一种旋转的无线供电通信传感器及其通信方法技术

本发明专利技术公开了一种旋转的无线供电通信传感器及其通信方法，无线供电通信传感器包括旋转轴、套设在旋转轴上的静态组件和动态组件；静态组件上设置的第一线圈与旋转轴上设置的第二线圈同轴心放置，静态组件内置的第一电路板连接第一线圈，动态组件内置的第二电路板连接第二线圈；第一电路板输出振荡信号驱动第一线圈与第二线圈耦合，第二线圈产生的交流电压经整流稳压后给第二电路板供电；第二电路板采集动态组件受力时的信号来对供电回路进行脉冲位置调制，控制供电回路中的电流大小，电流通过第二线圈与第一线圈的耦合传输至第一电路板，第一电路板将电流中的信号检出后进行放大、解码，获得对应的数据。通过电流来传输数据抗干扰能力更强。抗干扰能力更强。抗干扰能力更强。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转的无线供电通信传感器及其通信方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，具体而言涉及一种旋转的无线供电通信传感器及其通信方法。

技术介绍

[0002]随着现代工业的发展，对于各种类型传感器的需求日益增多，同时也对传感器的可靠性、使用寿命等提出了更高的要求。在一些应用场景中，经常需要一种能够检测旋转机构的某些物理量的传感器，如测量传动轴的扭矩、弯曲程度等。在这些应用场景中，传感器的检测部分与处理部分(包括供电控制和信号处理)分别依附于可转动的和不可转动的构件，导致检测部分与处理部分之间无法通过导线来完成供电和通信。现有的解决方法主要有以下几种：
[0003]一是通过滑环或滑片等接触方式来提供电能并进行数据的传输，但是这种方式受震动、防尘防水、材料的耐磨损程度等因素的影响，使用寿命较短，无法满足长寿命、高可靠性的要求。
[0004]二是通过电磁耦合谐振、微波射频信号或光波信号来提供电能和数据通信，但是这种方式的实现成本较高。
[0005]三是通过变压器耦合谐振进行无线供电，通过V(电压)－F(频率)、F－V变换的形式进行反向信号传输。这种方式是将采样信号转化为频率信号，通过线圈耦合进行传输，接收端重新将频率信号转化为电压信号。虽然这种方式成本低、使用寿命长，但由于整个传输和转换过程中使用的是模拟信号，存在传输误差，抗干扰能力差，输出量受环境温度影响而发生漂移。同时模拟量的转换延迟高，无法满足高精度、高响应速度的要求。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的种种不足，专利技术人在长期实践中研究设计出一种旋转的无线供电通信传感器及其通信方法，通过线圈耦合谐振的方式实现无线供电，通过编码对供电回路进行脉冲位置调制，控制供电回路中的电流大小来实现反向数据传输，抗干扰能力更强。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种旋转的无线供电通信传感器，其包括旋转轴、套设在旋转轴上的静态组件和动态组件；所述静态组件上设置的第一线圈与旋转轴上设置的第二线圈同轴心放置，静态组件内置的第一电路板连接第一线圈，动态组件内置的第二电路板连接第二线圈；
[0009]所述第一电路板输出振荡信号驱动第一线圈与第二线圈耦合，第二线圈产生的交流电压经整流稳压后给第二电路板供电；
[0010]所述第二电路板采集动态组件受力时的信号来对供电回路进行脉冲位置调制，控制供电回路中的电流大小，所述电流通过第二线圈与第一线圈的耦合传输至第一电路板，第一电路板将电流中的信号检出后进行放大、解码，获得对应的数据。
[0011]进一步，所述的旋转的无线供电通信传感器中，所述静态组件包括轴套、左支撑轴
承和右支撑轴承；第一线圈缠绕在轴套右端的套体表面，所述轴套套在旋转轴的轴体表面并使第一线圈与旋转轴上的第二线圈同轴心，左支撑轴承套设在旋转轴的左端并与轴套的左端抵接，右支撑轴承套设在旋转轴的右端并与轴套右端抵接，左右支撑轴承分别安装在自行车的五通轴管两端，轴套和旋转轴固定在五通轴管中；第一电路板设置在轴套的内部并与第一线圈电连接。
[0012]进一步，所述的旋转的无线供电通信传感器中，所述动态组件包括扭矩检测盘和紧固件，所述扭矩检测盘套设在旋转轴的右端并与右支撑轴承的右侧抵接，扭矩检测盘中间的内花键与旋转轴上的外花键进行花键连接，紧固件通过扭矩检测盘内侧的4齿花键与扭矩检测盘边沿的卡槽进行花键连接；旋转轴上设有导线槽，扭矩检测盘的内腔中设有第二电路板，第二线圈通过导线槽与第二线圈电连接，扭矩检测盘上设有敏感元件。
[0013]进一步，所述的旋转的无线供电通信传感器中，所述第一电路板上设有检波放大模块、驱动模块、第一控制模块、数模转换模块和输出接口；所述检波放大模块连接第一控制模块和第一线圈，驱动模块连接第一控制模块和第一线圈，数模转换模块连接第一控制模块和输出接口，第一控制模块连接输出接口，输出接口接外部控制设备；
[0014]所述第一控制模块输出振荡信号给驱动模块；
[0015]所述驱动模块根据振荡信号驱动第一线圈，第一线圈与第二线圈耦合，在第二线圈的两端产生交流电压来给第二电路板供电；
[0016]所述检波放大模块对第二线圈与第一线圈耦合传输的电流进行检波、放大后输出解调信号，第一控制模块对解调信号进行解码后输出数字量信号并通过输出接口输出，还输出总线信号至数模转换模块中转换为对应的模拟量信号，模拟量信号通过输出接口输出。
[0017]进一步，所述的旋转的无线供电通信传感器中，所述第二电路板上设有放大转换模块、第二控制模块、稳压整流模块和可变负载；所述放大转换模块连接敏感元件和第二控制模块，第二控制模块连接稳压整流模块和可变负载，稳压整流模块连接可变负载和第二线圈；
[0018]所述稳压整流模块对第二线圈上产生的交流电压进行整流、稳压后输出第三供电电压来供电；
[0019]所述放大转换模块对敏感元件根据受力大小输出的差分电压信号进行放大；
[0020]所述第二控制模块对放大后的差分电压信号进行采样并生成对应的脉冲位置调制信号；
[0021]所述可变负载根据脉冲位置调制信号控制供电回路中的电流大小，电流通过第二线圈与第一线圈的耦合传输给检波放大模块。
[0022]一种采用所述的旋转的无线供电通信传感器的通信方法，其包括：
[0023]第一电路板输出振荡信号驱动第一线圈与第二线圈耦合，第二线圈产生的交流电压经整流稳压后给第二电路板供电；
[0024]第二电路板采集动态组件受力时的信号来对供电回路进行脉冲位置调制，控制供电回路中的电流大小，所述电流通过第二线圈与第一线圈的耦合传输至第一电路板；
[0025]第一电路板将电流中信号检出、放大、解码后获得对应的数据。
[0026]进一步，所述的通信方法中，所述第一电路板输出振荡信号驱动第一线圈与第二
线圈耦合，第二线圈产生的交流电压经整流稳压后给第二电路板供电的步骤具体包括：
[0027]第一电路板上的第一控制模块输出振荡信号给第一电路板上的驱动模块；
[0028]所述驱动模块根据振荡信号驱动第一线圈，第一线圈与第二线圈耦合，在第二线圈的两端产生交流电压；
[0029]第二电路板上的稳压整流模块对交流电压进行整流、稳压后输出第三供电电压来给第二电路板供电。
[0030]进一步，所述的通信方法中，所述第二电路板采集动态组件受力时的信号来对供电回路进行脉冲位置调制，控制供电回路中的电流大小，所述电流通过第二线圈与第一线圈的耦合传输至第一电路板的步骤具体包括：
[0031]动态组件中的敏感元件根据受力大小输出差分电压信号；
[0032]第二电路板上的放大转换模块对差分电压信号进行放大；
[0033]第二电路板上的第二控制模块对放大后的差分电压信号进行采样并生成对应的脉冲位置调制信号；
[0034]第二电路板上的可变负载根据脉冲位置调制信号控制供电回路中的电流大小，电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋转的无线供电通信传感器，其特征在于，包括旋转轴、套设在旋转轴上的静态组件和动态组件；所述静态组件上设置的第一线圈与旋转轴上设置的第二线圈同轴心放置，静态组件内置的第一电路板连接第一线圈，动态组件内置的第二电路板连接第二线圈；所述第一电路板输出振荡信号驱动第一线圈与第二线圈耦合，第二线圈产生的交流电压经整流稳压后给第二电路板供电；所述第二电路板采集动态组件受力时的信号来对供电回路进行脉冲位置调制，控制供电回路中的电流大小，所述电流通过第二线圈与第一线圈的耦合传输至第一电路板，第一电路板将电流中的信号检出后进行放大、解码，获得对应的数据。2.根据权利要求1所述的旋转的无线供电通信传感器，其特征在于，所述静态组件包括轴套、左支撑轴承和右支撑轴承；第一线圈缠绕在轴套右端的套体表面，所述轴套套在旋转轴的轴体表面并使第一线圈与旋转轴上的第二线圈同轴心，左支撑轴承套设在旋转轴的左端并与轴套的左端抵接，右支撑轴承套设在旋转轴的右端并与轴套的右端抵接，左右支撑轴承分别安装在自行车的五通轴管两端，轴套和旋转轴固定在五通轴管中；第一电路板设置在轴套的内部并与第一线圈电连接。3.根据权利要求2所述的旋转的无线供电通信传感器，其特征在于，所述动态组件包括扭矩检测盘和紧固件，所述扭矩检测盘套设在旋转轴的右端并与右支撑轴承的右侧抵接，扭矩检测盘中间的内花键与旋转轴上的外花键进行花键连接，紧固件通过扭矩检测盘内侧的4齿花键与扭矩检测盘边沿的卡槽进行花键连接；旋转轴上设有导线槽，扭矩检测盘的内腔中设有第二电路板，第二线圈通过导线槽与第二线圈电连接，扭矩检测盘上设有敏感元件。4.根据权利要求3所述的旋转的无线供电通信传感器，其特征在于，所述第一电路板上设有检波放大模块、驱动模块、第一控制模块、数模转换模块和输出接口；所述检波放大模块连接第一控制模块和第一线圈，驱动模块连接第一控制模块和第一线圈，数模转换模块连接第一控制模块和输出接口，第一控制模块连接输出接口，输出接口接外部控制设备；所述第一控制模块输出振荡信号给驱动模块；所述驱动模块根据振荡信号驱动第一线圈，第一线圈与第二线圈耦合，在第二线圈的两端产生交流电压来给第二电路板供电；所述检波放大模块对第二线圈与第一线圈耦合传输的电流进行检波、放大后输出解调信号，第一控制模块对解调信号进行解码后输出数字量信号并通过输出接口输出，还输出总线信号至数模转换模块中转换为对应的模拟量信号，模拟量信号通过输出接口输出。5.根据权利要求4所述的旋转的无线供电通信传感器，其特征在于，所述第二电路板上设有放大转换模块、第二控制模块、稳压整流模块和可变负载；所述放大转换模块连接敏感元件和第二控制模块，第二控制模块连接稳压整流模块和可变负载，稳压整流模块连接可变负载和第二线圈；所述稳压整流模块对第二线圈上产生的交流...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云龙，张召德，孙学斌，
申请(专利权)人：青岛迈金智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：