컨텐츠 메뉴
● 토크 센서 이해
● 단계별 구성
>> 1. 감지 요소 준비
>> 5. 교정
>> 6. 주택 및 장착
● 고급 기술
>> 비접촉 토크 측정
>> 무선 데이터 전송
>> 온도 보상
● 응용 프로그램
● 결론
● 자주 묻는 질문
>> 2. 토크 센서의 올바른 스트레인 게이지를 어떻게 선택합니까?
>> 3. 고속 응용 프로그램에 DIY 토크 센서를 사용할 수 있습니까?
>> 5. 토크 측정에서 일반적인 오류 원인은 무엇입니까?
시공 프로세스에 뛰어 들기 전에 토크 센서가 무엇인지, 작동 방식을 이해하는 것이 중요합니다. 토크 변환기 또는 토크 미터라고도하는 토크 센서는 비틀림 기계적 입력을 전기 출력 신호로 변환합니다. 두 가지 주요 유형이 있습니다 토크 센서 :
1. 반응 토크 센서
2. 회전 토크 센서
두 유형 모두 스트레인 게이지, 압전 결정, 정전성 감지 및 자기장 변이를 포함하여 토크를 측정하기 위해 다양한 형질 도입 원리를 사용합니다.
기본 토크 센서를 구축하려면 다음 재료가 필요합니다.
-Arduino 보드 (예 : Arduino Mega)
-LCD 방패
-로드 셀
- 신호 증폭기
- 스트레인 게이지
- 소켓 확장 또는 샤프트
- 접착제 (슈퍼 접착제, 뜨거운 접착제)
- 와이어 및 커넥터
- 납땜 장비
- 3D 프린터 또는 공예 재료 (선택 사항)
토크 센서를 만드는 첫 번째 단계는 감지 요소를 준비하는 것입니다. 이 가이드의 경우 널리 사용 가능하고 상대적으로 저렴한 스트레인 게이지 사용에 중점을 둡니다.
1. 감지 요소로 적절한 샤프트 또는 소켓 확장을 선택하십시오.
2. 표면을 철저히 청소하여 적절한 접착력을 보장하십시오.
3. 스트레인 게이지의 위치를 샤프트 축에 45도 각도로 표시하십시오.
4. 슈퍼 접착제를 조심스럽게 바르면 스트레인 게이지를 표시된 위치에 부착하십시오.
스트레인 게이지가 단단히 부착되면 다음을 연결해야합니다.
1. 휘트 스톤 브리지 구성에 스트레인 게이지를 연결하십시오.
2. 얇고 유연한 와이어를 사용하여 샤프트 회전의 간섭을 최소화하십시오.
3. 핫 접착제 또는 실리콘 실란트를 바르고 연결을 보호하고 스트레인 릴리프를 제공하십시오.
스트레인 게이지에 의해 생성 된 전기 신호는 일반적으로 매우 약하고 증폭이 필요합니다.
1. Wheatstone Bridge 출력을 계측 증폭기와 같은 신호 증폭기에 연결하십시오.
2. 원하는 감도를 달성하기 위해 증폭기의 게인을 조정하십시오.
3. 신호의 노이즈를 줄이기 위해 필요한 필터링을 구현하십시오.
토크 측정을 처리하고 표시하기 위해 Arduino 보드를 사용합니다.
1. 증폭 된 신호를 Arduino의 아날로그 입력에 연결하십시오.
2. 측정 값을 표시하기 위해 LCD 방패를 Arduino에 부착하십시오.
3. Arduino 스케치를 쓰고 업로드하여 센서 입력을 읽고 토크 값을 계산하십시오.
정확한 토크 측정에는 적절한 교정이 중요합니다.
1. 보정 된 가중치 또는 기준 토크 렌치를 사용하여 알려진 토크 값을 센서에 적용하십시오.
2. 알려진 각 토크 값에 대한 센서 출력을 기록하십시오.
3. 센서 판독 값을 토크 값으로 변환하기 위해 교정 곡선 또는 방정식을 만듭니다.
4. Arduino 스케치에서 교정을 구현하십시오.
토크 센서를 보호하고 안정적인 측정을 보장합니다.
1. 센서 구성 요소에 대한 하우징 설계 및 3D 프린트 (또는 구성).
2. 센서를 테스트 설정 또는 기계에 연결하기위한 장착 지점을 만듭니다.
3. 회전 샤프트와의 적절한 정렬과 최소한의 간섭을 보장하십시오.
토크 센서 설계를 향상시키려는 사람들을 위해 이러한 고급 기술을 고려하십시오.
스트레인 게이지를 사용하는 대신 자기 탄성 또는 표면 음향 파 (SAW) 센서와 같은 비접촉 방법을 탐색 할 수 있습니다. 이 기술은 내구성과 유지 보수 감소 측면에서 이점을 제공합니다.
회전 토크 센서에서 슬립 링이 필요하지 않도록 Bluetooth 또는 Wi-Fi 모듈을 사용하여 무선 데이터 전송을 구현하십시오.
광범위한 작동 조건에서 정확도를 향상시키기 위해 온도 센서 및 보상 알고리즘을 통합합니다.
DIY 토크 센서는 다음을 포함한 다양한 응용 분야에서 사용할 수 있습니다.
1. 자동차 테스트 및 개발
2. 로봇 공학 및 자동화
3. 풍력 터빈 효율 모니터링
4. 재료 테스트 및 특성화
5. 스포츠 장비 성능 분석
고유 한 토크 센서를 구축하는 것은 기계 공학, 전자 제품 및 프로그래밍을 결합한 보람있는 프로젝트입니다. 이 안내서에 요약 된 단계를 따르면 상용 센서 비용의 일부에 대한 기능적 토크 측정 장치를 만들 수 있습니다. DIY 센서는 전문 급 장비의 정밀도와 일치하지 않을 수 있지만 많은 응용 프로그램에 대한 귀중한 통찰력을 제공하고 훌륭한 학습 경험으로 사용될 수 있습니다.
DIY 토크 센서의 정확도는 사용되는 구성 요소의 품질, 교정 정밀도 및 환경 조건을 포함한 다양한 요인에 따라 다릅니다. 신중한 시공 및 교정을 사용하면 본격적인 범위의 1-5% 이내에 정확성을 달성 할 수 있습니다. 그러나 높은 정밀도가 필요한 응용 프로그램의 경우 전문가 급 센서가 권장됩니다.
스트레인 게이지를 선택할 때 다음 요소를 고려하십시오.
- 저항 (일반적으로 120Ω 또는 350Ω)
- 게이지 계수 (변형 감도)
- 온도 보상
- 샤프트 직경에 적합한 크기와 모양
최상의 결과를 위해 토크 측정 응용 프로그램을 위해 특별히 설계된 스트레인 게이지를 선택하십시오.
DIY 토크 센서는 중간 속도의 애플리케이션에 사용할 수 있지만 고속 사용하면 추가 문제가 발생할 수 있습니다. 회전 센서의 경우 적절한 균형을 유지하고 매우 고속 응용 분야를 위해 자기 탄성 센서와 같은 비 연락 방법을 사용하는 것을 고려하십시오.
교정 주파수는 센서의 사용 및 환경 조건에 따라 다릅니다. 일반적으로 :
- 시공 후 초기 교정을 수행하십시오
- 정기적으로 사용하기 위해 6-12 개월마다 다시 교정하십시오
- 극한 온도 또는 기계적 충격에 노출되면 더 자주 교정
토크 측정의 일반적인 오류 원인은 다음과 같습니다.
- 센서 또는 샤프트의 오정렬
- 스트레인 게이지 성능에 영향을 미치는 온도 변화
- 전자기 간섭
- 감지 요소의 기계적 히스테리시스
- 부적절한 신호 컨디셔닝 또는 필터링
이러한 요소를 해결하면 DIY 토크 센서의 정확도와 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
