Tehnika za merenje obrtnog momenta sa ugaonim senzorima, koja se prvi put koristila u 1950-tim godinama, vraća se, zahvaljujući razvoju induktivnih uglastih senzora.
Merenje obrtnog momenta kada imamo neprekidno rotirajuće kretanje je izuzetno teško i zahtevno, a može se vršiti na nekoliko načina. Najčešće rešenje jeste merenje preko električne snage i brzine obrtanja. Međutim, ova vrsta merenja ima veliki procenat greške zbog rasipanja snage, brzine, naponskog napajanja, temperature, stanja ležaja i stanja samih mašina.
Postupak merenja obrtnog momenta sa meračima napona
Preciznije rešenje jeste merenje obrtnog momenta u konstantno rotacionom kretanju pomoću merača napona ili uređaja sa površinskim akustičnim talasima (SAW). Za prenos mernog signala koriste se specijalni klizni prsteni ili beskontaktni prenos signala.
Važno je shvatiti da kod ove vrste merenja, postoji velika razlika između teorije i prakse. Nije problemaatično vršiti ovakvo merenje obrtnog momenta u laboratorijskim uslovima, međutim, poprilično je neprimenjivo u samoj industriji.
Postoji još jedno rešenje koje se prvo koristilo 1950-tih godina da bi se merio obrtni momenat u motorima, na koje su mnogi zaboravili. Tehnika meri obrtaje, a samim tim i obrtni momenat, merenjem faznog pomeraja između dva rotaciona električna transformatora koja su montirana i poravnana na osovini. Kako se rotira osovina, svaki transformator proizvodni dva signala, sinusni i kosinusni.
Kada se primeni nultni obrtni momenat, signali iz dva rotaciona električna transformatora pokazuju nulti fazni pomeraj. Zatim, kada se primeni redovan obrtni momenat, faza jednog izlaza izgleda kao da se pomera ka drugom. Ovaj fazni pomeraj je direktno proporcionalan primenjenom obrtnom momentu. Ovo je veoma osetljiva tehnika koja je pogodna za merenje okretanja od < 1° ili čak < 0,1°. Vratilo ne mora na bude dugačko, dovoljno je da bude manje od 25mm. Ovo se može postići time što se ciljano koriste fleksibilna vratila ili raspoređivanjem transformera koncentrično jedan unutar drugog – i povezivanjem unutrašnjih i spoljašnjih delova vratila korišćenjem krutim torzionim oprugama.
Rotacioni električni transformeri su robustni ali pouzdani i tačni, takođe su i beskontaktni uređaji. Nema potrebe za korišćenjem kliznih pristenova niti prenošenjem signala radio frekvencijama. Jedan od razloga zašto se ova tehnika više ne primenjuje, jeste zato što sama vratila sve manje koriste. Ali sa druge strane su i veoma su skupi. S’ obzirom da su današnji inženjeri navikli na digitalnu elektroniku, nerado se služe anaolognom.
Nova generacija senzora i rotacionih električnih tranformera
Danas, rotacione električne transformere sve više zamenjuju savremena rešenja – induktivni koderi odnosno inkoderi. Inkoderi funkcionišu koristeći se istim induktivnim principima kao i rotacioni električni transformatori, ali koriste štampana kola umesto transformatore od žice. Svi ovi uslovi su važni radi smanjenja preopterećenosti, težine i troškova samih inkodera, dok se perferomanse i rezultati maksimiziraju. Inkoderi su takođe idealni za merenje uglova – ravni su, sa većom rupom u sredini. Ovo omogućava vratilima da prođu kroz središnji deo statora inkodera, pri čemu se rotor prikači direktno na rotirajuću osnovinu. Ovakav postupak takođe eleminiše potrebu za korišćenjem kliznih prstenova.
Termički koeficijent inkodera je mali u poređenju sa onim šta se može postići uvođenjem senzora. Bilo koji nepravilni dinamički efekti vratila sa velikom ugaonom brzinom, mogu vrlo lako da se eliminišu pomoću istog signala za očitavanje oba inkodera. Ne postoji opasnost od oštećenja opreme sa prekomernim ili udarnim obrtnim momentom.
Ovom tehnikom vrše se dva merenja istovremeno – merenje ugla i merenje samog obrtnog momenta.
