Jak działa cyfrowy klucz dynamometryczny: od czujnika do wyświetlacza

Cyfrowy klucz dynamometryczny mierzy przyłożony moment obrotowy elektronicznie i wyświetla wynik na ekranie. W typowej konstrukcji opartej na naprężeniach obciążenie klucza powoduje niewielkie odkształcenie sprężyste elementu czujnikowego. Tensometry reagują na to odkształcenie, wytwarzając sygnał elektryczny, który elektronika kondycjonuje, przetwarza na postać cyfrową i przekształca na odczyt momentu obrotowego. Wyświetlacz jest ostatnim etapem procesu pomiarowego. Ustawienie wartości docelowej, odczyt na żywo i zachowany szczyt mogą opisywać różne rzeczy, więc zrozumienie, skąd pochodzi każda wartość, pomaga wyjaśnić, co faktycznie pokazuje narzędzie.

Jak zastosowany moment obrotowy wytwarza sygnał czujnika

Odkształcenie sprężyste wewnątrz narzędzia

Przyłożenie siły do uchwytu powoduje wytworzenie momentu obrotowego wokół osi elementu złącznego. Wewnątrz klucza obciążenie to powoduje również niewielkie odkształcenie konstrukcji, która go przenosi. Element czujnikowy zaprojektowano tak, aby reagował w przewidywalny sposób w swoim zakresie roboczym, umożliwiając przyrządowi powiązanie swojej reakcji z przyłożonym momentem obrotowym.

Jest to odkształcenie sprężyste: element ma tendencję do powrotu do swojego pierwotnego kształtu po usunięciu obciążenia. Nie oznacza to, że klucz musi się wyraźnie wyginać. Ruch potrzebny do pomiaru może być zbyt mały, aby można go było zobaczyć.

Układ mechaniczny różni się w zależności od konstrukcji. Czujnik może reagować na naprężenia zginające lub skręcające, w zależności od tego, jak narzędzie przenosi i wyczuwa obciążenie. Element czujnikowy i umiejscowienie miernika są zgodne z konstrukcją mechaniczną.

Jak tensometr wykrywa tę deformację

Tensometr związany zmienia opór elektryczny, gdy powierzchnia pod nim rozciąga się lub ściska. Umieszczenie mierników w obwodzie mostkowym umożliwia elektronice pomiarowej wykrywanie małych zmian rezystancji jako różnicy napięcia.

Wyjście mostka zmienia się wraz z obciążeniem elementu czujnikowego. Mierząc tę ​​reakcję, elektronika może śledzić przykładany moment obrotowy. Sam miernik nie potrzebuje wskazówki ani widocznego ruchu, aby wskazać zmianę.

W tym momencie narzędzie reaguje elektrycznie na obciążenie. Nie ma jeszcze gotowej liczby wyrażonej w N·m.

Jak elektronika przekształca sygnał w dane cyfrowe

Wzbudzenie mostka, wzmocnienie i filtrowanie

Czujnik mostkowy wymaga wzbudzenia elektrycznego, aby zmiany jego rezystancji mogły dać mierzalny sygnał wyjściowy. Otrzymany sygnał musi wówczas nadawać się do kolejnego etapu układu pomiarowego.

Wzmocnienie wprowadza mały sygnał do zakresu przydatnego do pomiaru. Filtrowanie pomaga kontrolować niepożądane składniki sygnału, takie jak szum elektryczny, które mogą zakłócać wynik. Wraz ze wzbudzeniem funkcje te przygotowują sygnał wyjściowy czujnika do konwersji.

Są to etapy funkcjonalne, niekoniecznie oddzielne komponenty na płytce drukowanej. Niektóre urządzenia łączą kilka funkcji w obrębie układu scalonego. Ich wdrożenie wiąże się również z wyborem szybkości reakcji i hałasu, więc sam wyraźny wyświetlacz nie ujawnia, w jaki sposób podstawowa elektronika przetwarza zmieniające się obciążenie.

Konwersja analogowo-cyfrowa

Przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC) reprezentuje kondycjonowany sygnał elektryczny w postaci danych numerycznych. Procesor może następnie wykorzystać te dane do obliczenia wartości momentu obrotowego i zarządzania wyświetlaczem.

Digitalizacja sprawia, że pomiar staje się dostępny do przetwarzania numerycznego. Przyrząd może wykorzystywać kolejne pomiary do aktualizacji obrazu na żywo, zachowania zmierzonego szczytu lub porównania odczytu z wybranym celem. Konwerter dostarcza dane; przetwarzanie określa sposób wykorzystania tych danych.

Jak dane cyfrowe stają się odczytem momentu obrotowego

Powiązanie sygnału wyjściowego czujnika ze znanym momentem obrotowym

Sygnał wyjściowy przetwornika nie jest z natury wartością wyrażoną w niutonometrach. Zmontowany system pomiarowy wymaga związku między odpowiedzią elektryczną a znanym momentem obrotowym.

Zależność ta pozwala przyrządowi przełożyć zmiany sygnału wyjściowego czujnika na zmiany wskazanego momentu obrotowego. Kalibracja porównuje wskazania przyrządu z wartościami referencyjnymi w określonych warunkach. Jeżeli konieczna jest regulacja, jest to odrębne działanie; samo wykonanie kalibracji nie powoduje automatycznej korekty instrumentu.

Do konwersji można wykorzystać zapisane współczynniki lub inne przetwarzanie odpowiednie dla projektu. Niezależnie od zastosowania, zależność dotyczy kompletnego systemu pomiarowego, od obciążonego elementu aż do wskazania. Surowa liczba konwerterów staje się użyteczna tylko wtedy, gdy jest powiązana z mierzoną wielkością.

Przesunięcie zera i jednostki inżynieryjne

System pomiarowy może mieć offset: sygnał wyjściowy niezerowy, nawet jeśli zamierzone przyłożone obciążenie wynosi zero. Funkcja zerowania ustala punkt odniesienia używany do kolejnych odczytów, zgodnie z instrukcjami narzędzia.

Zerowanie i kalibracja dotyczą różnych kwestii. Ustalenie nieobciążonego zera nie oznacza, że ​​przyrząd odczytuje prawidłowo w całym zakresie momentu obrotowego. Przesunięcie opisuje błąd punktu początkowego; zysk opisuje skalę reakcji. Sama korekta punktu początkowego nie ustala zależności w całym zakresie pomiarowym.

Gdy przyrząd określi moment obrotowy, może wyrazić tę wielkość w obsługiwanej jednostce, takiej jak N·m lub ft·lb. Zmiana jednostki powoduje zmianę numerycznej reprezentacji ilości. Nie powoduje to innego fizycznego momentu obrotowego na połączeniu.

Co pokazuje wyświetlacz podczas i po dokręceniu

Moment obrotowy w czasie rzeczywistym, moment szczytowy i ustawienie docelowe

Ustawienie docelowe to wartość wprowadzona dla operacji. Odczyt na żywo przedstawia zmierzony moment obrotowy w miarę zmiany obciążenia. Odczyt szczytowy zachowuje najwyższą zmierzoną wartość zarejestrowaną podczas zdefiniowanego cyklu pomiarowego przyrządu.

Wartości te służą różnym celom. Cel informuje operatora, jaka wartość została wybrana; nie stanowi to dowodu na to, że ten moment obrotowy został już zastosowany. Zachowany szczyt może pozostać widoczny po zmniejszeniu siły, natomiast wyświetlanie śledzenia podąża za zmieniającym się pomiarem.

YouBar cyfrowy klucz dynamometryczny z grzechotką wyświetla tryby PEAK i TRACK, wstępne ustawienia momentu obrotowego P0–P9 oraz dźwiękowe i wizualne alerty dotyczące celu. Funkcje te opisują sposób, w jaki narzędzie prezentuje i wykorzystuje informacje pomiarowe. Alarmu nie należy interpretować jako automatycznego zatrzymania przy przyłożonej sile.

Przeglądając YouBar's asortyment cyfrowych kluczy dynamometrycznych, dopasuj te funkcje wyświetlacza do informacji potrzebnych w Twojej pracy. W przypadku wymagań wykraczających poza opublikowane specyfikacje, omówić wymagania dotyczące pomiarów i wyświetlania dla konkretnego modelu.