في الإنتاج الصناعي الحديث ومراقبة الأتمتة، تلعب أجهزة استشعار عزم الدوران دوراً حاسماً. يمكن لأجهزة استشعار عزم الدوران قياس عزم الدوران وقوة الدوران،وتستخدم على نطاق واسع في مختلف المجالات مثل الآلات، السيارات والطيران والطاقة. فهم مبدأ أجهزة استشعار عزم الدوران يساعد على فهم أفضل لتطبيقاتها وخصائص أدائها.ستقدم هذه المقالة مقدمة مفصلة للمبدأأنواع وأساليب عمل أجهزة استشعار عزم الدوران.
مبدأ أجهزة استشعار عزم الدوران
تستند أجهزة استشعار عزم الدوران إلى مبدأ تحويل القياس الكهربائي لمقاييس التوتر ، والتي تحول عزم الدوران إلى إشارات كهربائية. عندما يتم تعريض جسم للقوى الخارجية ،سوف تنتج التوتر، مما يسبب تغييرات في حجمها وشكلها. عن طريق قياس هذا التوتر ، يمكن تحديد حجم القوة الخارجية.
في أجهزة استشعار عزم الدوران ، يتم توصيل مقياسات التوتر إلى عناصر مرنة ، والتي تتعرض للتشوه عند تعرضها للقلب. كمقياس لتوتر المقاومةستتغير قيمة المقاومة لمقياس الإجهاد مع التشوهيتم تحويل هذا التغير في المقاومة إلى إشارة كهربائية من خلال دائرة قياس ، وفي النهاية يخرج إشارة كهربائية تعكس حجم العزم.
أنواع أجهزة استشعار عزم الدوران
- جهاز استشعار عزم الدوران:يستخدم مقياس مقاومة للجهد كعنصر حساس؛ عندما يتم تطبيق عزم الدوران على جهاز الاستشعار، فإن قيمة المقاومة لمقياس الجهد تتغير،ويتم تحويل تغير المقاومة إلى إشارة كهربائية عبر دائرة قياس.
- جهاز استشعار عزم الدوران:يستخدم تأثير المقاومة المغناطيسية للمواد المغناطيسية ؛ يتم الكشف عن عزم الدوران عن طريق قياس تغير الحثية في الملف.
- مستشعر عزم الدوران بالألياف البصرية:يستخدم الألياف البصرية لنقل الإشارات البصرية؛ يتم الكشف عن عزم الدوران عن طريق قياس معايير مثل كثافة ومرحلة الإشارة البصرية.
- جهاز استشعار العزم الكهربائي:يستخدم التأثير الكهربائي الصلب لتحويل عزم الدوران إلى طاقة كهربائية؛ يتم الكشف عن عزم الدوران عن طريق قياس الجهد أو الشحنة.
أنماط عمل أجهزة استشعار عزم الدوران
- القياس المباشر:تثبيت جهاز استشعار عزم الدوران على عمود القيادة لقياس عزم الدوران وقوة الدوران مباشرة من عمود القيادة. ميزة هذه الطريقة هي بنيتها البسيطة، والموثوقية العالية،وملاءمة معظم أنظمة النقل الميكانيكية.
- القياس غير المباشر:قياس الكميات الفيزيائية الأخرى المتعلقة بالعزم، مثل السرعة والزاوية، وحساب قيمة العزم من خلال علاقة تحويل معينة.تتطلب هذه الطريقة إضافة أجهزة استشعار أخرى في النظام ولكنها مناسبة لمواقف لا يمكن فيها تركيب أجهزة استشعار عزم الدوران مباشرة.
يمكن تصنيف أجهزة استشعار عزم الدوران بناءً على مبدأ عملها وطريقة القياس وطريقة التثبيت وما إلى ذلك. فيما يلي بعض أنواع أجهزة استشعار عزم الدوران الشائعة:
- مستشعر العزم الديناميكي:يُعرف أيضًا باسم جهاز استشعار سرعة الدوران أو جهاز استشعار الدوران بدون اتصال ، ويستخدم في المقام الأول لقياس الدوران الديناميكي وسرعة الأجسام الدائرة. عادة ما يتكون من ملفات الحث ،دوائر معالجة الإشارات، والمغناطيس ، ويمكن الحصول على إشارات عزم الدوران والسرعة عن طريق قياس الحث المغناطيسي الكهربائي.
- مستشعر العزم الثابت:تستخدم في المقام الأول لقياس عزم الدوران الثابت أو الثابت ، مثل أنظمة تحكم الأبواب أو أجهزة القفل. هذا النوع من أجهزة الاستشعار يتكون عادة من جسم مرن وآلية قياس ،والذي يحصل على قيم عزم الدوران عن طريق قياس تشوه الجسم المرن.
- مستشعر عزم الدوران بالألياف البصرية:باستخدام إشارات نقل الألياف الضوئية ، لديها خصائص الدقة العالية والحساسية العالية والقدرة القوية على مكافحة التداخل.يمكن لأجهزة استشعار عزم الدوران الضوئية أن تقيس عزم الدوران الصغير إلى ما يصل إلى ميكرو نيوتون متر وتستخدم على نطاق واسع في مجالات القياس الدقيق والبحث العلمي.
- جهاز استشعار عزم الدوران:استخدام مقاييس الإجهاد المقاومة كعناصر حساسة، تحويل عزم الدوران إلى تغيرات المقاومة، والحصول على إشارات كهربائية من خلال دوائر القياس.هذا النوع من أجهزة الاستشعار لديه بنية بسيطة، موثوقية عالية، ومناسبة لقياس عزم الدوران في معظم أنظمة النقل الميكانيكية.
- جهاز استشعار عزم الدوران:باستخدام تأثير المقاومة المغناطيسية للمواد المغناطيسية، يتم اكتشاف عزم الدوران عن طريق قياس التغيرات في الحثية للفول. هذا المستشعر له خصائص الدقة العالية،عجز منخفض، وسرعة استجابة سريعة ، وهي مناسبة لقياس دقة عالية وتطبيقات عالية السرعة.
- جهاز استشعار عزم الدورانباستخدام مبدأ تأثير هال، يتم الحصول على قيم عزم الدوران عن طريق قياس التغيرات في قوة المجال المغناطيسي. هذا النوع من أجهزة الاستشعار له خصائص عدم الاتصال، ودقة عالية،وسرعة عاليةلكن يجب أن تستخدم مع مولد مجال مغناطيسي خارجي
- جهاز استشعار العزم الكهربائي:باستخدام مبدأ التأثير الكهربائي، يتم تحويل عزم الدوران إلى طاقة كهربائية، وتحصل قيمة عزم الدوران عن طريق قياس الجهد أو الشحنة.هذا النوع من أجهزة الاستشعار له خصائص الحساسية العالية والقرار العالي، ولكنه يتطلب مصدر طاقة مستقر
بالإضافة إلى الأنواع الشائعة المذكورة أعلاه ، هناك أنواع أخرى من أجهزة استشعار عزم الدوران مثل أجهزة استشعار عزم الدوران من النوع الحالي وأجهزة استشعار عزم الدوران السعة.أنواع مختلفة من أجهزة استشعار عزم الدوران لها خصائص مختلفة وحالات تطبيق مختلفة، واختيار نوع جهاز الاستشعار المناسب يجب أن يحدد بناء على الاحتياجات الفعلية وظروف العمل.
الاستنتاج
باختصار ، تستند أجهزة استشعار عزم الدوران إلى مبدأ تحويل القياس الكهربائي باستخدام مقاييس التوتر ، وتحويل عزم الدوران إلى إشارات كهربائية للقياس.هناك أنواع مختلفة وأوضاع العمل من أجهزة استشعار عزم الدوران للاختيار من بينها على أساس مختلف المبادئ والمكونات الحساسةفهم مبادئ وخصائص أجهزة استشعار عزم الدوران يساعد على اختيار واستخدام أفضل لأجهزة استشعار مناسبة لاحتياجات التطبيق.تحسين كفاءة ودقة التحكم في الإنتاج والأتمتةمع التطوير المستمر والابتكار في التكنولوجيا، يعتقد أن المزيد من أجهزة استشعار عزم الدوران عالية الأداء وذات الدقة العالية سوف تظهر في المستقبل.مما يزيد من إمكانيات الإنتاج الصناعي والتحكم في الأتمتة.
