دستگاه گشتاور سنج یا ترکومتر چیست؟‎

گشتاور با حس کردن انحراف حقیقی محور ایجاد شده توسط یک نیروی پیچشی یا با آشکار کردن آثار این انحراف اندازه گیری ‏می‌شود. سطح یک محور تحت گشتاور دچار تراکم و کشش می‌شود. برای اندازه گیری گشتاور، معمولا عنا صر استرین گیج به ‏صورت جفت روی محور نصب شده‌اند. یک گیج افزایش در طول را اندازه می‌گیرد ‏‎(‎در جهتی که سطح تحت کشش است) و گیج ‏د یگر کاهش طول را در جهت دیگر اندازه می‌گیرد. حسگرهای گشتاور اولیه، از ساختارهای مکانیکی مناسب با استرین گیج‌ها ‏تشکیل شدند. هزینهٔ بالا وقابلیت اطمینان کم آن ها باعث شده که مورد پذیرش صنعتی قرار نگیرند. اگر چه تکنولوژی مدرن ‏هزینهٔ ساخت حسگرهای گشتاور را کم کرده‌است، با این وجود کنترل کیفیت روی محصول، نیاز به اندازه گیری دقیق گشتاور را ‏افزایش داده‌است‎. ‎

کاربردهای گشتاور ‏

کاربردهای موجود برای حسگر گشتاور شامل تعیین ا ندازهٔ توان یک موتور غیر الکتریکی یا الکتریکی، توربین یا دستگاه‌های ‏چرخندهٔ دیگراست. در حال حاضر در دنیای صنعتی، مشخصه‌های کنترل کیفیت به شرکت‌هایی برای اندازه گیری گشتاور در ‏زمان تولید، به خصوص زمانیکه اتصالات به کار رفته شده، نیازمند هستند. اندازه گیری گشتاور مورد نیاز به صورت اتوماتیک روی ‏ماشین‌های پیچ ومونتاژ قرار داده شده ونیز می‌توانند به ابزارهای دستی اضافه شوند. در هر دو مورد، اطلاعات جمع آوری شده ‏می‌تواند روی‎ databloggerها برای کنترل کیفیت انباشته شده و نتایج گزارش داده می‌شود. کاربردها ی صنعتی ‏دیگرحسگرهای گشتاور شامل اندازه گیری نرخ برداشت براده، کالیبره کردن ابزارهای گشتاور، اندازه گیری نیروهای سایش، ‏آزمایش کردن فنرها و اندازه گیری‌های بیودینامیک می‌شود‎.‎

کارکرد حسگر ‏

گشتاور می‌تواند با چرخش استرین گیج‌ها، به علاوه با یک تخمین ثابت، حسگرهای‎ magnetoelastic ‎و‎ magnetostrictive ‎اندازه گیری شود که همه حساس به دما هستند. حسگرهای چرخشی باید روی محور قرار داده شوند که به دلیل محدودیت‌های ‏فضا همیشه امکان پذیر نیست‎.‎
یک‎ Strain gauge ‎می‌تواند مستقیما روی یک میله نصب شود. به دلیل چرخش میله، اتصال حسگر گشتاور به منبع تغذیه و ‏همچنین انتقال سیگنال اطلاعاتش توسط یک رینگ لغزان که روی میله نصب شده‌است، انجام می‌شود. همچنین‎ Strain ‎gauge ‎می‌تواند از طریق یک مبدل هم به منبع وصل شود که در این صورت نیاز به نگهداری و مراقبت از رینگ لغزان از بین ‏می‌رود. ولتاژ تحریک برای یک‏Strain gauge ‎ به صورت القایی کوپل می‌شود و خروجی‎ Strain gauge ‎به یک پالس تبدیل ‏می‌شود. بیشینه سرعت برای چنین ترکیبی 1500‏rpm ‎ می‌باشد Strain g‎auge ها را می‌توان روی بخش‌های ثابت نیز نصب ‏کرد.

این حسگرهای عکس العمل، گشتاوری را که از میله به قطعات منتقل شده‌است را اندازه می‌گیرند. اما این اندازه گیری دقیق ‏نیست زیرا اینرسی موتور را نادیده می‌گیرد S train gauge‎ هایی که برای اندازه گیری گشتاور استفاده می‌شوند شامل فویل، ‏نیمه هادی منتشر شده و انواع لایه نازک می‌باشد. این‌ها می‌توانند به صورت مستقیم با لحیم کاری یا چسب به میله وصل شوند. ‏اگر نیروهای وارده بزرگ نباشند و یک بار نا متعادل را بتواند متحمل شود، در این صورت لوازم جانبی الکترونیکی شامل باتری، ‏تقویت کننده و فرستنده رادیویی را می‌توان روی میله نصب کرد.

حسگر های proximity

حسگرهای‎ proximity ‎و جابجایی می‌توانند گشتاور را با اندازه ‏گرفتن جابجایی زاویه‌ای بین دو انتهای یک میله به دست آورند. با وصل کردن دو چرخ دندانه دار یکسان به دو انتهای میله با ‏یک فاصله خاص، جابجایی زاویه‌ای ایجاد شده توسط گشتاور را می‌توان اندازه گرفت.

حسگرهای‎ proximity ‎یا فوتوسل که روی ‏هر چرخ دندانه دار قرار گرفته‌اند، دو ولتاژ تولید می‌کنند که اختلاف فازشان باافزایش گشتاور وارد بر میله زیاد می‌شود. روش ‏دیگری برای اندازه گیری گشتاور استفاده از یک فوتوسل می‌باشد که در یک سمت طوری قرار داده شده‌است که هرچه گشتاور ‏افزایش می‌یابد باعث می‌شود چرخ‌های دندانه دار بیشتر روی هم بیفتند و در نتیجه نور کمتری به سمت دیگر می‌رسد.‎ جابجایی‌های ناشی از گشتاور را می‌توان با حسگرهای دیگری از جمله حسگرهای نوری، القایی، خازنی و پتانسیومتری اندازه ‏گرفت. برای مثال یک گشتاور سنج از نوع خازنی به این صورت کار می‌کند که با تغییر گشتاور فاصله بین دو صفحه تغییر ‏می‌کند و ظرفیت خازنی آن‌ها عوض می‌شود.
حسگر با اندازه گرفتن این تغییر خازنی مقدار گشتاور را اندازه می‌گیرد. با تغییرات ‏گشتاور، ضریب نفوذ پذیری مغناطیسی برای میله عوض می‌شود که می‌توان آن را به وسیله یکmagnetostrictive sensor ‎ اندازه گرفت. وقتی میله بدون بار است، ضریب نفوذپذیری آن در همه جا یکنواخت است. اما تحت گشتاور تعداد خطوط میدان ‏مغناطیسی و ضریب نفوذپذیری به تناسب گشتاور تغییر می‌کند. این نوع حسگر از دو سیم پیچ اولیه و دو سیم پیچ ثانویه که در ‏یک سمت میله نصب می‌شوند، تشکیل شده‌است.

حسگر گشتاور magnetoelastic

 با اندازه گیری تغییرات در میدان ‏مغناطیسی خود، تغییرات نفوذپذیری خود را اندازه گیری می‌کند. این نوع حسگر از یک میله باریک فولادی که محکم به میله ‏چرخان کوپل شده‌است، ساخته می‌شود. این ترکیب به عنوان یک آهنربای ثابت که شدت میدان مغناطیسی اش متناسب با ‏گشتاور اعمال شده به میله‌است، عمل می‌کند. این میله باریک میان موتور و بار نصب می‌شود. یک حسگر مغناطیسی میدان ‏تولید شده را به یک سیگنال الکتریکی خروجی تبدیل می‌کند که متناوب با گشتاور اعمال شده می‌باشد.

>