Per desenvolupar una estratègia de manteniment eficaç, és essencial una comprensió completa de l'estructura interna i el principi de funcionament dels sensors de parell. Només sabent no només què fa, sinó també per què funciona, es pot orientar el manteniment i evitar els possibles riscos del funcionament de cegues. Els sensors de parell hi ha molts tipus, però la seva funció bàsica segueix sent la mateixa: detectar el parell de torsió en un eix i convertir-lo en una sortida de senyal elèctrica estàndard.
Actualment, els tipus més utilitzats a la indústria inclouen el tipus d'extensímetre, el tipus magnetoelàstic, el tipus de diferència de fase (magnetoestrictiu) i el tipus òptic, entre els quals predomina el tipus d'extensímetre a causa de la seva tecnologia madura, l'elevada rendibilitat i la seva àmplia aplicabilitat. Ens centrarem en els sensors de parell extensomètrics alhora que considerem altres tipus, analitzant els requisits específics de les seves característiques estructurals per al manteniment.
El nucli d'un sensor de parell extensomètric es troba en la combinació d'un cos elàstic i un extensímetre. El cos elàstic sol estar fet d'acer aliat-d'alta resistència o acer inoxidable, mecanitzat amb precisió i tractat-per calor, amb excel·lents propietats elàstiques i resistència a la fatiga. Un extensímetre de resistència s'uneix a ubicacions específiques del cos elàstic (normalment àrees de concentració d'estrès) mitjançant un procés d'unió especial. Quan s'aplica un parell a l'eix del sensor, l'elastòmer pateix una deformació de torsió minúscula, fent que els extensímetres units a la seva superfície s'estirin o es comprimeixin, donant lloc a un canvi de resistència.
Aquests extensímetres solen formar un circuit de pont de Wheatstone, convertint el minut canvi de resistència en una sortida de senyal de voltatge de nivell de mil·livolts-. Aquest procés, aparentment senzill, en realitat imposa exigències extremadament altes a la integritat de l'estructura mecànica, l'estabilitat de l'adhesiu i l'equilibri del circuit. Qualsevol dany mecànic menor, l'envelliment de l'adhesiu o la humitat al circuit poden alterar l'equilibri del pont, provocant una deriva de zero-punt, una disminució de la sensibilitat o fins i tot una distorsió del senyal.
A més de la unitat de detecció central, els sensors de parell moderns també integren circuits de condicionament del senyal, una xarxa de compensació de temperatura, dispositius de protecció contra sobrecàrregues i una estructura de carcassa segellada. El circuit de condicionament del senyal amplifica, filtra i converteix el senyal del pont feble en una sortida analògica estàndard (per exemple, 0-10V, 4-20mA) o digital (per exemple, RS485, CANopen, EtherCAT). La xarxa de compensació de temperatura compensa els efectes de les variacions de la temperatura ambient sobre la resistència del calibre extensomètric i el mòdul d'elastòmer, assegurant mesures coherents en diferents condicions de temperatura. Els dispositius de protecció contra sobrecàrregues (com ara els blocs límit mecànics) estan dissenyats per evitar que la sobrecàrrega accidental provoqui deformació plàstica o fractura de l'elastòmer. L'estructura del segell de l'habitatge té la gran responsabilitat de la protecció contra la pols, la impermeabilització i l'oli; la seva classificació IP determina directament la supervivència del sensor en entorns durs.
Tot i que els principis dels sensors magnetoelàstics o de diferència de fase difereixen, la seva lògica de manteniment és similar. Aquests sensors utilitzen la propietat que la permeabilitat dels materials ferromagnètics canvia sota força, o mesuren el parell detectant una petita diferència de fase entre els eixos d'entrada i de sortida. Normalment no requereixen anells lliscants ni col·lectors de corrent de contacte, aconseguint una transmissió de senyals sense -contacte i, per tant, tenen avantatges inherents a la resistència al desgast i al funcionament-sense manteniment.
Tanmateix, això no vol dir que puguin ignorar completament el manteniment. L'estabilitat del circuit magnètic, el rendiment d'aïllament de la bobina, la neteja de l'entrefer i la dissipació de calor de la unitat electrònica també són factors clau que afecten la seva fiabilitat-a llarg termini. Els sensors òptics es basen en la deformació de les reixes o fibres òptiques per detectar el parell, i són extremadament sensibles a la pols, l'oli i l'alineació del camí òptic; per tant, la neteja i la protecció són especialment importants.