CN101986118A - 光藕转矩传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光藕转矩传感器，它包括：探测转矩旋转轴，光能板组件和换能板组件。其特征在于：电能通过光能板组件将电能转换成光能，而光能传输不需要任何媒介，照射到换能板组件后，光能转换成电能。通过能量转换技术，实现了电能在无导电介质空间的能量传送。采用能量转换技术的光藕转矩传感器，其抗电磁干扰能力和运行可靠性得到了极大地提高，结构形式得到了最佳优化。光藕转矩传感器广泛用于由电动机，发动机，内燃机，缓速器拖动的设备，工程系统中进行在线监测和控制。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种传感器。具体地说是一种光藕转矩传感器。
背景技术
市场上，无论是国产还是进口的主流其结构均是由：探测转矩旋转轴，电能藕合线圈，电子线路和壳体结构等构成。转矩测试中，转矩传感器位于动力系统和负载系统中间。而动力系统常是带有较强电磁干扰的电动机或发动机，实践发现：电磁干扰严重地影响着转矩旋转器正常运转。表现形式为：1、转矩测试值不稳定，2、转矩测试值偏差大，3、严重时转矩传感器损坏，4、转矩传感器干扰接口设备。为了降低上述缺陷，国内外厂商尽管在电路设计上，材质选择和结构优化上做了大量投入，但电能通过线圈传送技术始终没得到根本性突破。为了克服上述缺陷，申请人研制了一种光藕转矩传感器。该转矩传感器拿掉了电能藕合线圈，改成为光能板组件和换能板组件。通过利用能量形式的本质特征，以及相关技术的发展现状，科学地解决了电能通过能量形式转换，达到了电能在无导电介质和电磁介质空间的传送技术。
发明内容
本发明要解决现有技术存在的抗电磁干扰能力差，运行可靠性低等技术问题。
为了达到解决上述技术问题的目的，本发明的技术方案是：一种光藕转矩传感器，它包括：探测转矩旋转轴，分别安装在轴承端盖上的光能板组件，信号板组件和安装在探测转矩旋转轴上的换能板组件。其特征在于：光能板组件将电能转换成可以在无媒介空间传输的光能，换能板组件将接 收的光能转换成探测转矩旋转轴上安置的扭矩检测线路板所需的电能，尽管光能板组件和换能板组件始终存在空间距离和相对运动。
光能板组件是由数百支Φ3直径，波长为850nm的LED发光二极管采用串並方式组成，恒流24V供电，每支LED发光二极管要经精细筛选以保证光特性接近。
换能板组件是由数十块梯形太阳能电池片串接拼成的环形状能量片，厚度2.8~3.2mm之间，环径随光藕转矩传感器规格变化。
探测转矩旋转轴上只安装了铝制的换能板组件和扭矩检测电路组件的支撑盘，这一简化大大降低了探测转矩旋转轴自身的附加转矩，使转矩测试值更真实。
扭矩检测电路的信号传送，采用了8支LED发光二极管圆周排布的串接技术，采用该技术，使信号发送即可靠又同步。
扭矩接收电路的信号采集，采用了数十支Φ3直径LED光敏接收管圆周排布的並接技术，采用该技术，使信号接收频差最小，信号接收更可靠。
光能板组件和扭矩接收电路板组件分别装置在左右轴承端盖上，采用该结构，使光藕转矩传感器装配，调试和维护更加简便。
本发明与现有技术相比具有以下优点：1、抗电磁干扰显著增强。采用换能技术后，扭矩检测电路提供的电能完全与外界电能隔离，外界的电磁干扰对扭矩检测电路的干扰就小。2、LED发光二极管和LED光敏接收管使用寿命长，运行可靠性高。3、结构简洁清晰，节材环保。4、整体的电气性能和结构特征更加突出。
附图说明
下面结合附图对本发明进行描述
图1是本发明光藕转矩传感器的总装剖视图。图中展示了光藕转矩传感器的结构特征。
图2是本发明光能板组件图。
图3是本发明换能板组件图。
图4是本发明转矩检测板的电气原理图。
图5是本发明信号接收板的电气原理图。
具体实施方式
参见图1光藕转矩传感器的总装剖视图，本发明的创新处是将现有转矩传感器中的四个线圈绕组全部省掉，换成了由半导体器件组成的电子线路板组件，将电能传送技术提升到换能传送技术。在本实施例中，外界电能通过接插件进入光藕转矩传感器，安装在轴承左端盖上光能板上的LED发光二极管随即点亮，安装在轴承右端盖上的信号接收板进入工作状态，点亮的LED发光二极管辐射出850nm波长的近红外线光波，由于LED发光二极管恒流运转，红外线光波的辐射也是连续恒定的，安装在探测转矩旋转轴上的换能板组件接收到红外线光波的辐射能量后，将光能转换成供检测转矩板运行的稳定电能。得电的检测转矩板进入运行状态.如探测转矩旋转轴上无力作用，检测转矩板通过8支LED发光二极管连续发射频率为10KHZ的光波信号，此信号被加电后始终进入工作状态的信号接收板采集处理，经接插件送接口设备。探测转矩旋转轴在受力旋转状态时，工作过程仍是如此，差别是频率输出随受力大小和受力方向的不同而变化。这也是转矩传感器的工作原理。
光藕转矩传感器装配：电气线路板按电气工艺要求焊接，焊接完成后经检验合格，连续通电48小时老化处理。将外委厂家专业生产的换能板组件装入铝制的支撑盘内滚边压固，将检测转矩板装入此支撑盘的对面侧用M3盘头螺钉固紧。探测转矩旋转轴穿入支撑盘组件内孔，用M4内六角螺钉将支撑盘组件固紧在探测转矩旋转轴上。将轴承压入轴承端盖，用大小压盖将轴承压实，光能板组件和信号接收板组件支装在左右轴承端盖上，最后将探测转矩旋转轴组件穿进套。
Claims (7)
1.光藕转矩传感器包括：探测转矩旋转轴，光能板组件和换能板组件。其特征在于：电能通过光能板组件和换能板组件的能量转换技术，实现了电能在无导电介质空间的能量传送。
2.根据权利要求1所述的一种光藕转矩传感器，其特征在于：光能板组件是由Φ3直径，波长为850nm的LED发光二极管组成的环形光能板。
3.根据权利要求1所述的一种光藕转矩传感器，其特征在于：换能板组件是由数十块梯形太阳能电池片串接拼成的环形状能量片。
4.根据权利要求1所述的一种光藕转矩传感器，其特征在于：换能板组件与扭矩检测线路板同安装在铝制支撑盘的两侧。
5.根据权利要求1或4所述的一种光藕转矩传感器，其特征在于：探测转矩旋转轴上安装的检测转矩线路板，采用了8支LED发光二极管圆周排布的串接技术。
6.根据权利要求1所述的一种光藕转矩传感器，其特征在于：光能板组件和信号接收板组件分别安装在左，右轴承端盖体上。
7.根据权利要求1或6所述的一种光藕转矩传感器，其特征在于：信号接收板组件采用了数十支Φ3直径，LED光敏接收管圆周排布的並联接技术。
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