Funktionsprinzip Drehmomentsensor im Mittelmotor SFM DU 250 (P-TSDZ2)

Hallo Zusammen,

ich habe mein vorgezogenes Weihnachtsgeschenk nach einer ersten (erfolgreichen) Probefahrt erst mal zerlegt, um mir den Drehmomentsensor näher anzuschauen. Hier meine wie immer laienhafte Interpretation der Funktionsweise. Ich dürft mich gern korrigieren, wenn ich falsch liege

Der Sensor funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie der TMM4: das Drehmoment erzeugt eine kleine mechanische Bewegung, die über einen Hallsensor in ein elektrisches Signal übersetzt wird. Die Tretlagerachse ist über eine Verzahnung mit einer Stahlhülse verbunden, in die ein rechteckiges "Fenster" eingebracht ist. An der unteren Fensterseite ist der Hallsensor befestigt, an der oberen Seite ein Magnet. Durch das Drehmoment wird dieses Fenster in ein Parallelogramm verformt (vereinfacht ausgedrückt). Der Magnet im "Fensterrahmen" wird also relativ zum Hallsensor seitlich verschoben.

Die Signalübertragung an den Controller funktioniert "drahtlos" über ein Spulenpaar, da der Sensor ja auf der drehenden Tretlagerachse angeordnet ist. "drahtlos" heißt in diesem Fall aber leider nicht berührnungslos. Die Drehmomentinformation wird als Stromsignal übertragen, dh. das Drehmoment ist proportional zum ("Effektiv-") Strom in der Primärspule. Da der Strom natürlich stark vom Abstand zwischen Primär- und Sekundärspule abhängt, werden die Spulen mit kleinen Federn aufeinandergedrückt. So sind sie immer definiert zueinander positioniert, aber reiben auch immer leicht aufeinander. Die eingentlichen Windungen der Spulen sind mit einem Gewebe als Verschleißschutz überzogen, ob das aber wirklich dauerhaft hält...

Mit einem einfachen Mulitmeter misst man im Ruhezustand in der Primärspule ca. 14mA (AC) beim Aufbringen einer Last bis zu 22 mA (die "Last" habe ich durch Annährung eines fremden Magneten an den Hallsensor simuliert, per Hand an der Tretkurbel muß man sich schon ganz schön anstrengen, um eine signifikante Signaländerung zu erzeugen)

Das Spulenpaar arbeitet bei ca 147kHz, im Oszillogramm erkennt man das Drehmoment an der Höhe eines Peaks im Stromsignal. Ich habe keine Idee, wie diese Signalform entsteht und auch nicht ob der Controller tatsächlich den Peak auswertet, oder, so wie das Mulitmeter, "nur" den "Effektiv"strom....

Gruß
hochsitzcola

 

Danke für die Beschreibung.
Ich denke, dass für kleine mechanische Bewegungen Dehnungsmessstreifen prinzipiell geeigneter sind als Hallsensoren, aber dafür im Tretlager Schleifkontakte gebraucht würden, was zu unzuverlässig ist.
Ist im TMM4 nicht ein Piezo Drucksensor?

 

in diesem Bildchen sieht man den Aufbau mit dem "Fenster" und dem Magneten besser...

DMS geht auch ohne Schleifringe

Gruß
hochsitzcola