CN105865680A - 旋转输出设备的功率检测装置和方法 - Google Patents

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李东波
赵红
张敏
黄川�
吴绍锋
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    • G01L3/24—Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity
    • G01L3/242—Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity by measuring and simultaneously multiplying torque and velocity

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Abstract

本发明公开了一种旋转输出设备的功率检测装置，包括应变桥路、应变信号采集单元、转速信号采集单元和信号处理单元；所述应变桥路贴于被检测轴的表面，通过有线将采集到的扭矩信号输入应变信号采集单元中；所述转速信号采集单元采集被检测轴的转速信号；所述信号处理单元有线接收转速信号采集单元的转速信号和无线接收应变信号采集单元的扭矩信号并处理。还公开了一种旋转输出设备的功率检测方法。本发明采用了不同的扭矩检测手段；本发明装置的灵活性较强，适用于旋转输出的随动装置；本发明的抗干扰性极强，适应恶劣的工况条件；而且本发明装置具有远距离观察和调试效果。

Description

旋转输出设备的功率检测装置和方法
技术领域
本发明涉及到一种旋转输出设备的功率检测装置和方法。
背景技术
旋转输出设备是一般大型制造装备的一个重要组成部分，其传动可靠性影响着制造装备的工作稳定性和工作效率。某些大型的减速机设备上，减速机输出轴的尺寸较大，扭矩也比较大，在外界工况影响和工作寿命的影响下，减速机的传递功率可能发生突变，导致减速机损坏或者造成事故的发生，所以对减速机传递的功率值检测很有必要。
对于旋转部件的性能参数值检测是一个检测的难题，而本发明可解决这一问题，并对功率参数进行预值报警，发现问题可及时维护，降低减速机的维护成本。
中国专利CN104977105A所公开的电机扭矩的估测与检验方法，该方法通过测量扭矩角来估测扭矩，局限性大，无法应用到大型旋转输出设备。
中国专利200510115149.5公开了夹环式的扭矩传感器，结构复杂，对于不同轴径卡环的加工难度大，测量结果差异很大。
中国专利申请号01110137.7介绍了光电式扭矩传感器，通过光学原理感受轴的扭转角变化，但是该方法对光源、工况、震动的要求极高，调试安装不便。
发明内容
本发明提供了一种可即时检测旋转输出设备功率的旋转输出设备功率检测装置。
本发明采用的技术方案为：一种旋转输出设备的功率检测装置，包括应变桥路、应变信号采集单元、转速信号采集单元和信号处理单元；所述应变桥路贴于被检测轴的表面，通过有线将采集到的扭矩信号输入应变信号采集单元中；所述转速信号采集单元采集被检测轴的转速信号；所述信号处理单元有线接收转速信号采集单元的转速信号和无线接收应变信号采集单元的扭矩信号并处理。
优选的，所述应变桥路采用全桥式应变桥路。
优选的，所述应变信号采集单元包括应变信号采集单元外壳和设置于其内的应变信号采集电路板；所述应变信号采集电路板由自动供电切换模块、应变信号采集模块、数据校验模块和无线信号发送模块组成。
优选的，所述自动供电切换模块拥有自动切换外部供电和电池供电的功能，该模块还设有电池充放电电路和保护电路，所述应变信号采集模块包括共轭式双端电桥输入电路、信号多级滤波处理电路、信号放大电路和12位高精度转换电路。
优选的，所述数据校验模块和无线信号发送模块为协同工作方式，无线信号发送模块包括无线信号发送电路和发送天线，数据校验模块采用CRC校验方法，校验每组的发送数据。
优选的，所述信号处理单元包括数据处理单元外壳、按键电路板、液晶显示电路板和信号处理电路板；按键电路板、液晶显示电路板和信号处理电路板均安装于数据处理单元外壳中；按键电路板、液晶显示电路板与信号处理电路板通过有线连接，所述信号处理电路板包括精度补偿模块、转速信号处理模块、远程发送端口、应变信号处理模块和无线接收模块，通过无线接收模块接收扭矩信号和有线接收转速信号并分别送至转速信号处理模块、应变信号处理模块处理，计算功率参数，远程发送端口用于接入远程数据发送设备。
优选的，所述信号处理电路板安装有报警灯。
优选的，所述精度补偿模块采用多段非线性补偿技术，补偿数据由多段非线性拟合而成。
本发明还公开了一种旋转输出设备的功率检测方法，其步骤包括：
a、全桥式应变桥路采集被检测轴的扭矩信号，通过有线输入到应变信号采集单元中，信号经过多级滤波处理电路、信号放大电路和12位高精度转换电路处理之后，采用CRC校验数据无线发送至信号处理单元的无线接收模块；
b、转速信号采集单元采集被检测轴的转速信号，有线传输到信号处理单元的无线接收模块；
c、转速信号处理模块和应变信号处理模块实时接收和匹配无线接收模块的接收数据，并返回CRC校验码，对于扭矩信号再根据多段非线性补偿曲线取得补偿数据，连同转速数据计算出功率参数，同时显示在液晶显示电路板上，当扭矩、转速、功率的值任一项超过了设定的报警值之后，报警灯报警。
本发明的有益效果如下：
(1)采用了不同的扭矩检测手段；
(2)本发明装置的灵活性较强，适用于旋转输出的随动装置；
(3)本发明的应变信号采集单元设有信号多级滤波处理电路，抗干扰性极强，区别于技术背景中的相关文献，适应恶劣的工况条件；
(4)本发明具有远距离观察和调试效果。
附图说明
图1为本旋转输出设备的功率检测装置的模块示意图。
图2为本旋转输出设备的功率检测装置的安装示意图。
下面结合附图对本发明做进一步阐述。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种旋转输出设备功率检测方法，包括应变桥路1、应变信号采集单元2、转速信号采集单元3和信号处理单元4；所述应变桥路1采用全桥式应变桥路11，将应变桥路1贴于被检测轴5的表面，通过有线将采集信号输入应变信号采集单元2中；所述转速信号采集单元3分为霍尔传感器31和磁钢部分32；所述信号处理单元4有线接收转速信号采集单元3的采集信号和无线接收应变信号采集单元2的信号，并综合处理显示；
所述应变信号采集单元2包括应变信号采集单元外壳21和设置于其内的应变信号采集电路板22；所述应变信号采集电路板22由自动供电切换模块221、应变信号采集模块222、数据校验模块224和无线信号发送模块223组成；
所述自动供电切换模块221拥有自动切换外部供电和电池供电的功能，该模块还设有电池充放电电路和保护电路，所述应变信号采集模块222包括共轭式双端电桥输入电路、信号多级滤波处理电路、信号放大电路和12位高精度转换电路；
所述数据校验模块224和无线信号发送模块223为协同工作方式，无线信号发送模块223包括无线信号发送电路和发送天线，数据校验模块224采用CRC校验方法，校验每组的发送数据；
所述信号处理单元4包括数据处理单元外壳41、按键电路板42、液晶显示电路板43和信号处理电路板44；按键电路板42、液晶显示电路板43和信号处理电路板44均安装于数据处理单元外壳41中；按键电路板42、液晶显示电路板43均与信号处理电路板44通过有线连接，所述信号处理电路板44包括精度补偿模块441、转速信号处理模块442、远程发送端口443、应变信号处理模块444和无线接收模块445，通过无线接收模块445接收处理扭矩信号和有线接收转速信号并分别送至转速信号处理模块442、应变信号处理模块444处理，计算功率参数，远程发送端口443用于接入远程数据发送设备。
如图2所示，当应变桥路1采用全桥式应变桥路11，并将桥路贴于被检测轴5的表面，通过有线将采集信号输入应变信号采集单元2中之后，应变信号采集单元2完全固定安装于被检测轴5上。
使用按键电路板42的录入功能，设置测量量程；扭矩、转速、功率参数的报警值，并启用精度补偿模块441输入多段非线性补偿数据，完成后启动所有设备。
信号采集模块222采用共轭式双端电桥输入电路对全桥应变组11供电，并接收信号，信号经过多级滤波处理电路、信号放大电路和12位高精度转换电路之后准备发送。
数据校验模块224和无线信号发送模块223为协同工作方式，无线信号发送模块223利用无线信号发送电路和发送天线将采用CRC校验数据发送出去。
转速信号处理模块442和应变信号处理模块444实时接收和匹配无线接收模块445的接收数据，并返回CRC校验码，对于扭矩信号再根据多段非线性补偿曲线取得补偿数据，连同转速数据计算出功率参数，同时显示在液晶显示电路板43上，所述信号处理电路板44配有安装报警灯，对超出设定值数据报警，并具有历史数据存储设备。
当扭矩、转速、功率的值任一项超过了设定的报警值之后，引发报警灯现场报警。
如果远程发送端口443匹配3G、GPRS等远程数据发送设备可将数据发送到远程服务器上。

Claims (9)

1.一种旋转输出设备的功率检测装置，包括应变桥路(1)、应变信号采集单元(2)、转速信号采集单元(3)和信号处理单元(4)；所述应变桥路(1)贴于被检测轴(5)的表面，通过有线将采集到的扭矩信号输入应变信号采集单元(2)中；所述转速信号采集单元(3)采集被检测轴(5)的转速信号；所述信号处理单元(4)有线接收转速信号采集单元(3)的转速信号和无线接收应变信号采集单元(2)的扭矩信号并处理。
2.根据权利要求1所述的旋转输出设备的功率检测装置，其特征在于：所述应变桥路(1)采用全桥式应变桥路。
3.根据权利要求1所述的旋转输出设备的功率检测装置，其特征在于：所述应变信号采集单元(2)包括应变信号采集单元外壳(21)和设置于其内的应变信号采集电路板(22)；所述应变信号采集电路板(22)由自动供电切换模块(221)、应变信号采集模块(222)、数据校验模块(224)和无线信号发送模块(223)组成。
4.根据权利要求3所述的旋转输出设备的功率检测装置，其特征在于：所述自动供电切换模块(221)拥有自动切换外部供电和电池供电的功能，该模块还设有电池充放电电路和保护电路，所述应变信号采集模块(222)包括共轭式双端电桥输入电路、信号多级滤波处理电路、信号放大电路和12位高精度转换电路。
5.根据权利要求4所述的旋转输出设备的功率检测装置，其特征在于：所述数据校验模块(224)和无线信号发送模块(223)为协同工作方式，无线信号发送模块(223)包括无线信号发送电路和发送天线，数据校验模块(224)采用CRC校验方法，校验每组的发送数据。
6.根据权利要求5所述的旋转输出设备的功率检测装置，其特征在于：所述信号处理单元(4)包括数据处理单元外壳(41)、按键电路板(42)、液晶显示电路板(43)和信号处理电路板(44)；按键电路板(42)、液晶显示电路板(43)和信号处理电路板(44)均安装于数据处理单元外壳(41)中；按键电路板(42)、液晶显示电路板(43)均与信号处理电路板(44)通过有线连接，所述信号处理电路板(44)包括精度补偿模块(441)、转速信号处理模块(442)、远程发送端口(443)、应变信号处理模块(444)和无线接收模块(445)，通过无线接收模块(445)接收扭矩信号和有线接收转速信号并分别送至转速信号处理模块(442)、应变信号处理模块(444)处理，计算功率参数，远程发送端口(443)用于接入远程数据发送设备。
7.根据权利要求6所述的旋转输出设备的功率检测装置，其特征在于：所述信号处理电路板(44)安装有报警灯。
8.根据权利要求6所述的旋转输出设备的功率检测装置，其特征在于：所述精度补偿模块(441)采用多段非线性补偿技术，补偿数据由多段非线性拟合而成。
9.一种旋转输出设备的功率检测方法，其步骤包括：
a、全桥式应变桥路(11)采集被检测轴的扭矩信号，通过有线输入到应变信号采集单元(2)中，信号经过多级滤波处理电路、信号放大电路和12位高精度转换电路处理之后，采用CRC校验数据无线发送至信号处理单元(4)的无线接收模块(445)；
b、转速信号采集单元(3)采集被检测轴的转速信号，有线传输到信号处理单元(4)的无线接收模块(445)；
c、转速信号处理模块(442)和应变信号处理模块(444)实时接收和匹配无线接收模块(445)的接收数据，并返回CRC校验码，对于扭矩信号再根据多段非线性补偿曲线取得补偿数据，连同转速数据计算出功率参数，同时显示在液晶显示电路板(43)上，当扭矩、转速、功率的值任一项超过了设定的报警值之后，报警灯报警。
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