برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)


سنسور یا ترنسدیوسر گشتاور وسیله­ای است برای تبدیل، اندازه­گیری و ثبت گشتاور سیستمهای گردنده مثل میل­لنگ موتور یا شفت­ژنراتور و ... دو مدل گشتاور بنام گشتاور استاتیکی و گشتاور دینامیکی وجود دارد. اندازه­گیری گشتاور استاتیکی بطور نسبی ساده است اما اندازگیری گشتاور دینامیکی بدلیل اینکه نیاز به انتقال اثراتی مثل مغناطیس و الکتریسیته از شفت تحت­اندازه­گیری به یک سیستم استاتیک دارد بمراتب مشکلتر است.

معمولاً سنسورهایی که بعنوان سنسور گشتاور بکار میروند از نوع استرین­گیج Strain Gage اند که روی شفت در حال چرخش سوار میشوند. به دلیل اینکه سنسور نیاز به تغذیه دارد و در ضمن سیگنال خروجی هم بایستی قرائت شود، اندازه­گیری گشتاور دینامیک کمی مشکلتر میشود. برای اینکار معمولاً در سیستمهای قدیمی­تر از رینگهای لغزنده حلقوی استفاده میشد که در سیستمهای نو از سنسورهای وایرلس بخصوص تکنولوژی پیزوالکتریک استفاده میشود. بعلاوه با کمک روشهای ارسال وایرلس، اکنون حتی ADCها و رکوردرها را هم میتوان روی شفت قرار داد و دقت اندازه­گیری را به میزان بالایی افزایش داد.

سنجش گشتاور با تکنیک پیزواکتریک بر اساس SAW و BAW قرار دارد (بعنوان مثال به کاتالوگ SAW Torque Sensor از شرکت هانی ول در اینجا مراجعه کنید). یکی از کاربردهای سنسور گشتاور در موتور اتومبیل منجر به کاهش مصرف سوخت میشود که میتوانید آنرا در این مقاله مشاهده کنید. برای اینکه در مورد سنسورهای بر اساس اثر SAW بیشتر بدانید نخست باید کمی در مورد تئوری امواج Rayleigh یا تئوری Surface Acoustic Wave مطالعه کنید. فرض کنید دو عدد شانه­ی سر را طوری در هم فرو کنید که دندانه­های آنها هیچ تماسی با هم نداشته باشند. در اینحالت شما ساختاری را درست کرده­اید که به آن اصطلاحاً مبدل اینتردیجیتال یا Interdigital Transducer یا IDT میگویند. اکنون اگر این ساختار را با ماده­ای مناسب روی یک زیرلایه از جنس پیزوالکتریک (مثلاً کوارتز) پیاده کنید و به دو سر آن یک ولتاژ ac با فرکانسی مشخص اعمال کنید، در سطح ماده­ی زیرلایه موجی سطحی منتشر خواهد شد که به آن SAW میگویند. اگر در طرف دیگر زیرلایه یک ساختار IDT دیگر داشته باشیم، پس از تولید موج سطحی توسط IDT اول (که به آن Input IDT) میگویند، دو سر IDT دوم ولتاژی ایجاد خواهد شد که فرکانس آن با فرکانس موج ورودی در شرایط نرمال که هیچ اثر مکانیکی از خارج بر زیرلایه وارد نشده است تقریباً یکی است. اما با اعمال کمیتی نظیر فشار یا استرس یا دما و .... بر زیر لایه، فرکانس موج سطحی دو سر IDT خروجی با فرکانس تولیدی در IDT اول متناسب با تغییر مکانیکی اعمال شده (که آنرا در قالب تغییرات جرم یا Mass Loading میشناسیم) تغییر خواهد کرد. فرکانس تولیدی در IDT اول بسته به فاصله دندانه­های شانه­ای شکل آن از یکدیگر، شکل و طول آنها در راستای عمود بر سطح دندانه­ها در سطح زیرلایه منتشر میشود (به علاقمندان سنسورهای برپایه SAW توصیه میکنم حتماً این فایل پی­دی­­اف از سلسله فایلهای آموزشی IEEE بخش UFFC را دانلود کنند).

اما برای انداز­ه­گیری گشتاور یک شفت با SAW، دو عدد رزوناتور SAW را بصورت نصف پل (Half-Bridge) بهم متصل و روی شفت با زاویه 45 درجه نسبت به محور شفت محکم میبندند (شکل یک).

شکل یک: ساختار سنسور برای اندازه­گیری گشتاور (با تشکر از پروفسورLeonhard M. Reindl و دانشگاه Clausthal University of Technology)

اکنون با اعمال یک موج RF (معمولاً 200 مگاهرتزی) بصورت وایرلس به SAW، در طرف دیگر آن بسته به میزان دوران و گشتاور اعمال شده از شفت به SAW بعنوان اثربار، فرکانس موج دریافتی تا یک مگاهرتز تغییر خواهد کرد. بر این مبنا، گشتاور اندازه­گیری شده میتواند تا دقتی معادل 1ppm داشته باشد. این تکنیک توسط کمپانی سنسورتکنولوژی بکارگرفته شده و حاصل آن در شکل دو خلاصه شده است. برای اطلاعات بیشتر درباره عملکرد این سیستم به وبسایت شرکت سنسور تکنولوژی در اینجا مراجعه کنید.

شکل دو: سیستم کامپکت شده اندازه­گیری گشتاور با کمک SAW از سنسورتکنولوژی (با تشکر از پروفسور Leonhard M. Reindl و دانشگاه Clausthal University of Technology)

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :