、能源环形旋转变压器的初级线圈、信号环形变压器的次级线圈及信号处理电路。

　　传感器电路部分在工作时，由外部电源向传感器提供