Tork sensörü nedir, nasıl çalışır?

Değerli meslektaşlarımız merhaba,

Tork sensörü, bir milin veya sabit bağlantının taşıdığı döndürme momentini ölçerek elektriksel sinyale dönüştüren cihazdır. Tork transdüseri olarak da adlandırılır; göstergeyle birlikte kullanılan ölçüm düzenine torkmetre denebilir. Temel ölçüm birimi newton-metre (N·m)dir. Sensörün görevi yalnızca dönmeyi görmek değil, ne kadar döndürme etkisi aktarıldığını belirlemektir.

Mil dönerken yük değişirse ne olur?

Şemada devir sabit tutulurken yük 20–80 N·m arasında değişir. Alt ortadaki çizgiler, ölçüm elemanının iki uç kesiti arasındaki burulmayı büyüterek gösterir; gerçek cihazdaki deformasyon çok küçüktür. Sağdaki gösterge, örnek bir 0–100 N·m → 4–20 mA ölçeğidir: 20 N·m için 7,2 mA, 80 N·m için 16,8 mA elde edilir. Başlat düğmesi çevrimi yeniden başlatır; Durdur görüntüyü bulunduğu durumda bırakır.

Tork, elektrik sinyaline nasıl dönüşür?

Yaygın ölçüm yönteminde, elastik ölçüm elemanı tork altında çok az burulur. Üzerindeki gerinim ölçerler (strain gauge) bu şekil değişimini elektrik direncindeki değişime dönüştürür. Wheatstone köprüsü bu küçük farkı ölçülebilir gerilim olarak ortaya çıkarır. Aynı temel yaklaşım yük hücrelerinde de kullanılır; ancak tork sensörünün mekanik yapısı burulma momentine göre tasarlanır.

Sinyal şartlandırıcı, köprü çıkışını yükseltir ve kullanılabilir ölçüm sinyaline çevirir. Çıkış; modele göre mV/V, ±10 V, frekans veya dijital veri olabilir. 0–10 V / 4–20 mA gibi arayüzler ise uygun elektronikle sağlanır. Her tork sensörü doğrudan standart analog çıkış vermez. Analog sinyalin okunması ve PLC içinde N·m değerine çevrilmesi için besleme, giriş tipi ve ölçek aynı ölçüm zincirine uygun olmalıdır.

Reaksiyon sensörü ve döner sensör arasındaki fark

Reaksiyon tork sensörü, motor gövdesi veya bir sabit bağlantı üzerinden taşınan karşı momenti ölçer; ölçüm elemanı sürekli dönmez. Döner tork sensörü ise genellikle motor ile yük arasındaki mil hattına yerleştirilir. Dönen elemandan sinyal aktarımı bilezik-fırça, endüktif aktarım veya telemetri ile yapılabilir. Temassız aktarım, sensörün mekanik yük taşımadığı anlamına gelmez.

Reaksiyon sensörü “yalnız değişmeyen tork ölçer” demek değildir. Uygun frekans cevabına sahip bir reaksiyon sensörü, sabit montajda zamanla değişen momentleri de izleyebilir. Bu nedenle montaj biçimi ile dinamik ölçüm kapasitesi ayrı değerlendirilir. Tork ölçüm yöntemi seçilirken ölçümün hangi bağlantı noktasında yapılacağı önce belirlenmelidir.

Tork ölçmek, güç ölçmekle aynı şey mi?

Hayır. Tork ve güç farklı büyüklüklerdir. Dönen bir milin mekanik gücü için torkun yanında devir sayısı (RPM) da gerekir. Bu bilgi ayrı bir enkoderden veya sensöre entegre hız ölçümünden alınabilir. P (kW) = T (N·m) × n (dev/dak) / 9550 bağıntısıyla, 20 N·m ve 1500 dev/dak yaklaşık 3,14 kW verir. Bu, mildeki mekanik güçtür; motorun elektriksel giriş gücü değildir.

Sensör seçerken hangi bilgiler gerekir?

Ölçüm aralığı, yalnız normal çalışma torkuna göre seçilmez; kalkış, frenleme ve ani tork artışları da hesaba katılır. Döner tiplerde izin verilen maksimum devir, mil/flanş bağlantısı ve mekanik yük sınırları kontrol edilir. Küçük momentleri çok büyük aralıklı bir sensörle ölçmek, ölçümün bağıl hatasını artırabilir; değerlendirme, veri sayfasındaki hata tanımına göre yapılır.

Doğrusallık, histerezis, tekrarlanabilirlik ve sıcaklık etkisi doğruluk değerlendirmesine dahildir. Hızlı moment değişimlerini yakalamak için sensör bant genişliği, elektronik filtreler ve kayıt cihazının örnekleme hızı birlikte düşünülür. Ortama uygun IP koruma derecesi de gerekir. Montajdan sonra yüksüz sıfır kontrolü yapılmalı; sıfırlama ile kalibrasyonun farklı işlemler olduğu unutulmamalıdır.

Nerelerde kullanılır, montaj neden önemlidir?

Motor testlerinde tork eğrisini çıkarmak, servo motorların performansını doğrulamak, sıkma işlemlerini izlemek ve karıştırıcı yükünü takip etmek yaygın kullanım örnekleridir. Ölçüm verisi uygun sistemlerde tork kontrolüne geri besleme sağlayabilir. Mil hizasızlığı, eksenel kuvvet ve eğilme momenti ölçümü etkileyebilir veya sensörü zorlayabilir; kaplin ve yatak düzeni üreticinin montaj talimatına göre seçilir.

Teknik kaynaklar: FUTEK — ölçüm ilkesi · FUTEK — sensör seçimi · HBK — döner sensör seçimi · HBK — reaksiyon sensörü örneği