Cảm biến Mô-men xoắn sử dụng công nghệ từ giảo nghịch inverse magnetostriction (phần 1)

Trong nhiều thập kỷ qua các ứng dụng của cảm biến mô-men xoắn và cảm biến lực thay đổi khá ít. Những năm gần đây các thách thức mới yêu cầu các giải pháp sáng tạo hơn cho nền sản xuất cảm biến. Các cảm biến mô-men xoắn truyền thống với nguyên lý sử dụng strain gauges vẫn rất hữu ích cho các ứng dụng đo kiểm chính xác. Tuy nhiên, giá cả và việc bảo trì thường cao nên gặp sự hạn chế trong sử dụng số lượng lớn, cũng như không phù hợp với các yêu cầu mới.

Giải pháp đưa ra để phù hợp hơn với nền công nghiệp 4.0 và các dòng sản phẩm thông minh với khối lượng dữ liệu lớn là sự ra đời của cảm biến mô-men không tiếp xúc cơ khí theo nguyên lý từ giảo nghịch (inverse magnetostriction).

Nguyên lý hoạt động

Đối với dòng cảm biến thông minh này. Bộ phận trục sẽ trở thành bộ truyền (transmitter) của cảm biến bởi phương pháp tích từ được sáng chế bởi NCTE.

Bộ nhận (receiver) sẽ nhận biết được sự thay đổi của từ trường ở bất kỳ dải vòng quay nào trong khoảng chỉ vài mili-mét kể cả khi có bụi hoặc chất bôi trơn. Công nghệ trường điện từ này được sử dụng cho bộ phận trục. “Receiver” được thiết kế để phù hợp với trục và cá phép đo tương ứng.

Nguyên lý đo của NCTE dựa trên hiệu ứng từ tính nghịch đảo. Điều này xảy ra khi từ trường của vật thay đổi khi có lực tác dụng.

Nếu một vật được tích từ, điều này gây nên sự nhiễu loạn trong cấu trúc tinh thể và gây nên sự thay đổi từ giảo. Ngược lại, hiệu ứng này có thể được sử dụng bằng cách đo sự thay đổi từ giảo gây ra bởi tải cơ khí trên vật liệu tích từ.

Hình 1 cho thấy bộ phận trục tích từ với mực độ tích từ. Khi một lực từ bên ngoài tác dụng lên trục (được biểu hiện bằng các màu trong hình) hướng của từ trường bị thay đổi. Hiệu ứng này gọi là từ tính nghịch đảo và nó là nguyên lý đo cơ bản của NCTE. Từ trường sau khi thay đổi sẽ trở lại hình dạng và hướng ban đầu.

Công nghệ từ này đã được sử dụng đối với nhiều sản phẩm thông mình như e-bikes, đo mô-men xoắn trong lĩnh vực robot hoặc trục truyền động trong công nghiệp. Giải pháp này vừa không tiếp xúc và rẻ hơn 10 lần so với các phương pháp đo khác.

Sơ lược cảm biến NCTE

Các cảm biến tiêu chuẩn

Cảm biến không tiếp xúc tiêu chuẩn của NCTE  có thể được sử dụng mọi nơi mà không cần sự thay đổi đặc biệt nào, có thể được sử dụng trong việc kiểm tra chất lượng hoặc dược phẩm hoặc sản phẩm công nghiệp phức tạp.

Tất cả cảm biến đều “Made in Germany”. Cảm biến của NCTE được sản xuất ở Oberhaching gần Munich. Với thời gian vận chuyển ngắn, hệ thống cảm biến được áp dụng với các bộ phận plug & play. Độ chính xác hơn 0.1% cho tốc độ hơn 10,000 rpm và mô-men xoắn định mức từ 1 đến 25,000Nm

Cảm biến tùy chỉnh

Bên cạnh các cảm biến tiêu chuẩn, NCTE pháp triển giải pháp cho các ứng dụng cụ thể. Bởi vì cảm biến từ trường không tiếp xúc có giá rẻ nên phù hợp cho sản xuất riêng lẻ và dây chuyền.

Các giải pháp tùy chọn được sử dụng kể cả khi các thành phần đang quay. Ngày nay được sử dụng trong đua xe, kiểm tra chất lượng cho hệ thống ô tô hoặc động cơ xe điện

Cấp bảo vệ an toàn

Cảm biến NCTE được kiểm tra với những điều kiện khắc nghiệt. Cảm biến không tiếp xúc vẫn đem lại kết quả chính xác sau hơn 2 triệu chu kỳ tải, 68 chu kỳ nhiệt độ và 120 giờ rung. Thậm chí 8 tuần chịu tải sốc điện vẫn không làm thay đổi kế quả đo

Đạt chuẩn ATEX (tùy chọn), dòng cảm biến không tiếp xúc 2000 đạt chuẩn ATEX Zone II 3G Ex IC IIB T4 Gc.