光电耦合导出信号的转动力矩传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种光电耦合导出信号的转动力矩传感器，包括壳体（１）及测量轴（２）；壳体（１）上开设有第一圆孔（３）和第二圆孔（４）；测量轴（２）穿设于壳体（１）中；壳体（１）中设有处理电路（５）及供电装置（６）；测量轴（２）的表面上固设有红外线发光管（７）；一个红外线接收管（８）设置在壳体（１）上。本实用新型专利技术采用非接触式的光电耦合连接，使测量信号的导出可靠、简便，并且不会受到外界的干扰。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

Rotation torque sensor of photoelectric coupling signal

Torque sensor of the utility model relates to a photoelectric coupling derived signal, which comprises a shell (1) and the measurement axis (2); housing (1) is arranged on the first hole (3) and second holes (4); the measuring shaft (2) is inserted in the shell (1); (1) in the shell a processing circuit (5) and the power supply device (6); the measuring axis (2) surface is fixedly provided with an infrared luminous tube (7); an infrared receiving tube (8) is arranged in the housing (1). The utility model adopts the non-contact photoelectric coupling connection, and the measurement signal is reliable, simple and convenient, and can not be interfered by the outside world.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种光电耦合导出信号的转动力矩传感器，特别是一种接设于转动轴中对力矩进行测量并利用旋转的红外发射管与静止的红外接收管之间的光电耦合效应将测量信号导出的转动力矩传感器。
技术介绍
在交通、运输、生产制造以及机械维修等众多行业中，经常需要对一些旋转体如转动轴的转动力矩进行测量，人们通常会采用力矩扳手作为测量工具进行力矩测量。随着机械化、电子化、计算机智能化技术的飞速发展，转动轴力矩的测量已经不仅仅局限于简单的数值测量，而是需要进行现场工作状态下的实时测量，并将得到的数据信息通过控制电路或计算机进行处理从而控制执行机构完成相应的操作。在这一过程中，转动轴的力矩测量必须采用电子力矩传感器。常用的力矩传感器主要包括壳体、一个内部安装有若干个应力感应电阻(应力贴片)的测量轴，测量轴贯穿壳体并与其固定连接，壳体内设有处理电路。应力感应电阻之间组成桥式电路，其信号输出端与处理电路的信号输入端连接。在进行力矩测量时，测量轴连接在被测转动轴上，当被测转动轴在转动中受到阻力时，测量轴将发生微弱的形变，造成应力感应电阻值的改变，使桥式电路输出变化的电压信号，该信号被传送到处理电路中进行处理，然后通过信号输出装置输出，为外部控制、计算设备所采集。由于测量轴和处理电路随着被测转动轴的转动而转动，因此，如何将处理电路输出的信号对外输出成为一个重要问题。通常所采用的信号导出方式主要有利用电刷原理制成的导电环传输方式、电感耦合方式、电容耦合方式以及无线发射方式，但这些方式都存在着一些不足和缺陷。导电环方式的主要缺点在于，导电环与力矩测量轴之间存在着滑动摩擦和发热，对信号造成干扰，对处理电路的正常工作造成影响，使测量结果不稳定。同时，滑动摩擦容易造成导电环使用寿命低，需要经常维修、更换，给传感器的使用造成麻烦。典型的电感耦合方式为旋转变压器，其缺点在于，耦合效率低、自身容易发热、自重较大使转动惯量增大，不能应用于轻质旋转轴的力矩测量场合。旋转变压器制作过程比较繁琐，对加工的材料、工艺要求较高生产制造相对复杂，同时，由于变压器本身的特点，造成对信号的时滞性和动态响应特性较差，也容易引起干扰信号的窜入。电容耦合方式的主要缺点是制作工艺复杂，并同样存在着动态响应特性较差的问题，且信号提取后的处理较麻烦。无线发射需要对信号进行前期调制，后期解调，使力矩测量处理电路和后期的信号处理电路相对复杂，而且容易受到外来无线电信号的干扰，造成错误信息。
技术实现思路
本技术的目的在于针对上述传统的力矩测量传感器在信号导出方式上所存在的缺陷和不足提供一种光电耦合导出信号的转动力矩传感器，该传感器利用旋转的红外发射管与静止的红外接收管之间的光电耦合效应将测量信号导出。为实现上述目的，本技术所提供的一种光电耦合导出信号的转动力矩传感器，包括壳体及测量轴；壳体上开设有两个相对且同心的第一圆孔和第二圆孔；测量轴通过第一圆孔和第二圆孔穿设于壳体中；壳体中还设有处理电路，该处理电路固定设置在测量轴上；壳体的内侧设有供电装置，该供电装置的输出端与处理电路的电源端电气连接，其输入端通过穿过壳体的导线与外部电源连接；测量轴的表面上固设有与所述处理电路的信号输出端连接的红外线发光管，该红外线发光管的发射端面向所述壳体的内侧表面；一个与红外线发光管相对应的红外线接收管设置在壳体上，该红外线接收管的管脚通过信号传输线与外部信号处理设备连接。使用中，测量轴与被测转动轴连接，被测转动轴在转动中力矩发生变化时，测量轴中由应力感应电阻(应力贴片)所组成的桥式电路将变化输出的电压信号送到处理电路，并由处理电路驱动红外线发光管，红外线接收管与红外线发光管进行光电耦合后，将光信号转化为电信号，将其传送到外部信号处理设备。在转动轴力矩测量过程中，供电装置为处理电路提供电力。红外线发光管可以设置为多个，在测量轴上可以垂直固定环设一个环形电路板。多个红外线发光管分布设置在环形电路板的表面。当测量轴转动时，红外线接收管所收到的光信号可以不间断。供电装置可以是测量轴上设置的电池，或者是分别固定设置在测量轴上及壳体内侧的旋转变压器的两组耦合线圈，或者是安装在所述测量轴与壳体内壁之间的导电环电刷供电器。通过上述技术方案可以看出，本技术利用设置在旋转的测量轴上的红外发射管与静止设置在壳体上的红外接收管之间的光电耦合效应导出测量信号，因此，不存在对信号的时滞性和动态响应特性差的问题，而相对于信号的无线发射方式，其不需要进行前期调制，后期解调，从而大大的简化了后期的信号处理电路的复杂程度，使测量信号的导出可靠、简便，并且不会受到外界的干扰。以下，通过具体实施例并结合附图对本技术做进一步的详细说明。附图说明图1为本技术提供的一个实施例的结构示意图。图2为图1所示实施例中红外线接收管与红外线发光管的分布示意图。图3为本技术提供的另一个实施例的结构示意图。具体实施方式图1所示为本技术提供的一个实施例的结构示意图，它包括壳体1及测量轴2。壳体1的底部和顶部分别开设有第一圆孔3以及第二圆孔4。第一圆孔3与第二圆孔4相对且为同心。测量轴2通过第一圆孔3和第二圆孔4穿设于壳体1中。壳体1中设有处理电路5，该处理电路5固定设置在电路盒51中。电路盒51固定设置在测量轴2上。测量轴2的表面上固设有12个与处理电路板5的信号输出端连接的红外线发光管7，该红外线发光管7的发射端面向壳体1的内侧表面。在壳体1上相对应于红外线发光管7的位置开设有容置孔10，该容置孔10中设有一个红外线接收管8，该红外线接收管8的接收端面对红外线发光管7，其管脚通过信号传输线81与外部信号处理设备连接。测量轴2上垂直固定环设有一个环形电路板9。12个红外线发光管7分布设置在环形电路板9的表面。壳体1的内侧设有供电装置6，该供电装置6为设置在电路盒51中的一个装有电池容置舱，该容置舱的电源输出端与处理电路板5的电源端连接。当测量轴2与被测量转动轴一同转动且力矩发生变化时，处理电路5对来自应力感应电阻桥式电路的电压信号进行处理并将该信号转化为驱动红外线发光管7的电压信号。红外线发光管7发出红外光线使静止固定在壳体1上的红外线接收管8收到信号并将其转换为电信号后传输到外部信号处理设备中。由于在力矩测量过程中，红外线发光管7跟随测量轴2的转动而环周运动，因此，本实施例采用了12个红外线发光管7，并将其分布设置在环形电路板9的表面，其分布结构如图2所示。图2中，12个红外线发光管7以放射线的方式均匀分布设置在环形电路板9的表面边缘处，同时将所有的红外线发光管7进行并联连接(如图中虚线所示)。由于红外线发光管7所发出的红外光线具有一定散射角度，因此，相邻的红外线发光管7的红外光线均具有重叠部分(参见图中箭头线所示)。当测量轴2转动时，虽然红外线发光管7跟随运动，但是发射到红外线接收管8的红外光线不会发生间断，从而使耦合的信号连续，达到精确测量的效果。在上述实施例中，红外线发光管7的设置数量可以随环形电路板9或传感器的整体外径尺寸、红外线发光管7与红外线接收管8之间的距离以及具体应用场合对测量精度的要求而改变。图3所示为本技术提供的另一个实施例的结构示意图。该实施例与上述实施例的主要不同点在于供电方式的不同，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电耦合导出信号的转动力矩传感器，包括壳体（１）及测量轴（２），其特征在于：所述壳体（１）上开设有两个相对且同心的第一圆孔（３）和第二圆孔（４）；所述测量轴（２）通过所述第一圆孔（３）和第二圆孔（４）穿设于所述壳体（１）中；所述壳体（１）中还设有处理电路（５），该处理电路（５）固定设置在所述测量轴（２）上；所述壳体（１）内设有供电装置（６），该供电装置（６）的输出端与所述处理电路（５）的电源端电气连接，其输入端通过穿过壳体（１）的导线（１３）与外部电源连接；　　　　所述测量轴（２）的表面上固设有与所述处理电路（５）的信号输出端连接的红外线发光管（７），该红外线发光管（７）的发射端面向所述壳体（１）的内侧表面；一个与所述红外线发光管（７）相对应的红外线接收管（８）设置在所述壳体（１）上，该红外线接收管（８）的管脚通过信号传输线与外部信号处理设备连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张力，杨俊飞，
申请(专利权)人：张力，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]