Cảm biến đo momen xoắn là gì

Cảm biến momen xoắn (tiếng Anh torque sensor) là bộ chuyển đổi(transducer) đầu vào cơ học xoắn thành tín hiệu điện ở đầu ra. Để hiểu rõ hơn về loại cảm biến này, ta cần biết thêm momen xoắn là gì. Mô-men xoắn là lực xoắn hoặc quay xung quanh một trục, có thể tác dụng theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ.

Momen xoắn là gì?

Momen xoắn là một lực xoắn có thể gây ra chuyển động quay và giá trị này thường được dùng để đo lực có thể khiến một vật nào đó xoay quanh trục. Nếu có một lực tác động vào vật và khiến nó quay quanh trục tại 1 điểm thì momen xoắn sẽ xuất hiện. Hướng của momen xoắn phụ thuộc vào hướng của lực tác động lên trục.

Để xác định giá trị của momen xoắn, chúng ta phải biết gia tốc của lực tuyến tính, khối lượng và khoảng cách từ lực tuyến tích đến trục quay. Tùy vào sự thay đổi của các số liệu mà kết quả nhận được sẽ khác nhau.

Công thức tính momen xoắn

T = P x 9.55/n

Trong đó:

T là momen xoắn trên trục động cơ (Nm)
P là công suất của động cơ (kW)
n là tốc độ của động cơ (vòng/phút)

Đơn vị momen xoắn

Momen xoắn có nhiều đơn vị khác nhau, cụ thể là pound – feet (lb/ft) và Newton met (Nm). Cách quy đổi giữa 2 đơn vị này là:

1lb/ft = 0,737562149277 x 1Nm

1Nm = 1.35581794833 x lb/ft

Cảm biến đo momen xoắn là gì?
Cảm biến đo momen xoắn có tên tiếng Anh là torque sensor. Đây là thiết bị được sử dụng vô cùng phổ biến hiện nay, nhất là ngành Công Nghiệp ô tô. Nhờ cảm biến đo momen xoắn mà người ta có thể kiểm tra được hoạt động của bộ truyền động đối với động cơ. Từ đó xác định được quá trình lắp ráp này đã được vận hàng đúng hay chưa. Momen lực và tốc độ quay sẽ được ghi lại và lưu trữ lại.

Với việc sử dụng loại cảm biến này, các tiêu chuẩn an toàn và kiểm soát chất lượng của động cơ sẽ được đáp ứng.

Các cảm biến đo momen xoắn thế hệ đầu tiên thường có tín hiệu ngõ ra dạng tương tự và chúng thường xuất hiện hiện tượng nhiễu giữa module cấp nguồn và điều khiển, đặc biệt là trong các trường hợp dây cấp nguồn dài. Do đó, mức điện áp ở ngõ ra của cảm biến thường chênh lệch từ ± 5V đến ± 10V. Hiện tượng nhiễu này cũng khó có thể giảm hoặc loại bỏ trong nhiều ứng dụng và giải pháp thay thế lúc này là dùng các cảm biến điện số.

Cảm biến đo momen xoắn là gì
Cảm biến đo momen xoắn là gì

Ứng dụng của cảm biến đo momen xoắn

• Được sử dụng trong các bài giảng về động cơ điện, động cơ đốt, cụ thể là giảng về những đặc tính, hiệu năng, công suất động cơ và momen xoắn,…

Sử dụng trong các bài giảng về động cơ điện
Sử dụng trong các bài giảng về động cơ điện

• Tích hợp cảm biến đo trong các mô hình thí nghiệm của động cơ điện, động cơ đốt, bơm, hệ động cơ tàu thủy, hệ thống truyền động, máy phát, quạt,….
• Trong đo lường – kiểm định công suất động cơ tàu, động cơ máy phát, dùng trong lắp ráp oto, cửa kính oto,…

Kiểm định công suất động cơ tàu
Kiểm định công suất động cơ tàu

• Sản xuất, giám sát chất lượng và điều hành quy trình sản xuất như vặn nắp chai, dự tải ổ trục, nhíp, điều chỉnh tăng hoặc giảm lực vặn của đinh vít, độ chuyển vị của trục,….
• Dùng trong kiểm tra chức năng của các hệ thống, cơ cấu cơ khí bao gồm momen trục khuỷu, bơm, bộ khuếch đại áp suất, băng chuyền, máy phát, quạt, động cơ điện, động cơ đốt trong,…..
• Kiểm tra sức bền của các công cụ cầm tay, đồ gia dụng, động cơ đốt trong, oto,…một cách dễ dàng, nhanh chóng, lực momen quán tính thấp và kết quả được hiển thị dưới dạng số hoặc đồ thị.
• Dùng để đo momen xoắn trong tua bin gió vì nó có độ ổn định cao theo thời gian, độ lặp lại cao, thiết kế nhỏ gọn với khoảng công suất hoạt động rộng và có nguồn điện áp biến thiên.
• Đo momen xoắn trong các dây chuyền rót đầy: Dữ liệu đo được từ cảm biến phải được thu thập và điều khiển với chuẩn PROFIBUS với PLC.
• Kiểm tra hiệu năng của quạt công nghiệp trong ứng dụng làm sạch không khí hay thông gió thông qua việc đo momen. Kiểm tra hiệu năng của quạt công nghiệp
  Kiểm tra hiệu năng của quạt công nghiệp
• Cảm biến đo momen xoắn giúp kiểm tra hoạt động của bộ truyền động xe đạp điện. Sau khi hoàn thành xong quá trình lắp ráp thì cần kiểm tra bộ truyền động của xe đạp điện để xem nó đã vận hành đúng chưa. Tốc độ quay cùng momen xoắn sẽ được ghi lại và lưu trữ.
• Trong nông nghiệp, cảm biến được dùng để điều khiển momen xoắn của máy móc.
• Dùng phanh thử công suất để đo momen xoắn của động cơ điện, từ đó tính được công suất của động cơ điện:

Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, phương pháp dùng cảm biến đo momen xoắn để xác định công suất của trục động cơ cũng đã có nhiều thay đổi. Mặc dù vẫn dùng straingage, nhưng các bộ đo momen có thể đo bằng cách kẹp – dán cảm biến lên trục mà không cần phải sửa hay tác động vào kết cấu cơ khí của hệ trục đã có sẵn như chèn cảm biến momen xoắn vào giữa hoặc gắn thêm khớp nối, hệ trục phụ,…. Cách này sẽ làm giảm chi phí và tăng độ chính xác khi đo momen hoặc công suất trục.