Newsletter WObit

Pomiary momentu obrotowego stanowią istotny element procesów technologicznych. Dzięki ich realizacji możliwe jest produkowanie bardziej ekonomicznych, jak i bezpieczniejszych urządzeń nie tylko w przemyśle motoryzacyjnym, ale również np. w produkcji narzędzi. Firma WObit już od kilku lat proponuje bezstykowe czujniki momentu firmy NCTE wraz z urządzeniami pomiarowymi własnej produkcji.

Czujniki momentu umożliwiają bezstykowy, statyczny oraz dynamiczny pomiar momentu ruchomej osi w obu kierunkach w czasie rzeczywistym, a także pomiar sił w wybranych punktach pomiarowych. Takie możliwości daje technologia FAST wykorzystująca zjawisko odwrotnej magnetostrykcji. Magnetostrykcja to zjawisko powstawania odkształceń w ferromagnetykach pod wpływem pola magnetycznego. Zostało ono odkryte po raz pierwszy w 1842 roku przez Jamesa Joule’a podczas obserwacji magnesowania niklu. Zjawisko odwrotnej magnetostrykcji, zwane czasem efektem Villarego, wykorzystuje odkształcenie się ciała pod wpływem czynników zewnętrznych oraz pomiar zmian wartości indukcji magnetycznej.

Czujniki momentu składają się z czujnika pierwotnego – stalowej osi kodowanej magnetycznie, czujnika wtórnego (czujnika pola magnetycznego) oraz elektroniki. Osie czujników nie są wykonywane z magnesów, tylko ze stali, która jest poddawana namagnesowaniu poprzez wysyłanie impulsów elektrycznych. Pozwala to bardzo dokładnie umieścić pole magnetyczne.

Moment, który działa na osie powoduje proporcjonalne zmiany w kierunku pola magnetycznego wewnątrz osi. Wykrywane jest to poprzez wysokiej rozdzielczości pole uzwojenia, które jest umieszczone w odległości 3 mm od osi. Do zrealizowania pomiaru różnicowego zmian niezbędne jest użycie minimum jednej pary uzwojeń. Każde uzwojenie z pary wykrywa jedno z dwóch przeciwnych pól magnetycznych. Uzwojenia umieszczone są w dodatkowej obudowie, która eliminuje wpływ zewnętrznych pól magnetycznych oraz zapewnia dodatkową ochronę. Elementy osłaniające, uzwojenie generujące pole magnetyczne oraz uchwyt uzwojeń składają się na jednostkę nazywaną czujnikiem wtórnym.

Elektronika przekształca zmiany pola magnetycznego osi na sygnał elektryczny. Standardowo NCTE proponuje czujniki z wyjściem napięciowym (0..5V, 0..10V), prądowym 4..20 mA oraz typu PWM. Czujniki są dostarczane wraz z przewodami oraz klinem zabezpieczającym. Oś czujnika momentu, bezkontaktowy detektor sygnału oraz elektronika kondycjonująca sygnał są zintegrowane w obudowie czujnika.

Standardowe czujniki dostępne są w kilku zakresach pomiarowych, z przeciążalnością nawet do 50 % w zależności od serii. Charakteryzują się niskim poborem prądu, wewnętrznie wzmocnionym sygnałem wyjściowym oraz długoterminową stabilnością. Najmniejszy zakres od 2,5 do 500 Nm ma seria DFM20, która dostępna jest zarówno z osią okrągłą (DFM22), jak i kwadratową (DFM21). Czujniki DFM20 mają sygnał wyjściowy od 0,5 do 4,5 VDC, maksymalną prędkość obrotową od 0 do 1000 obr./min oraz rozdzielczość 0,1% FS. Mogą pracować w temperaturze od 0 do 70°C i mają stopień ochrony IP50.

DFM30 to ekonomiczna seria czujników o wysokiej precyzji pomiarowej, przeznaczona do testów laboratoryjnych i kontroli jakości. Zakres pomiarowy wynosi od 10 do 1000 Nm, przy maksymalnej prędkości obrotowej od 0 do 5000 obr./min. Mogą one pracować w temperaturze od -30 do +85°C i charakteryzują się stopniem ochrony IP50, opcjonalnie IP64. DFM30 zasilane są napięciem 12-28 VDC i generują sygnał wyjściowy ~5 V.

Seria DFM40 poza dwukierunkowym pomiarem momentu obrotowego w zakresie od 50 do 2000 Nm, jednocześnie realizuje pomiar prędkości obrotowej od 0 do 20000 obr./min. Dzięki wysokiej rozdzielczości (0,1 % FS) DFM40 jest odpowiednie do zastosowań w laboratoriach, jak również do kalibracji urządzeń, gdzie służą jako element referencyjny.

DFM50 to seria, która umożliwia oddzielny pomiar momentu obrotowego i prędkości obrotowej. Zakres pomiarowy wynosi od 3000 do 50000 Nm i od 0 do 10000 obr./min. Czujniki mają sygnał wyjściowy 0…10 V i są zasilane napięciem 16-24 VDC. Rozdzielczość dla tej serii wynosi 0,1%FS.

Idealną serią dla pomiarów momentu i kąta w maszynach rolniczych i leśnych jest DFM70, która gwarantuje szeroki zakres pomiarowy i atrakcyjną cenę. Bezkontaktowa metoda pomiaru sprawia, że czujniki nie zużywają się mechanicznie, charakteryzują się długą żywotnością, wytrzymałością na warunki zewnętrzne oraz temperaturę. DFM70 mają stopień ochrony IP67 i mogą pracować w temperaturach od -40 do +105°C. Zakres pomiarowy wynosi od 3000 do 5000 Nm i generuje sygnał wyjściowy 0..10 V, dla tej serii dostępny jest również interfejs CAN. Czujnik jest dostarczany wraz z przewodami oraz klinem zabezpieczającym.

WObit proponuje wskaźnik MD150M dedykowany do współpracy z bezstykowymi czujnikami momentu obrotowego z serii DFM21/22. Na życzenie istnieje możliwość modyfikacji urządzenia do współpracy z pozostałym seriami czujników. MD150M jest wyposażony w dwa interfejsy komunikacyjne. Złącze USB oraz darmowa aplikacja MD150M-PC pozwalają na szybką konfigurację wskaźnika oraz rejestrację pomiarów do pliku lub na wykresie.

RS485 Modbus-RTU pozwala natomiast na komunikację wskaźnika z urządzeniami przemysłowymi takimi jak panele HMI czy sterowniki PLC. MD150M posiada ponadto 2 wyjścia przekaźnikowe, które mogą sygnalizować ustalone przez użytkownika progi oraz dwa dedykowane wejścia cyfrowe. Wskaźnik umożliwia konwersję wyniku w Nm lub Ncm oraz cyfrowe filtrowanie i uśrednianie pomiarów.

Szerokim obszarem zastosowań dla czujników momentu jest m.in. przemysł motoryzacyjny, gdzie czujniki służą do wyznaczania charakterystyki napędowej silników, wykorzystywane są również w układach wspomagania kierownicy czy do sterowania skrzynią biegów. Dynamiczny rozwój tej branży sprawia, że poza dedykowanymi rozwiązaniami dla Formuły 1 producenci samochodów wykorzystują czujniki momentu w produkcji seryjnej.

Inną branżą, w której istotny jest pomiar momentu jest produkcja maszyn i narzędzi takich jak wkrętarki przemysłowe. Poza narzędziami czujniki są powszechnie stosowane w procesach produkcyjnych, przy montażu obudowy czy też dokręcaniu nakrętek do butelek. Innym ciekawym obszarem zastosowań są laboratoria badawcze oraz jednostki certyfikujące. Szczegółowe informacje na temat czujników można uzyskać pod numerem 61 22 27 422 oraz na stronie www.wobit.com.pl.