За да се разработи ефективна стратегия за поддръжка, задълбоченото разбиране на вътрешната структура и принципа на работа на сензорите за въртящ момент е от съществено значение. Само като се знае не само какво прави, но и защо работи, поддръжката може да бъде насочена и да се избегнат потенциалните рискове от сляпа работа. Сензорите за въртящ момент се предлагат в много видове, но тяхната основна функция остава същата: усещане на въртящия момент на усукване върху вал и преобразуването му в стандартен изходен електрически сигнал.
Понастоящем най-широко използваните типове в индустрията включват тип тензодатчик, магнитоеластичен тип, тип фазова разлика (магнитострикционен) и оптичен тип, сред които типът тензометричен датчик доминира поради своята зряла технология, висока -ефективност на разходите и широка приложимост. Ще се съсредоточим върху тензодатчиците за въртящ момент, като същевременно ще разгледаме и други видове, анализирайки специфичните изисквания на техните структурни характеристики за поддръжка.
Ядрото на сензора за въртящ момент на тензодатчика се крие в комбинацията от еластично тяло и тензодатчик. Еластичното тяло обикновено е направено от високо{1}}легирана стомана или неръждаема стомана, прецизно обработена и топлинно{2}}обработена, притежаваща отлични еластични свойства и устойчивост на умора. Тензодатчикът за съпротивление се закрепва към специфични места върху еластичното тяло (обикновено зони с концентрация на напрежение), като се използва специален процес на свързване. Когато се приложи въртящ момент към вала на сензора, еластомерът претърпява малка торсионна деформация, което кара тензодатчиците, свързани към повърхността му, да се разтягат или компресират, което води до промяна в съпротивлението.
Тези тензодатчици обикновено образуват мостова верига на Уитстон, преобразувайки минутната промяна на съпротивлението в миливолтов-ниво на изходния сигнал на напрежението. Този процес, на пръв поглед прост, всъщност поставя изключително високи изисквания към целостта на механичната структура, стабилността на лепилото и баланса на веригата. Всяко незначително механично увреждане, стареене на лепилото или влага във веригата може да наруши баланса на моста, което води до дрейф на нулева-точка, намалена чувствителност или дори изкривяване на сигнала.
В допълнение към основния сензорен модул, модерните сензори за въртящ момент също интегрират схема за кондициониране на сигнала, мрежа за температурна компенсация, устройства за защита от претоварване и запечатана конструкция на корпуса. Веригата за кондициониране на сигнала усилва, филтрира и преобразува слабия мостов сигнал в стандартен аналогов (напр. 0-10V, 4-20mA) или цифров (напр. RS485, CANopen, EtherCAT) изход. Мрежата за температурна компенсация компенсира ефектите от вариациите на температурата на околната среда върху съпротивлението на датчика за деформация и модула на еластомера, осигурявайки последователни измервания при различни температурни условия. Устройствата за защита от претоварване (като механични ограничителни блокове) са проектирани да предотвратят случайно претоварване от причиняване на пластична деформация или счупване на еластомера. Структурата на уплътнението на корпуса носи тежката отговорност за защита от прах, хидроизолация и масло; неговият IP рейтинг директно определя устойчивостта на сензора в тежки условия.
Докато принципите на магнитоеластични сензори или сензори за фазова разлика се различават, тяхната логика на поддръжка е подобна. Тези сензори използват свойството, че пропускливостта на феромагнитните материали се променя под въздействието на сила, или измерват въртящия момент чрез откриване на малка фазова разлика между входящия и изходящия вал. Те обикновено не изискват контактни пръстени или контактни токоприемници, като постигат без{2}}контактно предаване на сигнала, като по този начин притежават присъщи предимства като устойчивост на износване и-безпроблемна работа.
Това обаче не означава, че могат напълно да пренебрегнат поддръжката. Стабилността на магнитната верига, изолационните характеристики на бобината, чистотата на въздушната междина и разсейването на топлината на електронния блок също са ключови фактори, влияещи върху тяхната дългосрочна-надеждност. Оптичните сензори разчитат на деформацията на решетките или оптичните влакна, за да усетят въртящия момент и са изключително чувствителни към прах, масло и подравняване на оптичния път; следователно почистването и защитата са особено важни.