一种光电检测金属轴形变力矩传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种光电检测金属轴形变力矩传感器，其特征在于，包括检测传感器&发射极、圆柱体、引出线、外壳套、接收传感器、金属轴、第二轴承与第一轴承，所述检测传感器&发射极包括检测传感器与发射极，所述外壳套的两端设有圆柱体，所述圆柱体延伸至外壳套的内部，所述圆柱体与外壳套两端之间分别通过第一轴承与第二轴承固定，所述外壳套的内部设有金属轴，所述圆柱体贯穿于金属轴，所述第二轴承与金属轴之间的外壳套的内壁设有检测传感器&发射极，本发明专利技术具有较宽量程，高精度，不存在接触摩擦，较低的功耗，相对低廉的成本，以光电检测金属形变实现力矩信号输出，金属结构，电路，及软件，简单，可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种光电检测金属轴形变力矩传感器
本专利技术涉及力矩传感器
，尤其涉及一种光电检测金属轴形变力矩传感器。
技术介绍
目前市场上的汽车自动变速箱扭矩检测，汽车方向机助力系统，电动助力自行车力矩一般安装有力矩传感器，现有的力矩传感器其主要包括：曲柄、与曲柄相固连的主动部件，以及与主动部件平行设置的被动部件，所述被动部件与主动部件弹性连接且可相对转动，主动部件和被动部件上分别设有数个主动磁组件和数个被动磁组件，所述力矩传感器还包括与两组磁组件（主动磁组件和被动磁组件）感应的两个霍尔元件，以采集信号，两霍尔元件是排列在PCB板上的。但经过长期的实验证明，上述力矩传感器的霍尔元件采集的信号强度较弱，结构复杂、反应不可靠、精度差，成本高、存在摩擦等缺陷。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提供了一种光电检测金属轴形变力矩传感器，其特征在于，包括检测传感器&发射极、圆柱体、引出线、外壳套、接收传感器、金属轴、第二轴承与第一轴承，所述检测传感器&发射极包括检测传感器与发射极，所述外壳套的两端设有圆柱体，所述圆柱体延伸至外壳套的内部，所述圆柱体与外壳套两端之间分别通过第一轴承与第二轴承固定，所述外壳套的内部设有金属轴，所述圆柱体贯穿于金属轴，所述第二轴承与金属轴之间的外壳套的内壁设有检测传感器&发射极，所述第一轴承与金属轴之间的外壳套的内壁设有接收传感器，所述检测传感器、发射极与接收传感器组成了光电传感器，所述外壳套外壁中间设有引出线。对本专利技术的进一步描述，所述金属轴的中心穿过圆柱体，所述金属轴靠近边缘的一周设有间隔均匀的小孔为金属轴A，也可在金属轴边缘处开有一圈间隔均匀的凹槽为金属轴B。对本专利技术的进一步描述，所述金属轴A包括检测截止点A、检测开始点A、发射截止点A与发射开始点A。对本专利技术的进一步描述所述，所述金属轴B包括检测截止点B、检测开始点B、发射截止点B与发射开始点B。对本专利技术的进一步描述，所述检测传感器&发射极一端的金属轴A的小孔内设有相匹配的小孔霍尔传感器，所述检测传感器&发射极一端的金属轴B的齿槽内设有相匹配的齿槽霍尔传感器，所述齿槽霍尔传感器或小孔霍尔传感器与与其对应的金属轴相同。采用上述技术方案，具有如下有益效果：利用霍尔传感器、圆柱体包及金属轴包括金属轴A与金属轴B来实现力矩检测，本专利技术具有较宽量程，高精度，不存在接触摩擦，较低的功耗，相对低廉的成本，以光电检测金属形变实现力矩信号输出，金属结构，电路，及软件，简单，可靠。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的金属轴A的侧面结构示意图；图3为本专利技术的金属轴B的侧面结构示意图；图4为本专利技术的检测传感器&发射极主视结构示意图；图5为本专利技术的检测传感器&发射极侧视结构示意图；图6为本专利技术的接收传感器主视结构示意图；图7为本专利技术的接收传感器侧视结构示意图；图8为本专利技术的电路原理示意图；图9为本专利技术的工作波形（检测霍尔波形、发射波形、无扭力接收波形与有扭力接收波形）示意图；1-检测传感器&发射极；2-圆柱体；20-金属轴A；21-金属轴B；201-检测截止点A；202-检测开始点A；203-发射截止点A；204-发射开始点A；211-检测截止点B；212-检测开始点B；213-发射截止点B；214-发射开始点B；3-引出线；4-外壳套；5-接收传感器；6-第一轴承；7-第二轴承。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。如图1至图7所示的一种光电检测金属轴形变力矩传感器，其特征在于，包括检测传感器&发射极1、圆柱体2、引出线3、外壳套4、接收传感器5、金属轴8、第二轴承7与第一轴承6，所述检测传感器&发射极1包括检测传感器101与发射极102，所述外壳套4的两端设有圆柱体2，所述圆柱体2延伸至外壳套4的内部，所述圆柱体2与外壳套4两端之间分别通过第一轴承6与第二轴承7固定，所述外壳套4的内部设有金属轴8，所述圆柱体2贯穿于金属轴8，所述第二轴承7与金属轴8之间的外壳套4的内壁设有检测传感器&发射极1，所述第一轴承6与金属轴8之间的外壳套4的内壁设有接收传感器5，所述检测传感器101、发射极102与接收传感器5组成了光电传感器，所述外壳套4外壁中间设有引出线3。对本专利技术的进一步描述，所述金属轴8的中心穿过圆柱体2，所述金属轴8靠近边缘的一周设有间隔均匀的小孔为金属轴A20，也可在金属轴8边缘处开有一圈间隔均匀的凹槽为金属轴B21。对本专利技术的进一步描述，所述金属轴8分为金属轴A20与金属轴B21。对本专利技术的进一步描述，所述金属轴A20包括检测截止点A201、检测开始点A202、发射截止点A203与发射开始点A204。对本专利技术的进一步描述所述，所述金属轴B21包括检测截止点B211、检测开始点B212、发射截止点B213与发射开始点B214。对本专利技术的进一步描述，所述检测传感器&发射极1一端的金属轴A20的小孔内设有相匹配的小孔霍尔传感器，所述检测传感器&发射极1一端的金属轴B21的齿槽内设有相匹配的齿槽霍尔传感器，所述齿槽霍尔传感器或小孔霍尔传感器与与其对应的金属轴8相同。当霍尔传感器检测到金属轴A20或者金属轴B21开始时，光电传感器发射端开始发射一个脉冲，当霍尔传感器检测到金属轴A20或者金属轴B21结束边缘时，光电传感器发射端结束脉冲发射。此时完整的一个脉冲信号T完成，另一端接收传感器5接收到一个光电信号T2，此时传递信号量为T=T2，当金属轴受到扭力作用发生扭曲时，金属轴A20或者金属轴B21会有一定的扭曲形变，故此会遮挡一部分信号，这时T＞T2。扭矩越大形变也就越大，遮挡的信号也就越多。从而得到真实可靠的力矩信号。如图8所示，检测传感器101上电建立稳定电源后，霍尔传感器伺机状态开始检测金属轴A20或者金属轴B21，当检测到小孔或者齿槽时，上传至MCU，MCU发出发射指令，发射极102发射，接收装置接收信号。接收到信号后，经过一个反相器滤除正常信号，得到一个减除接收端接收的信号，就是当前金属轴A20或金属轴B21所承受的力矩信号。考虑到MCU的计算速度，在半个工作周期里，不能快速做出接收霍尔信号，发射光电，及接收扭力信号，可以巧妙的将霍尔传感器与发射极102串接，由波形图可以看到，当霍尔传感器为低电平时，发射极102为高电平，这样可以节省MCU一个监控资源。为有效提高扭力检测精度，可以将一个完整霍尔信号，分解成N个发射信号，（如：在一个霍尔周期内分成100个发射信号，接收到100个信号为0扭力，接收到的信号单位越小则扭力越大，以此类推）。本专利技术具备两个识别力矩信号的方式：在一个霍尔信号里只传递一个信号，由于金属轴A20或者金属轴B21扭曲形变会遮挡一部分信号，传递过程会有信号丢失，最直接表现是这个信号的时间发生了变化，这个变化量就是力矩实际读值变化量；在一个霍尔信号里传递N个信号，由于金属轴A20或者金属轴B21扭曲形变会遮挡一部分信号，传递过程会有信号丢失，最直接表现是这个信号的个数发生了变化，这个变化量就是力矩实际读值变化量。MCU反向技术设置，由于接收到的信号是由大变小，输出的力矩信号是由小变大，只有将接收的信号做反向处理才能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电检测金属轴形变力矩传感器，其特征在于，包括检测传感器&发射极（1）、圆柱体（2）、引出线（3）、外壳套（4）、接收传感器（5）、金属轴（8）、第二轴承（7）与第一轴承（6），所述检测传感器&发射极（1）包括检测传感器（101）与发射极（102），所述外壳套（4）的两端设有圆柱体（2），所述圆柱体（2）延伸至外壳套（4）的内部，所述圆柱体（2）与外壳套（4）两端之间分别通过第一轴承（6）与第二轴承（7）固定，所述外壳套（4）的内部设有金属轴（8），所述圆柱体（2）贯穿于金属轴（8），所述第二轴承（7）与金属轴（8）之间的外壳套（4）的内壁设有检测传感器&发射极（1），所述第一轴承（6）与金属轴（8）之间的外壳套（4）的内壁设有接收传感器（5），所述检测传感器（101）、发射极（102）与接收传感器（5）组成了光电传感器，所述外壳套（4）外壁中间设有引出线（3）。

【技术特征摘要】
1.一种光电检测金属轴形变力矩传感器，其特征在于，包括检测传感器&发射极（1）、圆柱体（2）、引出线（3）、外壳套（4）、接收传感器（5）、金属轴（8）、第二轴承（7）与第一轴承（6），所述检测传感器&发射极（1）包括检测传感器（101）与发射极（102），所述外壳套（4）的两端设有圆柱体（2），所述圆柱体（2）延伸至外壳套（4）的内部，所述圆柱体（2）与外壳套（4）两端之间分别通过第一轴承（6）与第二轴承（7）固定，所述外壳套（4）的内部设有金属轴（8），所述圆柱体（2）贯穿于金属轴（8），所述第二轴承（7）与金属轴（8）之间的外壳套（4）的内壁设有检测传感器&发射极（1），所述第一轴承（6）与金属轴（8）之间的外壳套（4）的内壁设有接收传感器（5），所述检测传感器（101）、发射极（102）与接收传感器（5）组成了光电传感器，所述外壳套（4）外壁中间设有引出线（3）。2.根据权利要求1所述的一种光电检测金属轴形变力矩传感器，其特征在于，所述金属轴（8）的中心穿过圆柱体（2），所述金属轴（8）靠近...

【专利技术属性】
技术研发人员：张龙，
申请(专利权)人：南京拓科电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32