Датчик крутящего момента

Нужно измерять крутящий момент на валу , мощность до 9 кВТ, скорость до 3000 об/мин.

Знаю что такие датчики есть где-то между двигателем и АКПП легковых автомобилей. Сколько стоит, как устроен , как выглядит, какой интерфейс имеет, кто-нибудь уже колхозил с ними ?

Спасибо за любую информацию

наберите поиском "датчик крутящего момента", и будет вам счастье....

Можно косвенно - измерить ток и напряжение на холостом ходу и под нагрузкой и пересчитать.

Не забываем про коэффициент использования мощности.

А так - http://www.zaopribor.ru/telemetricheskoe-oborudovanie/datchiki-krutyaschego-momenta.html

Можно косвенно - измерить ток и напряжение на холостом ходу и под нагрузкой и пересчитать.

спасибо, но это нужно для ДВС и именно крутящего момента

наберите поиском "датчик крутящего момента", и будет вам счастье....

цена как отдельного изделия очень высока

датчики есть где-то между двигателем и АКПП легковых автомобилей

Нет их там.

Уже довольно давно - программная функция блока управления, физический датчик - негуманно по цене.

Нет их там.

Уже довольно давно - программная функция блока управления, физический датчик - негуманно по цене.

на каком принципе реалзовано ?

Dind, как блок управления вычисляет крутящий момент? Наверное делит мощность на угловую скорость :)

мощность на угловую скорость

Ага. По датчику мощности, в выхлопной трубе у бампера. :) Шутка.

Обороты, количество воздуха, угол дроссельной заслонки обязательно, скорее еще и с коррекцией по дополнительным параметрам....

Нет их там.

:good: И не было! А все эти эмпирические рассчеты пригодны для приблизительного рассчета момента на конкретно заданном железе.

Для стендовых замеров штука бесполезная.

Есть в природе тензометрические датчики крутящего момента, но цены у них изрядные. Гугль о них много знает.

Сам тензометрический резистор не так и дорог - $2 за штуку, клей дороже (с помощью него плёночный тензометрический резистор (точнее 4 - в виде моста) приклеивается к деформируемой (упруго) части, по деформации которой судят об усилии), гораздо дороже стоит трансмиттер, который преобразует микровольты на вольт моста в цифровой сигнал (ну и подаёт на мост питание). Добавить к этому бесконтактную подачу питания и съём сигнала - понятно откуда большая цена.

Как альтернативный вариант могу предложить измерять усилие, прилагаемое к опорам двигателя - оно соответствует крутящиму моменту.

Точнее всего (и проще!) датчик момента в моторном стенде. Примерно на пальцах : Либо мотор либо нагрузочный генератор (что чаще) закреплён по оси своего вращения в 2-х подшипниковых опорах. Под воздействием крутящего момента он норовит провернуться в противоположную от вращения сторону. К одной из опор прикреплён рычаг точной длины, например (для простоты) 1 метр. На его конце - датчик усилия - весы. Которые момент и меряют. Проще 2-х копеек. (только вибрацию отсечь не забыть)

Аналогично можно прям в машине сделать, но не так точно. Для абсолютных измерений не пойдёт, а для относительных вполне - надо 2 датчика усилия в опоры двигателя. Разница в их показаниях, появляющаяся при нагрузке даст момент. Только пересчитать надо, учитывая длину опор от оси, их высоту от оси и передаточное число коробки передач.

Обороты, количество воздуха, угол дроссельной заслонки обязательно, скорее еще и с коррекцией по дополнительным параметрам..

косвенные методы увы не интересны

Сам тензометрический резистор не так и дорог - $2 за штуку, клей дороже (с помощью него плёночный тензометрический резистор (точнее 4 - в виде моста) приклеивается к деформируемой (упруго) части, по деформации которой судят об усилии), гораздо дороже стоит трансмиттер, который преобразует микровольты на вольт моста в цифровой сигнал (ну и подаёт на мост питание). Добавить к этому бесконтактную подачу питания и съём сигнала - понятно откуда большая цена.

сам по себе стационарный датчик и невращающийся с валом измеритель, цифровой фильтр к нему и промышленный сетевой интерфейс недороги,

а комплект для скоростного вала стоит совсем других денег

Как альтернативный вариант могу предложить измерять усилие, прилагаемое к опорам двигателя - оно соответствует крутящиму моменту.

тоже гиморойный способ, даже если мерить по фланцу , а по опорам пересчет сложный и недостоверный это уже знаю

Точнее всего (и проще!) датчик момента в моторном стенде. Примерно на пальцах : Либо мотор либо нагрузочный генератор (что чаще) закреплён по оси своего вращения в 2-х подшипниковых опорах. Под воздействием крутящего момента он норовит провернуться в противоположную от вращения сторону. К одной из опор прикреплён рычаг точной длины, например (для простоты) 1 метр. На его конце - датчик усилия - весы. Которые момент и меряют. Проще 2-х копеек. (только вибрацию отсечь не забыть)

Аналогично можно прям в машине сделать, но не так точно. Для абсолютных измерений не пойдёт, а для относительных вполне - надо 2 датчика усилия в опоры двигателя. Разница в их показаниях, появляющаяся при нагрузке даст момент. Только пересчитать надо, учитывая длину опор от оси, их высоту от оси и передаточное число коробки передач.

мне на пальцах неинтересно, я инженер и работал с промышленными измерителями - они очень дорогие

Dind, А какая точность нужна? Какой конкретно двигатель, в каком режиме работает, как нужно измерять момент - непрерывно, или достаточно раз в секунду к примеру?

Ага. По датчику мощности, в выхлопной трубе у бампера. Шутка.

Обороты, количество воздуха, угол дроссельной заслонки обязательно, скорее еще и с коррекцией по дополнительным параметрам....

На морских судах крутящий момент измеряется замером упругой деформации, на скручивание, гребного вала. Устанавливаются 2 датчика углового положения вала , при М=0 углы на обоих датчиках одинаковы, при передаче крутящего момента разница углового положения меняется пропорционально передаваемому моменту.

всё немного проще

Нет, не проще. Я тоже с конкретным-конкретным алгоритмом не работаю, мы просто пользователи сих алгоритмов, но работает именно на тех данных, что я описал. Топливо вобще считать не надо, достаточно воздуха. Там совершенно точно еще расход воздуха и обороты соотносится с углом дросселя, потому как нагрузка меняется, на идущей "внатяг" машине дроссель открывается шире и т.п. Кроме того, совершенно точно могу утверждать, что появление перебоев в работе двигателя вызывает отказ выдачи крутящего момента.

По поводу физических датчиков - ЕМНИП, описывались в "Автомобильном справочнике Bosch", там тот же скручиваемый валик.

Если аппаратно, и не во вращающейся части, то наиболее перспективно вводить упругий элемент на выходе двигателя, а со стороны нагрузки установить второй датчик положения коленвала, измерять фазовый сдвиг. Дискретность стандартного датчика - 58 импульсов (60-2) на оборот. Сугубо ИМХО.

Dok, ИМХО 60 импульсов на оборот - грубовато, как мне кажется лучше наклеить на упругий элемент с разных концов полосатую ленту, с бОльшим числом полосок, несколько сотен, и снимать сигнал оптическим датчиком, по крайней мере чувствительность и точность будут выше. Можно также наклеить магнитофонную ленту с записанным сигналом и так же измерять сдвиг фазы. Можно на упругом валу накатать насечку помельче и снимать сигнал хоть оптикой, хоть индуктивным датчиком,

Можно пойти чисто механическим путём - использовать дифференциал типа как в автомобиле, только включать иначе, двигатель подключать вместо одного из приводов, нагрузку вместо второго привода, а момент измерять на неподвижном корпусе дифференциала, хоть безменом. Но этот вариант сложный, шумный, ресурс такого агрегата тоже под вопросом, хотя я уверен, многим механикам он больше по душе чем непонятные датчики :)

Кстати вместо дифференциала можно взять планетарную передачу, момент статический измерять на "короне", такая передача компактна и долговечна, но конечно передаёт скорость не один к одному. она либо повышает, либо понижает...

Я исхожу из минимальных добавлений. :) А придумать-то можно что угодно, дьявол окажется, как всегда, в "мелочах", то есть реализации. :)

Я вот с ходу могу предложить делать напрягаемый элемент "звонким" в звуковом диапазоне, а крутящий момент измерять по высоте тона резонанса. :) И что? :)

Если сабжевый двигатель с электронным впрыском, задачу скорее решить программно.

Dind, А какая точность нужна? Какой конкретно двигатель, в каком режиме работает, как нужно измерять момент - непрерывно, или достаточно раз в секунду к примеру?

точность низкая 5%, промежуточный вал после редуктора, режим переменной нагрузки

Если аппаратно, и не во вращающейся части, то наиболее перспективно вводить упругий элемент на выходе двигателя, а со стороны нагрузки установить второй датчик положения коленвала, измерять фазовый сдвиг. Дискретность стандартного датчика - 58 импульсов (60-2) на оборот. Сугубо ИМХО.

фазовый сдвиг измерить возможно, но упругий элемент нужно калибровать и возможно упругость будет сильно зависеть от его текущей температуры

какая может быть упругая демормация вала (в градусах или радианах) между датчиками ?

какая может быть упругая демормация вала (в градусах или радианах) между датчиками ?

Вы инженер, считайте.. :)

Возьмите точность измерения доступных датчиков, загрубите ее минимум вдвое (чтобы иметь запас), прикиньте угол отклонения, позволяющий производить нужные измерения. Далее считаете валик, имеющий упругую деформацию на искомый угол в нужном Вам диапазоне крутящего момента.

Dind, А что, температура вала при работе меняется столь существенно?

Если хотите получить большой угол на скручивание, можно поставить в разрез вала муфту с пружинками, типа как ступица на автомобильных дисках сцепления....

А калибровать как ни крути придётся всё равно, как это сделать в динамике без применения заводского датчика - не представляю.

Dok, Мне очень понравилась ваша идея по поводу измерения звукового резонанса вала, сидишь с камертоном возле вала, постукиваешь молотком :)

Нет, кроме шуток, интересный вариант, измеряют же натяжение приводных ремней по резонансу, почему напряжение вала не измерять?

romka10.06, С "неподвижным корпусом дифференциала" вы не правы, чтобы передать КМ от привода к приводу, нужно затормозить малую шестерню ГП, и в этом случае вращение будет в противоположную сторону.

Самый лучший способ уже предложили - замерять деформацию вала.

Тигренок, Затормозить малую шестерню = затормозить большую = затормозить корпус, это одно и то же. Для измерения момента упомянутые шестерни не нужны вообще. Я это написал лишь как чисто механический вариант, безусловно лучший вариант - измерять деформацию вала, но всё равно придётся на вал надевать корпус с подшипниками, в котором будут закреплены датчики, дабы обеспечить неподвижность датчиков относительно оси вращения вала, и друг друга, надевать на вал диски с отметками для датчиков, разрабатывать, строить и калибровать электронную част, хотя при использовании оптических датчиков и компьютера схема проста до безобразия.

Скручивание измерительного вала регистрировать, например, таким - http://www.prosoft.ru/products/brands/ams/362657/, или крутильным тензометрическим мостом, питание подавать через бесконтактный токосъёмник, данные принимать - тоже.

Хотя я и не понимаю, в чём трудность калибровки по опорам двигателя - застопорить коленвал и крутить за гайку храповика динамометрическим ключём, измеряя разницу усилия на опорах (теми же самыми весовыми тензодатчиками).

Ну деформацию вала измерять - получим +-100%.

Простой вариант изготовимый из подручных материалов (на одно направление вращения):

Серым выделены датчики деформации/усилия (работают на сжатие), в промышленности - это тензодатчики, в домашних условиях можно использовать пьезоэлементы - лучше от весов, но даже от пищалки подойдут. В корпус датчика (вращающийся) поставим микроконтроллер и четыре генератора в качестве резонаторов которых - наши датчики.

Принцип действия: при приложении противодействующей силы (момент) к валу, возникает сила направленная на сжатие пьезоэлементов, в зависимости от степени сжатия меняется частота генерации импульсов. Микроконтроллер измеряет частоту, и по градуировочной шкале каждого пьезодатчика определяет эту силу. Из четырех показаний производится выбраковка сильно отличающихся показаний (датчик неисправен), а оставшиееся значения усредняются, далее микроконтроллер передает эти данные через вращающийся трансформатор (смотреть Led-глобусы) на внешний микроконтроллер, который преобразует сигнал с трансформатора к стандартному виду (0-10В , 4-20мА и т.д.)