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Finalmente, viene consentita la misura di coppie meccaniche su strutture rotanti, svincolando l'acquisizione dalle ben note problematiche legate ai contatti striscianti e ai cuscinetti, la cui assenza annulla l'aspetto manutentivo e di usura del trasduttore; il segnale viene ritrasmesso al sistema stazionario in telemetria su trasmissione infrarossa, ovviando così anche ai tipici problemi di interferenza caratterizzanti analoghi trasduttori con telemetria in FM Introduzione
La tecnologia esistente
La tecnica di trasduzione è sostanzialmente basata su un "asse" sensibile che viene ad essere meccanicamente interposto tra il carico e la sorgente meccanica (tramite flange o manicotti), sul quale vengono deposti strain gauges solitamente configurati a ponte di Weathstone intero; grazie a questo network sensibile, è possibile rilevare la sollecitazione strutturale agente sul supporto ospite. L'asse sensibile viene a sua volta ospitato in una struttura alla quale è meccanicamente connesso tramite cuscinetti, onde poter ruotare solidalmente con il sistema in verifica. L'impiego di anelli concentrici ("slip rings") collegati a contatti striscianti, consente poi di poter alimentare il ponte sensibile del sensore, prelevando contemporaneamente il segnale di trasduzione (similmente a quanto accade in un motore a c.c.); la soluzione descritta, oltre ad essere penalizzata da una acquisizione di pochi mV operata su contatti striscianti, è caratterizzata da una frequente manutenzione dovuta all'usura , da attuarsi anche a causa della presenza dei cuscinetti. Con lo scopo di ovviare a questi problemi, l'evoluzione tecnologica ha poi proposto sistemi autoalimentati con batterie ricaricabili, capaci di ritrasmettere la misura compiuta come segnale modulato in FM (radiofrequenza), ma anche questi dispositivi presentano alcune importanti limitazioni; le batterie incidono piuttosto significativamente sulle masse in gioco (senza peraltro garantire elevate autonomie operative), e la bontà della ritrasmissione del segnale è comunque condizionata dalla presenza di disturbi parassiti (quasi onnipresenti nelle tipiche applicazioni di questo trasduttore), e non ultimo, da eventuali interazioni con analoghi sensori montati nelle immediate vicinanze. La gamma di torsiometri sviluppata da Sensor Developments Inc., soppianta le precedenti tecnologie, fondamentalmente per due indiscutibili vantaggi; il primo riferibile alla totale assenza di manutenzione, l'altro riconducibile all'indubbia semplificazione dell'interfacciamento tra l'organo in movimento, e il suo sistema stazionario di analisi. La nuova tecnologia
Fig. 2
Il segnale di trasduzione proveniente dalla configurazione di strain gauges sensibili, viene amplificato e condizionato (filtro 1 kHz) da una rete di amplificazione, e quindi convertito quale segnale digitale, con una fedeltà pari a 14 bit; successivamente, il microprocessore provvederà a trasmettere l'informazione al modulo stazionario, (aggiornando la trasmissione 5000 volte al secondo) tramite diodi LED emettitori di infrarossi. Il circuito stazionario riceve l'informazione attraverso un sistema ridondante di fotodiodi infrarossi, i cui segnali digitali vengono confrontati e mediati, e una volta organizzati dal secondo microprocessore possono essere riconvertiti in segnale analogico sempre con una risoluzione di 14 bit, attraverso un opportuno convertitore D/A. Il segnale viene poi amplificato e filtrato, e reso disponibile come segnale in tensione "single ended" (± 5 Vcc), oppure opzionalmente può essere direttamente prelevato quale segnale digitale parallelo sempre a 14 bit (1 khz).
Le importanti innovazioni descritte probabilmente già sufficienti nel testimoniare la significativa evoluzione di una disciplina, vengono ulteriormente avvalorate dall'adozione di soluzioni aggiuntive, finalizzate al poter affrontare gli emergenti standard di autocalibrazione e di autoidentificazione richiesti ai trasduttori della prossima generazione; il torsiometro può essere infatti dotato di un modulo di memoria, sul quale vengono ritenute le informazioni che lo caratterizzano. Strumenti di acquisizione e di misura ovviamente predisposti per tale compito, potranno scalizzarsi immediatamente sul campo scala del trasduttore, provvedendo autonomamente anche alla linearizzazione e alla correzione termica della risposta di trasduzione. |