TORQUETRAK 10K FAQ
常见问题
必须安装在轴上的三个组件——应变片、发射机和 9V 电池(在电池仓内)。这三个组件可用于任何尺寸的轴。对于非常小的轴,例如直径小于 0.5 英寸,可能需要更小的应变片。全桥扭矩模式应变片的大小约为一平方英寸。 (有关详细信息和说明,请参阅应变片安装说明和培训视频。)发射机的尺寸、形状和重量与 9V 电池以及电池仓几乎完全相同。动平衡通常不是问题,除非在较小的轴上——例如直径小于 1 英寸。您只需将它们彼此相对安装大约 180 度,即可大致平衡这些组件。
接收机应位于距离发射机 6 英尺以内。 (实际传输距离可能要大得多。) 发射机和电池仓有一个用于玻璃纤维增强捆扎带的凹槽,应将其缠绕至少十圈以将组件固定到轴上。胶带的开口端应与轴旋转方向相反。为了提供额外的保护,请将胶带的开口处粘上,使其不会散开。完成测试后,剪断胶带并取下组件。
使用 TorqueTrak 10K 轴功率仪,您可以获得小于 ±1.0% 的全量程测量精度。精度取决于两个主要因素——应变片的正确安装和准确确定系统的“灵敏度”。整个“系统”包括轴、应变片和 TorqueTrak 10K。 “灵敏度”就是每伏电压表示的扭矩值。输入输出曲线是线性的,因此您只需要一个参考点。下面显示了确定“灵敏度”的三种方法。
1. 确定系统灵敏度的最精确方法是真实机械校准,有时称为自重测试,施加已知扭矩到轴上,记录相应的输出信号。示例:1 英尺力臂上的 100 磅重量等于 100 英尺磅的扭距输入。观察 TorqueTrak 10K 系统的电压输出。整个系统的灵敏度等于每伏电压表示的扭矩值。施加不同的扭矩值作为两个或更多的参考点来确认“灵敏度”的值。
已知的力臂使用夹具或螺栓固定在法兰上。力臂的长度应从轴线到施加的力或重量的距离。已知的力或重量可以是力臂上自由悬挂的砝码,在这种情况下的力臂长度是水平尺寸。或者可以使用校准的扭矩扳手施加已知的力。在大尺寸的轴上,可以使用起重机或千斤顶施加已知的力,并使用校准的称重传感器进行测量。
注意!施加的力和力臂必须相互垂直。测量时要小心,尤其是在施加自由悬挂重物时,力臂下降的情况。在这种情况下,力臂的长度在垂直于重量或力的维度上变得更短。
2. 满量程扭矩计算器:TorqueTrak 10K – 量程计算器 这是确定灵敏度最常用的方法。本页上方的计算器可用于确定 TorqueTrak 10K 的最佳增益设置,基于轴特性和轴上预计承载的扭距。 (标准出厂默认值:GAIN = 4000。)为获得最佳精度,请输入所有参数的精确值* – 轴直径、应变因子、弹性模量和泊松比。然后,“计算满量程扭矩”。产生的满量程扭矩与 TorqueTrak 10K 的满量程输出电压 10.0 VDC 成比例。整个系统的灵敏度等于满量程扭矩/满量程电压。
* 轴直径对灵敏度计算有重大影响——应使用精确值。应变因子随应变片包装一起提供。轴制造商可能记录了弹性模量和泊松比,但可能很难恢复这些值。使用弹性模量和泊松比的标称值扭矩读数 可能会产生±3% 的变化。这并不是说使用标称值会产生误差,因为真实的轴特性可能与使用的标称值完全相等。
3. 扭矩/应变计算器+分流电阻计算器:计算器 本页上的计算器可用于计算对应直径的轴承载相应扭距后所产生的微应变(微英寸/英寸)。轴上能承载的最大扭距是用于确定 TorqueTrak 10K轴功率仪的增益范围。下部分的计算器用于确定上部分计算器中得出的已知应变或扭矩的分流电阻值。将分流电阻器应用于应变片电桥以模拟已知的扭矩输入。观察 TorqueTrak 10K 的电压输出。系统的灵敏度等于每伏输出的扭矩值。应变计是电阻式全桥配置。使用标准接线,在节点(+EXC 和 +SEN)或(–EXC 和 –SEN)之间应用分流电阻器将导致输出信号向正方向移动。更改其中一个节点的极性(例如,从 +EXC 更改为 -EXC)将导致输出信号极性相反。
4. TorqueTrak 10K 发射机有两个内置分流校准电阻器,可以使用遥控器进行校准。这些是用在应变片的真实分流电阻,用于模拟真实应变。
分流电阻器(参考 1):437400 Ω,±0.1 %,25 ppm/°C。模拟应变*:100 微应变,标称。分流电阻器(参考 2):87370 Ω,±0.1 %,25 ppm/°C。模拟应变*:500 微应变,标称。 * 模拟应变值假设为 350Ω全桥应变片。
响应频率:0-500Hz(-3dB @ 500Hz)。
采样率:2400 采样数/秒。
阶跃响应(上升时间延迟),扭矩输入:4.2 毫秒,典型值。
过滤:过滤参数允许用户更改输出信号的带宽。 它用作低通滤波器,这意味着高于所选值的频率会被衰减。 这允许用户减少输出信号上的高频数据量(即减少噪声)并有效地平均输出值。 可选择的滤波器值为 500、250、120、60、30、15、8、4、1 Hz。
一个通道可以传输单个传感器的数据信号,通常是连接到轴上的应变片。 TorqueTrak 10K 有 16 个可用通道。对于每个通道,TX10K 发射机使用不同且唯一的射频“广播”数据。所有 16 个频道都在 903 至 925 MHz 的广播频段内。每个通道(每个数据信号)都需要一个完整的 TorqueTrak 10K 系统、发射机和接收机。 RX10K 接收机一次只能处理一个数据信号,因为它只有一个输出信号。例如,要同时处理两个数据信号,您将需要两个完整的 TorqueTrak 10K 系统——两个发射机和两个接收机——每个系统设置为不同的通道。因为这两个系统将设置为不同的通道,所以传输的数据信号不会相互干扰。
如果您愿意从一个通道“切换”到下一个通道,可以使用多个 TX10K 发射机和一个 RX10K 接收机。例如,您可以让两个发射机同时广播它们的数据信号。仅使用一个接收机,您可以处理通道#1 一段时间,然后使用接收机键盘切换到通道#2。不过,您一次只能处理一个频道。但是您可以从频道#1 切换到频道#2,依此类推,而无需停止设备。当使用一个接收器机切换”多个应变片/发射机通道时,请考虑每个传感器(每个通道)的差异。具体来说,所有通道的零偏移和发射机增益设置可能不同。如果您无法停止设备以自动归零并在切换到每个新通道时重新校准,您可能需要预先使各种应变片/发射机通道等效。例如,您可以为所有通道安装“平衡电桥”,通过在应变片或发射机的接线端子处安装必要的分流电阻器,使所有初始零偏移量为零。确保各种发射机都设置为相同的增益设置。
发射机向全桥应变片提供稳定的 3.0VDC激励电压 并接收其输出。发射机测量和放大应变片输出信号,并将测量结果转换为 NRZ 格式的数字数据流。然后将该数据流发送到射频发射机模块。 发射机的RF调制 (FM) 带有数据流的载波信号。来自发射机的 FM 信号由 RF 接收模块接收和解调。接收机模块的输出与输入到射频发射器机模块的 NRZ 格式数字数据流相同。该数据由微控制器接收,检查错误并发送到数模转换器 (DAC)。 DAC 将模拟信号发送到滤波和缓存。这些阶段的输出是系统输出信号,它与应变片上测量的原始信号成正比。 TorqueTrak 10K 输出数据:模拟电压,±10VDC / RS-232 数字信号/接收机上的 LED 显示。
TorqueTrak 10K 系统可以在移除发射机天线的情况下运行,当轴的安装空间有限时,这可能是理想的。移除发射机天线(它只是拧下)会降低广播能量,将传输距离从约 20 英尺减少到约 6 英尺。将接收机天线保持在距离发射器 3 英尺以内,您可以在移除发射机天线的情况下进行操作。
TorqueTrak 10K 输出数据以三种格式提供:
模拟电压输出: ±10VDC;与轴上的扭矩成正比。
接收器上的数字显示: ±10VDC;与轴上的扭矩成正比。
数字数据输出: RS-232 数字输出规范 [PDF]
数据采集——我们推荐由我们的合作伙伴 OpDAQ Systems, Inc. 提供的数据采集硬件和软件。这些数据采集产品专为 TorqueTrak 10K 应用而设计,可以针对您的特定应用进行定制。
OpDAQ 系统,产品信息:Op-Torq FIELD TEST 2,用户手册 [PDF]Op-Torq FIELD TEST 系统是由 LabVIEW 提供支持的专用数据采集系统,用于处理来自 TorqueTrak 10K 轴功率仪和 RPM 传感器(可选) 在现场测试、航行测试等期间。该系统的软件具有强大的图形工具和 USB 采集模块,用于记录和分析旋转轴上的扭矩和 RPM(可选)测量值,以及机械功率(Hp 或 kW)计算和分析。
TorqueTrak 10K 系统包括一个 9V 电池仓,便于更换电池 – 无需移除安装胶带。 TX10K 发射机安装在旋转轴上,通常由 9V 电池供电。
电源要求:7.0 VDC 至 18.0 VDC。 (9V 电池 – 典型值。)应变片的激励电压为2.5V。
电流消耗:40 mA,标称,负载350 欧姆桥式传感器。
待机低功耗模式:TorqueTrak 10K 系统具有待机低功耗模式,可在系统安装但未使用时保持电池电量。使用 RM10K 遥控器,发射机和电池可以进入待机低功耗,与正常模式相比,电池寿命延长 10 倍。例如,9V 锂电池在待机低功耗模式下可持续使用 240 小时或更长时间。
9V 锂电池(随 TorqueTrak 10K 系统一起提供)——24 小时工作,标称值。
9V 碱性电池 – 10 小时工作,标称值。
如果需要为发射机提供更长时间的供电。可以选用电池组进行供电。
两种选择:
a. 9V 锂电池(额定值:1200 mAh)。 不可充电。
TorqueTrak 10K 系统包含两节 9V 锂电池。 (其中一个电池通常用于遥控器,另一个电池将用于为旋转轴上的发射机供电。)
大概寿命:
350 欧姆桥式传感器:24 小时。
1000 欧姆桥式传感器:30 小时。
b. 大容量电池组(额定值:7200 mAh),由三节 3.6V 电池(C 尺寸)串联组成。 见附图。
Tadiran Part # TL-2200/S. Newark Part # 00Z1076
电池组,大约寿命:
350 欧姆桥式传感器:120 小时。
1000 欧姆桥式传感器:150 小时。
重要信息:这些锂离子电池被归类为危险材料。 因此,Binsfeld Engineering 没有获得处理这些电池的许可,我们无法处理这些电池的采购订单。
电池座可从 McMASTER-CARR 购买: http://www.mcmaster.com/#catalog/120/746/=qc2i6q
物料号 # 7712K721: 电池座, 铝, 并排3 串。
物料号 # 7712K721
物料号 # 7712K871: 电池座, 铝, 端到端3 串。
物料号 # 7712K871
注意:McMASTER-CARR 电池座不包括接线。 但是三个串联电池的接线很简单。
可以使用为发射机提供任何 7.0V 至 18.0V 电源(典型值为 9V)的电池配置。 您可以将电池组合在一起以提供供电。小心旋转轴上的离心力,尤其是在使用更大、更重的电池时。
注意:如果您打算并联使用两节 9V 电池,请确保电池的型号、结构和充电方式相同。如果充电方式不同,较弱的电池将消耗较强的电池,您将无法获得预期的 2 倍电池寿命。 如果并联的两个电池的结构不同,则存在发生不良化学反应的严重风险,甚至发生火灾的风险。
一般来说,我们不推荐可充电电池。对于 9V 可充电电池,充电后的使用寿命可能只有 3-6 小时 (200 mAh),而标准 9V 锂电池的使用寿命为 24 小时 (1200 mAh)。 任何普通商店都可以买到的标准 9V 碱性电池的使用寿命可能为 10 小时。
至少有两个客户成功地使用 SOLAR FILM 模块为旋转轴上的发射机供电,从而无需电池供电。 PowerFilm:http://www.powerfilmsolar.com/