FCA7300方向盘扭矩传感器扭矩传感器工作原理与应用范围

一、扭矩传感器测量原理

将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上并组成应变桥,向应变桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号。将该应变信号放大后，经过压/频转换，变成与扭应变成正比的频率信号。本系统的能源输入及信号输出是由两组带间隙的特殊环型变压器承担的,因此实

现了无接触的能源及信号传递功能。(虚线内为旋转部分)

二、特点

1.既可以测量静止扭矩，也可以测量旋转转矩;

2.　既可以测量静态扭矩，也可以测量动态扭矩；

3.检测精度高，稳定性好；抗干扰性强;

4.体积小，重量轻，多种安装结构，易于安装使用；

5.不需反复调零即可连续测量正反转扭矩;

6.没有导电环等磨损件，可以高转速长时间运行；

7．传感器输出高电平频率信号可直接送计算机处理；

8．测量弹性体强度大可承受100%的过载。

三扭矩传感器原理结构

在一段特制的弹性轴上粘贴上专用的测扭应片并组成变桥，即为基础扭矩传感器；在轴上固定着：(1)能源环形变压器的次级线圈，(2)信号环形变压器初级线圈，(3)轴上印刷电路板，电路板上包含整流稳定电源、仪表放大电路、V/F变换电路及信号输出电路。

在传感器的外壳上固定着：

四工作过程

向传感器提供±15V电源，激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波，经过TDA2030功率放大

器即产生交流激磁功率电源，通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈，得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到±5V的直流电源，

该电源做运算放大器AD822的工作电源；由基准电源AD589与双运放AD822组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源，该电源既作为电桥

电源，又作为放大器及V/F转换器的工作电源。当弹性轴受扭时，应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器AD620放大成1.5v±1v的强信

号，再通过V/F转换器LM131变换成频率信号，通过信号环形变压器T2从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈，再经过传感器外壳上的信号处理电路滤波、

整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号，该信号为TTL电平,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。由于该旋转变压器动-

-静环之间只有零点几毫米的间隙，加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内，形成有效的屏蔽，因此具有很强的抗干扰能力。

本传感器输出的频率信号在零点时为10kHz.正向旋转满量程时为15KHz.反向旋转满量程时为

5KHz。即满量程变量为5000个数/每秒。转速测量采用光电齿轮或者磁电齿轮的测量方法，轴每旋转一周可产生60个脉冲，高速或中速采样时可以用测频

的方法，低速采样时可以用测周期的方法。本传感器精度可达±0.2%～±0.5%（F"para" label-module="para">

算机进行数据处理。

五扭距传感器的应用范围

1.检测各种机械加工中心，自动机床的工作过程中的扭矩。

2.检测减速机，风机，泵，搅拌机，卷扬机，螺旋桨，钻探机械等设备的负载扭矩及输入功率。

3.检测发电机，电动机，内燃机等旋转动力设备输出扭矩及功率。

4.各种旋转动力设备系统所传递的扭矩及效率；

5.检测扭矩的同时可以检测转速，轴向力。

6.可用于制造粘度计，电动(气动，液力)扭力扳手。

7.制造扭矩测量仪,电批扭力计,风批扭力计,瓶盖扭力测试仪等检测仪器

FCA7300方向盘扭矩传感器适用于汽车设计和测试，实验室研究，元件测试，卡车、轿车、大巴方向盘测试、装甲车防线盘测试

量程：10～200Nm

封装：-

工作温度范围：-20℃～80℃

精确度：±0.1%

特点：FCA7300方向盘扭矩传感器5路模拟输出；扭矩，方向盘角度和角速度输出；量程

电气连接：插座

FCA7300方向盘扭矩传感器应用了若干种创新技术，包括：内置信号调理电路，角度重置，扭矩校准和发送触发信号至远程数据采集系统的装置；内置光学编码处理电路–无需外部TTL电路；五个同步模拟输出信号：两个扭矩通道，两个角度通道和一个角速度通道；消除了扭矩测量时轴承摩擦的影响，从而允许低扭矩量程的高精度测量；FCA7300方向盘扭矩传感器外形尺寸与标准方向盘相同；通过法兰盘安装至任何机动车-无需拆卸转向盘柱；可选±15°至±165°之间的转向限位。

了解了扭矩传感器的结构就能很好的选择扭矩传感器，比如测量动态扭矩传感器我们就不要去选择法兰结构的扭矩传感器，选择静态扭矩传感器的时候再去考虑是选择单法兰扭矩传感器还是双法兰扭矩传感器，这样就能缩小我们的选择范围，更好更快的选择出适合我们的扭矩传感器。

扭矩传感器非接触式扭矩传感器

非接触式扭矩传感器输入轴和输出轴由扭杆连接起来，输入轴上有花键，输出轴上有键槽。当扭杆受方向盘的转动力矩作用发生扭转时，输入轴上的花键和输出轴上键槽之间的相对位置就被改变了。花键和键槽的相对位移改变量等于扭转杆的扭转量，使得花键上的磁感强度改变，磁感强度的变化，通过线圈转化为电压信号。非接触扭矩传感器由于采用的是非接触的工作方式，因而寿命长、可靠性高，不易受到磨损、有更小的延时、 受轴的偏转和轴向偏移的影响更小，已经广泛用于轿车领域。

在非接触式扭矩传感器中，常用的主要有应变式、磁电式、光纤式和光电式传感器。

应变式非接触传感器利用了无线传输技术。随着科技的进步和无线传输技术的发展，接触式应变片传感器输出信号所用的导电滑环和刷臂已经能够用无线传输模块替代，从而克服了导电滑环和刷臂间的磨损，提高了测量精度。

磁电式扭矩传感器是利用磁电转换的原理，分析两路输出的电动势信号的相位差，从而达到测量扭矩的目的。主要分为闭磁路式传感器和开磁路式传感器。

光纤式扭矩传感器主要是利用光反射原理和相位差原理，将轴上相应的两处位置反射的光信号读取后并计算出相位差，由此能算出相应的扭矩值。但是光纤式传感器易受环境影响，安装调试也相对较困难。

光电式扭矩传感器以光电感应元件为核心部件。当传动轴上加载扭矩时，由光源发出的光的强度会发生相应变化，从而使光电元件的输出电流发生变化。通过测量该变化值即可计算出扭矩值。

扭矩传感器应变片扭矩传感器

应变片传感器扭矩测量采用应变电测技术。在弹性轴上粘贴应变计组成测量电桥，当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化，应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量。传感器就完成如下的信息转换；传感器由弹性轴、测量电桥、仪器用放大器、接口电路组成。

扭矩传感器高性能无线型

高性能无线扭矩传感器将传感器与无线通信技术结合在一起，实现了数据的无线传输。扭矩电信号由单片机控制的信号处理电路进行放大、A/D转换之后，编码器将采集到的数字量编码传送给发射模块进行发送。接收模块接收到数据后，解码器将译出的数据传送给单片机，由LED显示得到的扭矩数据值。传感器数据采集发射电路由扭矩传感器、信号处理部分、单片机和无线发射电路组成。扭矩传感器将电阻应变片产生的应变电信号传送到信号处理电路。信号处理部分对传感器模拟信号提取放大，并进行模/数转换。微处理器负责控制系统各部分器件的工作，并对数字信号进行处理。无线发射电路在微处理器的控制下，由编码器将采集到的信息数据进行相应的编码和处理，并用发射模块发射出。实现无线传输。

扭矩传感器电子式

电子式扭矩仪是一种针对风机、水泵试验及现场能效评测的便携式高性能轴功率测量仪器。电子式扭矩仪创造性的摒弃了传统机电式扭矩传感器繁琐、复杂、在很多现场环境下不易实现的安装过程，实现了风机、水泵电机效率的实时测量，监测风机、水泵电机在使用过程中各环节的运行状态，对研究风机、水泵电机的使用状态提供了实时、真实、可靠的数据；避免了因机电式扭矩传感器安装不当对试验结果造成的影响。

电子式扭矩仪能完全取代传统扭矩传感器的轴功率测量功能，并且能获取风机、水泵电机的实时效率，为风机、水泵机组节能提供了严谨、科学评测手段。