Libisemisrõngas võib kanda deformatsioonimõõturi mõõteahelaid pöörlevalt võllilt statsionaarsetele mõõteriistadele, kuid elektriline järjepidevus üksi ei taga mõõtmise täpsust. Kasulik disainiküsimus on see, kas kogu tee alates silla ergastusest ja anduri juhtmestikust kuni pöörlevate kontaktide, kaablite, signaali konditsioneerimise ja andmehõivesüsteemini (DAQ) säilitab võlli pöörlemise ajal nõutava pinge või pöördemomendi mõõtmise.
Pöörleva katsestendi puhul alustage otsustamisega, kus Wheatstone'i sild on valmis, kus selle ergastust reguleeritakse ja tajutakse ning kas silla töötlemata väljund või konditsioneeritud signaal läbib pöörleva liidese. Seejärel määrake elektriteed, kontrollige häireid ja kinnitage kokkupandud mõõteahel asjakohastel kiirustel ja koormustel. See juhend käsitleb seda mõõtmisprobleemi; see ei väida, et ühelgi konkreetsel ByTune'i mudelil on sertifitseeritud deformatsiooni mõõtmise täpsus.
Joonis 1. Üldine pöörleva deformatsiooni mõõtmise arhitektuur. Täissild võib vajada eraldi ergutus- ja diferentsiaalsignaaliteed; täiendavad taju- või varjestusühendused sõltuvad mõõteriistadest.
Esmalt määrake mõõtmispiir
Mõelge labori ajamiga pingemõõturiga võllile. Mõõturid on ühendatud pöörleva elemendi külge ja ühendatud vastavalt valitud sillakonfiguratsioonile. Võlli otsa või läbiva avaga libisemisrõngas tagab juhtivad teed statsionaarsetele mõõteriistadele. Teise võimalusena võib võlli elektroonika enne edastamist signaali võimendada või digiteerida. Nendel arhitektuuridel on erinev tundlikkus kontaktide muutumise ja elektromagnetiliste häirete suhtes.
Enne riistvara valimist registreerige nii mehaaniline kui ka elektriline piir. Pöörlev pool sisaldab näidikuid, liimi ja kaitset, silla lõppu (kui see on sinna paigaldatud), juhtjuhtmeid, mis tahes eelvõimendit ja libisemisrõnga rootorit. Statsionaarne pool võib sisaldada ergastamist, silla konditsioneerimist, omandamist, võlli nurga mõõtmise ja analüüsi tarkvara. Võlli maandus, kaabliekraanid, korpuse sidemed ja toiteahelad tuleb samuti kaardistada, mitte eeldada, et need on vahetatavad tagasivooluteed.
| Liidese element | Küsimus lahendada | Disaini tagajärg |
|---|---|---|
| Mõõtmine | Pöördemoment, painutus, aksiaalne deformatsioon või kombinatsioon? | Määrab gabariidi orientatsiooni, silla konfiguratsiooni ja risttundlikkuse hinnangu. |
| Silla asukoht | Kas lõpetada sild pöörleval võllil või statsionaarses mõõteriistas? | Muudab juhtmete arvu ja tundlike juhtmete kokkupuudet pöörleva kontaktiga. |
| Signaal liideses | Toores millivoltitaseme sildsignaal, võimendatud analoogväljund või digitaalsed andmed? | Muudab müra eelarvet, kanali disaini, võimsusvajadust ja vastuvõtumõõtmisi. |
| Ergastus | Kust seda tarnitakse ja kus mõõdetakse selle tegelikku pinget? | Määrab tundlikkuse ergutusjuhtme ja kontakttakistuse suhtes. |
| Liikumine | Pidev pöörlemine, tagurdamine, kiirendus, maksimaalne kiirus ja töötunnid? | Juhib mehaanilist valikut ja dünaamilist testimise järjestust. |
| Paigaldamine | Kas võlli ots on vaba või on vaja läbipaistvat ava? | Juhib võlli otsa ja läbiva augu integreerimise ülevaadet. |
ByTune'i omateadusuuringute ja laboratoorsete libisemisrõngaste rakendusedlehekülg hõlmab laiemat laboriseadmete konteksti. Siin on ülesanne kitsam: hoida pöörleva deformatsiooni mõõtmist usaldusväärsena, selle asemel, et valida iga laboriteenuse jaoks üldine libisemisrõngas.
Silla juhtmestik määrab, mitu rada peab libisemisrõngast ületama
Tensoandur tekitab väikese takistuse muutuse. Wheatstone'i sild teisendab takistuse muutused diferentsiaalpingeks, mis on seotud rakendatud deformatsiooni ja silla ergastusega. Veerand-, pool- ja täissilla paigutused ei ole omavahel asendatavad: kehtiv valik sõltub sellest, kas eesmärgiks on vääne, painutamine, aksiaalne deformatsioon, temperatuurikompensatsioon või kombinatsioon. Mõõdikute paigutus ja silla valmimine kuuluvad mõõtmisprojekti, mitte libisemisrõnga müüja juurde.
NI deformatsiooni mõõtmise juhisedselgitab silla valmimist, ergastamist, kaugseiret, filtreerimist ja kalibreerimist.HBK Wheatstone'i silla tehniline juhendselgitab, kuidas silla paigutus muudab tundlikkust ja kuidas saab vähendada soovimatuid mehaanilisi mõjusid. Need viited on kasulikud silla valimisel enne pöördahelate eraldamist.
Valminud täissild võllil
Valmis passiivse täissilla jaoks, millel on statsionaarne ergutus ja diferentsiaalmõõtmine, on ühine lähtepunkt neli sõltumatut juhi teed: EX+, EX−, SIG+ ja SIG−.Neli on juhtmestiku näide, mitte universaalne libisemisrõnga spetsifikatsioon.Kaugseire juhtmed, kilbid, eraldi kaitseside, muud andurid, temperatuurikanal või pöörlev võimendi võivad vooluahelat muuta. See, kas antud kilp kasutab isoleeritud libisemisrõnga teed, sõltub täielikust maandusarhitektuurist.
Kvartal või poolsild mujal valminud
Veerandsilla puhul võib gabariidiks olla ainult üks mõõteriistas täidetud silla õlg. Sel juhul võib juhtmetakistus ja selle temperatuuri muutused mõõtmisse otsesemalt siseneda. Kolmejuhtmeline veerandsilla kompensatsioon sõltub juhtmestiku sümmeetriast ja hankimismooduli kavandatud ühendusskeemist. Ärge kunagi asendage nelja kanaliga täissilla diagrammi kolme juhtmega veerandsilla paigaldust ilma seadme kasutusjuhendit kontrollimata. Sama ettevaatus kehtib poolsilla lõpetamise ja mis tahes valikuliste kompensatsioonijuhtmete kohta.
Praktiline kanalite jaotamise näide
| Tee või funktsioon | Passiivse täissilla põhinäide | Mis vajab kontrollimist |
|---|---|---|
| EX+ ja EX− | Kaks ergutusrada | Tegelik ergutus sillal, lubatud langus, kontakt/koormusvool, toite stabiilsus |
| SIG+ ja SIG− | Kaks diferentsiaalset mõõtmisteed | Sisendtakistus, ühisrežiimi vahemik, häired, ribalaius, kaabli sümmeetria |
| SENSE+ ja SENSE− | Valikulised lisateed | Kas DAQ toetab kaugseiret ja kus kaugpunktid füüsiliselt lõpevad |
| Kilp ja šassii | Nagu maanduse disain nõuab | Varjestuse ots, kaitsev sidumine, soovimatud tagasivooluaasad ja isolatsioon |
| Muud vooluringid | Eraldi ajakavas | Nurgakooder, pöörleva elektroonika võimsus, temperatuur või lisasillad |
Pärast mõõtmisskeemi valimist loendage juhtmeid. Disain, mida kirjeldatakse pelgalt "nelja signaalijuhtmena", ei täpsusta ergutusallikat, lubatud müra ega seda, kas vooluahel sobib pöörleva katse jaoks.
Miks võib liikumine muuta deformatsioonimõõturi näitu?
Pingutuskanalid võivad olla tundlikud vigade suhtes, mis tavalises toiteahelas näivad väikesed. Mehhanism on oluline: mitte iga soovimatu kõikumine ei ole kontaktmüra ja mitte iga takistuse muutus ei põhjusta sama väljundviga.
| Potentsiaalne mehhanism | Kuidas see võib ilmneda | Diagnostiline eristamine |
|---|---|---|
| Ergastustee takistuse varieerumine | Silla ergutus muutub, andes nähtava võimenduse või nihke muutusi sõltuvalt vooluringist | Mõõtke pinget sillal, kus see on ligipääsetav; võrrelda toitepoolse pinge ja võlli nurgaga. |
| Mõõtmistee häire | Sammud, piigid või liigne müra madalal diferentsiaalsignaalil | Kontrollige sisendtakistust, kontakti stabiilsust, võimendi ühisrežiimi vahemikku ja mõlemat signaali jalga. |
| Mootorajamiga EMI | PWM-i, lülitus- või ajamivoolu üleminekutega sünkroonitud funktsioonid | Korrake, kui kõrvalasuva toiteelektroonika on välja lülitatud või juhitud kontrollitud tingimustes eraldi. |
| Varjestuse või võrdlusviga | Ühisrežiimi vastuvõtt, müra muutus pärast kaabli liikumist või maanduse muutmist | Jälgige varjestuse lõpp- ja tagasivooluvoolusid kogu koostu ulatuses. |
| Sihtkoormusega mitteseotud mehaaniline pinge | Kiirusest sõltuv triiv või perioodiline signaal on korrelatsioonis võlli nurgaga | Eraldage tõeline painutamine, väljajooksu, tsentrifugaal- või kinnitusdekoormus elektrilistest artefaktidest. |
| Soojus- ja pliistraadiefektid | Aeglane triiv pärast soojenemist või kiiruse muutmist | Salvestage silla temperatuur, ergastus, plii suunamine ja termiline stabiliseerimine. |
Neid mehhanisme tuleks eraldi uurida. Libiseva elektrikontakti enda käitumise kohta vaadake ByTune'istaatiline ja dünaamiline kontaktikindluse juhend. Üldise andurikanali EMI ja maandusdiagnostika jaoks onelektrilise müra tõrkeotsingu juhendtäidab laiemat funktsiooni kui see deformatsiooni mõõtmise protseduur.
Kaugseire ja võimendus lahendavad erinevaid probleeme
Kaugseire käsitleb ergastuse kadu
Kui valitud deformatsioonimõõteseade toetab kaugseiret, saavad spetsiaalsed sensorjuhid mõõta ergastust sillale lähemal ja võimaldada ergutussüsteemil kompenseerida pingelangust. See võib vähendada võimendusviga, mis on põhjustatud juhtmest ja pöörleva kontakti takistusest ergutusteel. On küllmittegaranteerida, et muutuva mõõtesignaali kontakt, elektrilised häired või mehaanilise deformatsiooni artefakt kaob.
Sense-lead marsruutimine, kontrolleri stabiilsus, lubatud juhtmetakistus ja täpne DAQ-režiim peavad olema süsteemina valideeritud. Mõned mõõtmismoodulid kasutavad konkreetse veerandsilla konfiguratsiooni jaoks pigem šundi kalibreerimist kui kaugseiret. NäiteksNI instrumendispetsiifiline kaugseire ja šundi kalibreerimise dokumentatsiooneristab neid funktsioone. Ühe DAQ-režiimi parandusmeetodit ei tohiks üldistada iga silla või instrumendi jaoks.
Võimendi liigutamine pöörlevale küljele muudab signaali piiri
Kui toores silla väljund on eeldatava häirega võrreldes erakordselt väike, võib mõõtmisseadme läheduses olev signaali konditsioneerimine olla hindamist väärt. Pöörleval võllil olev võimendi võib vähendada võimendamata anduri juhtme pikkust ja saata kõrgema taseme analoogväljundit või sobiva aktiivelektroonika korral digitaalseid andmeid üle pöördliidese. Siiski vajab konstruktsioon nüüd kvalifitseeritud pöörleva külje toiteallikat, soojus- ja vibratsioonihinnangut, piisavat ribalaiust, kalibreerimisstabiilsust ja vajaduse korral määratletud edastusprotokolli.
Elektroonika paigutamine pöörlevale küljele on arhitektuurne valik, mitte automaatne nõue. See võib parandada müravaru, suurendades samal ajal tasakaalustamise, ruumi, võimsuse ja hooldatavuse piiranguid. Enne keerukama lahenduse valimist võrrelge jõudlust samal võllil ja sama DAQ ribalaiusega.
Planeerige kalibreerimine kogu pöörleva mõõtmisahela ümber
Deformatsioonimõõtmist saab hästi kalibreerida paigal olles ja see siiski triivib pöörlemise ajal. Kalibreerimine ja valideerimine täiendavad üksteist: kalibreerimine määrab kindlaks elektriväljundi ja valitud mõõtesuuruse vahelise konversiooni kindlaksmääratud tingimustel; dünaamiline testimine kontrollib, kas see konversioon jääb installitud süsteemis kehtima.
- Parandage konfiguratsioon.Salvestage gabariidi muster, silla valmimine, ergastuse seadistus, libisemisrõnga skeem, kaabli pikkused, varjestus, võimendi võimendus, filtrid, DAQ vahemik, diskreetimissagedus ja võlli kinnitus. Iga muudatus võib võrdluse kehtetuks muuta.
- Salvestage statsionaarne null ja referents.Kui võll on dokumenteeritud tingimustes seisatud, silla ergutus, töötlemata või konditsioneeritud väljund, temperatuur ja heakskiidetud koormamata või võrdluskoormuse olek.
- Kasutage sobivat kalibreerimismeetodit.Võimaluse korral kasutage rakenduse heakskiidetud füüsilise koormuse kalibreerimist. Silla nihke nullimine ja šundi kalibreerimine on kasulikud kontrollid, kuid vales kohas tehtud šunt ei pruugi kasutada sama seeria kontakte kui füüsiline pingesignaal.
- Korrake kontrollitud pöörlemisega.Katsetage väikest kiirust, nimikiirust, maksimaalset nõutavat kiirust, vajadusel ümberpööramist ja asjakohaseid soojendusolekuid. Mõõtke võrdluskoormust ja väljundvõimsust samaaegselt, kui katsestend seda võimaldab.
- Eraldi veaallikad.Kasutage võrdlusandurit või kontrollitud võrdlust, registreerige võlli kaldenurk ja kiirus ning võrrelge mootori sisse- ja väljasõidutingimusi, kui see on ohutu. Ärge kohe omistage libisemisrõngale perioodilist artefakti.
- Dokumenteerige vastuvõtuotsus.Võrrelge täheldatud nulli triivi, võimenduse muutust, müra, kõrvalekaldeid ja taastuvust piirväärtustega, mis on tuletatud katse määramatuse eelarvest, mitte üldisest kontaktitakistuse numbrist.
Pöörlemismomendi katse puhul määravad kalibreerimise jälgitavuse ja piirid füüsilise koormuse meetod, kinnituse dünaamika ja gabariidi paigutus. Šundi kalibreerimine ei saa iseenesest kindlaks määrata kogu pöördemomendi mõõtmise ahela jälgitavust mehaanilise võrdlusaluseni.
Mõõtmisliidese dünaamiline testmaatriks
Enne pöörleva liidese tellimist või kinnitamist määrake mõõdetavad piirid kogu deformatsioonimõõtmisahela jaoks. Väärtused sõltuvad silla tundlikkusest, nõutavast mõõtemääramatusest, salvestusriba laiusest, töökiirusest ja sellest, mida pöörlev võll tegelikult kogeb.
| Testi olek | Salvestage koos | Läbitud/mittearvestatud |
|---|---|---|
| Statsionaarne, koormamata | Nullnäit, ergutus allika juures ja sild, kui see on juurdepääsetav, temperatuur, ribalaius | Heakskiidetud baasjoon ja nullstabiilsus |
| Statsionaarne, kalibreeritud koormus | Rakendatud võrdluskoormus, näidatud deformatsioon/pöördemoment, võimendus ja korratavus | Projekti mõõtmisviga ja korratavuse piirid |
| Konstantse kiirusega koormamata pöörlemine | Kiirus, võlli kaldenurk, nullnihe, RMS-müra ja maksimaalse transientide arv | Liikumisest tingitud nihke/müra eelarve |
| Pideva kiirusega koormatud pöörlemine | Võrdluskoormus, mõõdetud väljund, ergutus, viga versus kiirus | Dünaamiline ulatus või võimenduse veapiirang |
| Kiirendus ja tagasipööramine | Mööduv suurusjärk, settimisaeg, nurk ja kontrolli olek | Katsespetsiifiline mööduv tagasilükkamise või taastamise nõue |
| Ajami vahetamise võrdlus | Anduri jälg, ajami vool või PWM olek, muud kanalid on aktiivsed | Häirete panus alla kinnitatud läve |
| Kuum seisukord/vastupidavus | Triivi, müra, temperatuuri, kontakti käitumise ja kalibreerimise kontroll | Nõutav stabiilsus ettenähtud töö- ja keskkonnavahemikus |
DAQ diskreetimissagedus ja analoogribalaius peavad olema piisavalt suured, et paljastada kavandatava mõõtmise jaoks olulised vead. Aeglaselt keskmistatud ekraan võib varjata lühikesi katkestusi, samas kui tarbetult lai ribalaius võib suurendada täheldatud müra ilma kasulikku teavet parandamata. Salvestage võrdlemiseks nii filtreerimine kui ribalaius.
Kasulik eralduskatse võrdleb sama instrumenteeritud võlli paigalseisva liidesega, mis pöörleb pöördemomendita ja pöörleb teadaoleva rakendatud pöördemomendi all. Kui nurga all lukustatud funktsioon ilmub ainult pöörlemisel, kontrollige koos mehaanilisi mõjusid ja kontakti käitumist; korrelatsioon on diagnostiline vihje, mitte põhjuse tõend. HBK märgib ka, et pöörlemisefektid võivad mõjutada pöördemomendi anduri väljundit viisil, mis sõltub rakendusest ja kiirusest; vaataKuidas valida pöörlevat pöördemomendi andurit.
Kui libisemisrõngas ei ole parim mõõtmisarhitektuur
Juhtivad libisemisrõngad on endiselt kasulikud, kui insenerid vajavad lihtsaid pidevaid ühendusi pöörleva sillaga, juurdepääsetavat DAQ-d ja mehaanilist paigaldust, mida saab hooldada. Kuid on juhtumeid, kus mõõteahelat teenindab paremini kõrgema taseme väljundiga pöörlev võimendi, pöörlev digiteerija või kontaktivaba telemeetriasüsteem.
| Arhitektuur | Mõtle, millal | Kinnitage enne otsustamist |
|---|---|---|
| Passiivne sild läbi juhtiva libisemisrõnga | Madal kanalite arv, kvalifitseeritud kontakti stabiilsus, juurdepääsetav võlli ots või läbiva ava geomeetria | Silla paigutus, ergutusviga, dünaamiline müra, kontaktid ja deformatsiooni mõõtmise täpsus |
| Pöörlev võimendi pluss juhtiv liides | Toores millivoldine signaal ei suuda saadaoleva juhtmestiku kaudu müraeelarvet katta | Pöörlemisvõimsus, pakend, võimendi triiv/ribalaius, signaali või andmetee kvalifikatsioon |
| Kontaktivaba telemeetria | Kontaktivaba jõuülekanne või mehaaniliselt ligipääsmatu võll on peamine piirang | Toide, sünkroonimine, paigaldamine, ribalaius, latentsus ja keskkonnasobivus |
Erinevate katsete jaoks võivad õigustatud olla erinevad arhitektuurid. Võrdlus peaks põhinema kinnitatud määramatuse eelarvel ja tegelikul tegevusprofiilil, mitte laialdasel väitel, et üks tehnoloogia on alati täpsem.
Mida saata deformatsiooni mõõtmise pöörleva liidese ülevaatamiseks
Kui libisemisrõngas jääb elujõuliseks valikuks, vajab tarnija enamat kui fraasi "tensomõõturi signaal". Järgmine lühike spetsifikatsioon aitab vältida vale kontaktide paigutuse, vooluahelate arvu või testimisulatuse väljapakkumist.
| Nõuderühm | Teave esitada |
|---|---|
| Mõõtmine | Tüve/pöördemoment/paindeobjektiiv, andurite arv, gabariiditegur ja silla konfiguratsioon |
| Signaal ja erutus | Silla takistus, ergutuspinge, eeldatav mV/V väljund, ribalaius, lubatud mõõtmisviga |
| Juhtmed | EX+/EX−, SIG+/SIG−, valikulised SENSE juhtmed, muud vooluringid, varjestus ja maandus |
| DAQ | Mudel ja mõõtmisrežiim, signaali konditsioneer, diskreetimissagedus, filtreerimine, kaugseire ja kalibreerimismeetod |
| Pöörlemine | Tavaline/maksimaalne pöörete arv, pidev või tagurpidi liikumine, kiirendus ja eeldatav töö |
| Mehaaniline | Võlli otsa vaba saadavus, võlli läbimõõt, vajalik ava, lubatud läbimõõt/pikkus, rootori-staatori kinnitus, kaabli väljapääsud |
| Muud koormused | Kõrval asuvad mootorid ja ajami elektroonika, samaaegsed voolu- ja kiired kanalid |
| Keskkond | Temperatuur, vibratsioon, saastumine, õli/niiskus, juurdepääs hooldusele ja elutsükli nõue |
| Vastuvõtmine | Heakskiidetud mõõtemääramatuse/müra/nulltriivi eelarve, võrdluskoormuse protseduur, pöörlevad katsetingimused ja katseprotokollid |
Joonis 2. Real ByTune'i läbiava toote visuaal. See illustreerib ainult mehaanilist keskava valikut; see foto ei kinnita deformatsioonimõõturi ühilduvust, mõõtmistäpsust ega tootespetsiifilist testitulemust.
TheByTune'i läbiva auguga tooteperekondon asjakohane mehaaniline viide, kui koost peab ümbritsema olemasolevat šahti. Kui elektrikontaktide paigutus või kanalikombinatsioon vajab tehnilist ülevaatust, kasutagekohandatud libisemisrõnga disaini marsruuttäieliku vooluringi ajakava ja vastuvõtukriteeriumidega.
Otsuse reegel on lihtne:Valige pöörleva liidese arhitektuur alles pärast silla, juhtmestiku, veaeelarve ja dünaamilise testi määratlemist. Integreerimiseks on vajalik kontaktide arv või nominaalne pöörete arv, kuid see ei ole piisav tõend mõõtmise kvaliteedi kohta.