一种扭矩传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及扭矩传感器领域，具体涉及一种扭矩传感器，包括铝棒，还包括检测组件；检测组件包括激励线圈、检测线圈、Galfenol栅片、磁扼和信号调理模块，信号调理模块包括同相跟随电路、运算放大电路和滤波电路，本实用新型专利技术的扭矩传感器测量方法为通过信号发生器为励磁线圈提供稳定的交流电压信号，加载的扭矩力通过铝棒传递到Galfenol栅片，铝棒表面粘贴的Galfenol栅片收到拉应力而使磁导率增大，从而改变检测线圈的输出电压，通过信号调理模块采集改变的电压信号幅值，就可以得到被测扭矩的大小，本实用新型专利技术结构简单，可根据应用环境不同，选择不同频率的激励信号、放大电路的放大倍数，从而提高精度，降低了成本。降低了成本。降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种扭矩传感器


[0001]本技术涉及扭矩传感器领域，尤其涉及一种扭矩传感器。

技术介绍

[0002]铁磁材料在外力作用下，发生应变引起材料内部的磁化强度改变，这种现象称为逆磁致伸缩效应，也叫维拉里效应。
[0003]当铁磁材料在无受力情况下，材料内部磁畴排布无规律，磁畴之间的相互作用力使材料保持稳定；当材料受到拉应力时，磁畴向拉应力的方向偏转，使得材料的磁导率增大；当材料受到压应力时，磁畴会向压应力垂直方向偏转，材料的磁导率减小，现有技术中利用此特性制造逆磁致伸缩扭矩传感器。
[0004]但一般铁磁性轴磁致伸缩系数小，所以导致扭矩传感器的灵敏度低。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种扭矩传感器，解决了一般铁磁性轴磁致伸缩系数小，所以导致扭矩传感器的灵敏度低的问题。
[0006]为实现上述目的，本技术提供了一种扭矩传感器，包括铝棒，还包括检测组件；所述检测组件包括激励线圈、检测线圈、Galfenol栅片、磁扼和信号调理模块，所述Galfenol栅片与所述铝棒固定连接，并位于所述铝棒的一侧，所述磁扼与所述铝棒固定连接，并与所述Galfenol栅片贴合，且位于所述铝棒靠近所述Galfenol栅片的一侧，所述激励线圈卷绕在所述磁扼上，并位于所述磁扼的一侧，所述检测线圈卷绕在所述磁扼上，并位于所述磁扼远离所述激励线圈的一侧；所述信号调理模块包括同相跟随电路、运算放大电路和滤波电路，所述运算放大电路与所述同相跟随电路连接，所述滤波电路与所述运算放大电路连接。
[0007]其中，所述同相跟随电路包括集成运放U1和集成运放U2；所述集成运放U1的引脚6与引脚2连接，所述集成运放U1的引脚6还与所述运算放大电路连接；所述集成运放U2的引脚6与引脚2连接，所述集成运放U2的引脚6还与所述运算放大电路连接。
[0008]其中，所述运算放大电路包括集成运放U3、电容C1和电阻RG；所述集成运放U3的引脚2与所述集成运放U2的引脚6连接，所述集成运放U3的引脚3与所述集成运放U1的引脚6连接，所述集成运放U3的引脚6与所述滤波电路连接；所述电容C1的一端与正电源连接，所述电容C1的另一端接地；所述电阻RG的一端与所述集成运放U3的引脚8连接，所述电阻RG的另一端与所述集成运放U3的引脚1连接。
[0009]其中，所述滤波电路包括集成运放U4、电阻R4、电阻R5、电容C2、电容C3、电容C4、电阻R6和电阻Rf2；所述电阻R4与所述集成运放U3的引脚6连接；所述电阻R5的一端与所述电阻R4连接，所述电阻R5的另一端与所述集成运放U4的引脚3连接；所述电阻R6的一端与所述集成运放U3的引脚2连接，所述电阻R6的另一端接地；所述电容C4的一端与所述集成运放U4的引脚7连接，所述电容C4的另一端接地；所述电阻Rf2的一端与所述集成运放U4的引脚6连
接，所述电阻Rf2的另一端分别与所述集成运放U4的引脚6和所述电阻R6连接；所述电容C3的一端分别与所述集成运放U4的引脚4和电阻R5连接，所述电容C3的另一端接地；所述电容C2的一端与所述集成运放U4的引脚6连接，所述电容C2的另一端分别连接电阻R4和电阻R5。
[0010]其中，所述扭矩传感器还包括信号采集模块，所述信号采集模块包括数模转换电路、单片机MCU和上位机，所述数模转换电路与所述集成运放U4的引脚6连接；所述单片机MCU与所述数模转换电路连接；所述上位机与所述单片机MCU连接。
[0011]本技术的一种扭矩传感器，本技术的扭矩传感器测量方法为通过信号发生器为所述励磁线圈提供稳定的交流电压信号，加载的扭矩力通过所述铝棒传递到所述Galfenol栅片，所述铝棒表面粘贴的所述Galfenol栅片收到拉应力而使磁导率增大，从而改变所述检测线圈的输出电压，通过所述信号调理模块采集改变的电压信号幅值，就可以得到被测扭矩的大小，本技术结构简单，可根据应用环境不同，选择不同频率的激励信号、放大电路的放大倍数，从而提高精度，降低了成本。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0013]图1是本技术的扭矩传感器的结构示意图。
[0014]图2是本技术检测线圈的安装结构示意图。
[0015]图3是本技术的栅片结构示意构图。
[0016]图4是本技术的磁扼结构示意图。
[0017]图5是本技术的扭矩传感器磁通回路示意图。
[0018]图6是本技术的信号调理模块和信号采集模块的结构示意图。
[0019]图7是本技术的信号调理模块的结构示意图。
[0020]图8是f H＝1kHz的巴特沃斯二阶有源低通滤波器的幅频特性曲线。
[0021]图9是本技术的信号采集模块的结构示意图。
[0022]图中：4
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铝棒、20
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检测组件、1
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激励线圈、2
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磁扼、3
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检测线圈、5
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Galfenol栅片、60
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信号调理模块、90
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信号采集模块、6
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同相跟随电路、7
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运算放大电路、8
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滤波电路、9
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数模转换电路、10
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单片机MCU、11
‑
上位机。
具体实施方式
[0023]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0024]请参阅图1至图7，本技术提供一种扭矩传感器，包括铝棒4和检测组件20，所述检测组件20包括激励线圈1、检测线圈3、Galfenol栅片5、磁扼2和信号调理模块60，所述Galfenol栅片5与所述铝棒4固定连接，并位于所述铝棒4的一侧，所述磁扼2与所述铝棒4固定连接，并与所述Galfenol栅片5贴合，且位于所述铝棒4靠近所述Galfenol栅片5的一侧，所述激励线圈1卷绕在所述磁扼2上，并位于所述磁扼2的一侧，所述检测线圈3卷绕在所述磁扼2上，并位于所述磁扼2远离所述激励线圈1的一侧；所述信号调理模块60包括同相跟随
电路6、运算放大电路7和滤波电路8，所述运算放大电路7与所述同相跟随电路6连接，所述滤波电路8与所述运算放大电路7连接。
[0025]请参阅图7，所述同相跟随电路6包括集成运放U1和集成运放U2；所述集成运放U1的引脚6与引脚2连接，所述集成运放U1的引脚6还与所述运算放大电路7连接；所述集成运放U2的引脚6与引脚2连接，所述集成运放U2的引脚6还与所述运算放大电路7连接。
[0026]请参阅图7，所述运算放大电路7包括集成运放U3、电容C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扭矩传感器，包括铝棒，其特征在于，还包括检测组件；所述检测组件包括激励线圈、检测线圈、Galfenol栅片、磁扼和信号调理模块，所述Galfenol栅片与所述铝棒固定连接，并位于所述铝棒的一侧，所述磁扼与所述铝棒固定连接，并与所述Galfenol栅片贴合，且位于所述铝棒靠近所述Galfenol栅片的一侧，所述激励线圈卷绕在所述磁扼上，并位于所述磁扼的一侧，所述检测线圈卷绕在所述磁扼上，并位于所述磁扼远离所述激励线圈的一侧；所述信号调理模块包括同相跟随电路、运算放大电路和滤波电路，所述运算放大电路与所述同相跟随电路连接，所述滤波电路与所述运算放大电路连接。2.如权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于，所述同相跟随电路包括集成运放U1和集成运放U2；所述集成运放U1的引脚6与引脚2连接，所述集成运放U1的引脚6还与所述运算放大电路连接；所述集成运放U2的引脚6与引脚2连接，所述集成运放U2的引脚6还与所述运算放大电路连接。3.如权利要求2所述的扭矩传感器，其特征在于，所述运算放大电路包括集成运放U3、电容C1和电阻RG；所述集成运放U3的引脚2与所述集成运放U2的引脚6连接，所述集成运放U3的引脚3与所述集成运放U1的引脚6连接，所述集成运放U3的引脚6与所述滤波电路连接；所述电容C1的一端与正电源连接，所述电容C...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹清华，周治峰，吴南南，杨炯睿，林永顺，
申请(专利权)人：南昌工程学院，
类型：新型
国别省市：