工业链条实验台转速转矩检测

　　0　引言

　　工业链条应用广泛,工业链条的机械性能,如磨损、寿命等,须采用相应的实验设备进行测试。在对工业链条进行实验测试过程中,需要对施加在其上的动态转速和转矩进行检测和记录,以获得准确可靠的测试数据。为此,本文开发了以单片机为核心部件的工业链条实验台动态转速转矩自动检测和记录装置。该装置具有结构简单,抗干扰能力强,检测数据准确可靠,成本低等特点。

　　1　工业链条实验测试系统

　　工业链条实验台结构如图1所示,其中链条A和链条B为被实验测试的链条;轴A和轴B分别由左右两个半轴组成;电动机用于提供运动和动力;加载机构用于对链条施加负载;传感器用于检测链轮及链条的转速和转矩。这里所采用的传感器为磁电式转速转矩传感器,其结构原理如图2所示。在实验测试过程中,被实验的链条以及传感器中的弹性轴在预定的负载和转速下运转。安装在弹性轴两端的外齿轮及安装在转子套筒中的内齿轮,使固定在转子套筒中的左右两组电磁线圈中产生感应电势,该感应电势近似按正弦规律变化,其变化频率与弹性轴转速成正比。此外,在负载转矩的作用下,传感器中的弹性轴产生弹性扭转变形,其左右两端的外齿轮产生相位上的相对位移,导致两组电磁线圈中感应出的两路正弦信号产生相位上的差别,该相位差的大小与弹性轴的弹性扭转变形及施加在链条上的负载转矩成正比。因此,采用适当方法对传感器输出的两路正弦信号进行检测和处理,即可获得作用在链条上的负载转矩和转速。

　　2　转速转矩检测原理

　　(1)检测系统组成

　　本文以单片机8032为核心开发了转速转矩自动检测装置,其组成结构如图3所示,其中微型打印机用于定时记录实验过程中作用在被测链条上的转速和转矩。

　　(2)信号检测原理

　　信号检测电路原理如图4所示。图中, V_1in和V_2in分别为传感器左右两端的电磁线圈中所感应出的两路正弦信号,这两路信号分别送入由C₁、C₂、R₂和C₅、C₆、R₇组成的滤波电路,去除混杂在有用信号中的干扰信号和噪声;经过滤波后的信号进入比较器LM339,通过比较器的整形作用,使正弦波信号变成矩形波信号;该矩形波信号再经过后续的偏置和微分电路(分别由R₁₁、R₁₂、C₉和R₁₃、R₁₄、C₁₀组成),变成两列尖脉冲信号;两列尖脉冲信号分别接到D触发器的清除端-R和预置端-S,经该D触发器的逻辑异或作用,最后从-Q端输出一路频率与原信号频率相同、正脉冲宽度与两路输入信号相位差相同的矩形波信号V_out。上述信号处理过程中的信号波形变化如图5所示。