CN107806949A - 一种动态传感器结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动态传感器结构，包括定子和转子，所述转子贯穿放置在所述定子中部，所述定子包括左工具头、左牙碗、右工具头与右牙碗，所述左工具头固定在所述左牙碗左端，所述右工具头固定在所述右牙碗的右端，所述左牙碗与所述右牙碗相吻合，所述转子包括轴心、扭力套、应变式传感器与锁紧螺母，所述扭力套套设在所述轴心上，所述应变式传感器固定在所述扭力套上。本发明提供的一种动态传感器结构能够按照五通的尺寸灵活调制，采用一体成型的工艺使工具头后续加工省时省力，通过锁紧螺母将转子锁紧，防止轴心产生左右窜动，使中轴稳定运作，更能有效的获取中轴两端对轴心施加的压力，实现双边力矩感应。
Description
技术领域
本发明属于传感器技术领域，具体地说，涉及一种动态传感器结构。
背景技术
扭矩传感器又称力矩传感器、扭力传感器、转矩传感器、扭矩仪等，扭矩传感器是用于对各种旋转或非旋转机械部件进行扭转力矩感知和检测的装置，其能够将扭力的物理变化转换成精确的电信号。动态传感器是在扭矩传感器的基础上进一步的改进，用于电动自行车中轴力矩感应，由于电动自行车的中轴是持续不断转动的，因此一般的动态传感器的安装，都需要特制的五通配合，同时因车架空间的限制，要设置双边轴扭变形的动态传感器便受到局限，所以现时市面的动态传感器只能安装在中轴侧，是单边的力矩感应。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题在于提供一种能够适用于现有车架，提供双边力矩感应的动态传感器。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：
一种动态传感器结构，包括定子和转子，所述转子贯穿放置在所述定子中部，所述定子包括左工具头、左牙碗、右工具头与右牙碗，所述左工具头固定在所述左牙碗左端，所述右工具头固定在所述右牙碗的右端，所述左牙碗与所述右牙碗相吻合，所述转子包括轴心、扭力套、应变式传感器与锁紧螺母，所述扭力套套设在所述轴心上，所述应变式传感器固定在所述扭力套上，所述轴心的左端设有外螺纹，所述锁紧螺母设有与所述外螺纹相吻合的内螺纹，所述扭力套与所述右工具头相匹配，所述锁紧螺母与所述左工具头相匹配。
具体的，所述左牙碗呈圆筒状，内表面设有发射骨架，所述发射骨架上设有发射线圈与发射电路板。
具体的，所述轴心上设有接收骨架，所述接收骨架上设有接收电路板以及与所述发射线圈相匹配的接收线圈，所述应变式传感器与所述接收电路板电连接。
具体的，所述左牙碗与所述左工具头连接处设有传输线缆，所述传输线缆位于所述左牙碗内的一端与所述发射电路板相连，另一端延伸到外界。
具体的，所述传输线缆外设有线缆调节器，所述线缆调节器套设在所述左牙碗上并与所述左工具头相接，所述线缆调节器可延所述左牙碗做圆周运动。
具体的，所述轴心开设有一连接孔，所述扭力套上相对于所述连接孔处设有一通孔，所述通孔与所述连接孔通过稍钉进行填充。
具体的，所述接收骨架包括第一接收支架与第二接收支架，所述第一接收支架与所述第二接收支架相互拼接形成接收骨架的本体。
优选的，所述第一接收骨架与所述第二接收骨架上均设有互补的凸台与凹槽，所述凸台与所述凹槽相互拼接固定。
优选的，所述左工具头与所述左牙碗一体成型，所述右工具头与所述右牙碗一体成型。
优选的，还包括有三防套，所述三防套套设在所述接收骨架外表面。
具体的，还包括有链轮取付，所述链轮取付与所述扭力套固定连接。
优选的，所述左工具头与所述轴心之间设有第一轴承，所述右工具头与所述扭力套之间设有第二轴承，所述扭力套与所述轴心之间设有第三轴承。
本发明的具有以下有益效果：本发明提供的一种动态传感器结构能够按照五通的尺寸灵活调制，采用一体成型的工艺使工具头后续加工省时省力，通过锁紧螺母将转子锁紧，防止轴心产生左右窜动，使中轴稳定运作，更能有效的获取中轴两端对轴心施加的压力，并通过固定在轴心的扭力套传输到应变式传感器中，从而精准的获取双边力矩数据，实现双边力矩感应。
附图说明
图1为本发明动态传感器结构工作原理的电路连接框图；
图2为本发明动态传感器结构工作原理中发射反馈电路的连接框图；
图3为本发明动态传感器结构工作原理中接收采集电路的连接框图；
图4为本发明动态传感器结构的立体结构示意图；
图5为本发明动态传感器结构的截面结构示意图；
图6为本发明左工具头、左牙碗（a）与右工具头、右牙碗（b）的结构示意图；
图7为本发明锁紧螺母的结构示意图；
图8为本发明线缆调节器的工作示意图；
图9为本发明轴心的半装配结构示意图；
图10为本发明轴心的整体结构示意图；
图11为本发明电路组合动态传感器结构在其应用过程中产生的工作时序图
附图中各序号表示的意义如下：
1左工具头，11第一轴承，2左牙碗，21发射骨架，22发射线圈，23发射电路板，3右牙碗，4右工具头，41第二轴承，5轴心，51接收骨架，511第一接收支架，512第二接收支架，513凸台，514凹槽，52接收线圈，53接收电路板，54连接孔，55三防套，56外螺纹，6扭力套，61通孔，62应变式传感器，63第三轴承，7锁紧螺母，71内螺纹，8传输线缆，81线缆调节器，9链轮取付。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明。
本发明实施例的本发明实施例的一种动态传感器结构所采用的电路原理如图1-3所示，包括发射反馈电路与接收采集电路，所述发射反馈电路包括电感L1、时钟信号发生回路、功率放大回路、信号检波回路、低通滤波回路、信号整形放大回路、信号输出回路与电容C1，所述时钟信号发生回路、所述功率放大回路、所述电感L1、所述信号检波回路、所述低通滤波回路、所述信号整形放大回路和所述信号输出回路依次相续电连接，所述时钟信号发生回路、所述功率放大回路，所述信号检波回路，所述低通滤波回路和所述信号整形放大回路通过直流电源VCC供电，所述电感L1与所述电容C1串联，所述电感L1与所述电容C1形成谐振回路用于向外界辐射电力，所述接收采集电路包括电感L3、功率谐振回路、整流回路、单向回路、滤波回路、稳压回路、应变信号采集回路、应变信号放大回路、电压转变频率回路与信号调制输出回路，所述电感L3、所述功率谐振回路与所述整流回路依次相续电连接，所述整流回路分别与所述单向回路与所述信号调制输出回路电连接，所述单向回路经所述滤波回路与所述稳压回路电连接，所述稳压回路分别与所述应变信号采集回路、所述应变信号放大回路、所述电压转变频率回路电连接，所述应变信号采集回路、所述应变信号放大回路与所述电压转变频率回路依次相续电连接，所述电压转变频率回路与所述信号调制输出回路电连接，所述电感L1与所述电感L3相对应并相互感应链接。
所述发射反馈电路与所述接收采集电路为定子与转子的关系，所述发射反馈电路固定不动，所述接收采集电路围绕所述发射反馈电路进行360°转动，其连接的方式主要通过电感L1与电感L3之间的磁力感应，从而实现回路的连通。
本实施例提供的一种动态传感器结构如图4-10所示，包括定子和转子，所述转子贯穿放置在所述定子中部，所述定子包括左工具头1、左牙碗2、右工具头4
图7为本发明锁紧螺母的结构示意图；
图8为本发明线缆调节器的工作示意图；
图9为本发明轴心的半装配结构示意图；
图10为本发明轴心的整体结构示意图；
图11为本发明电路组合动态传感器结构在其应用过程中产生的工作时序图
附图中各序号表示的意义如下：
1左工具头，11第一轴承，2左牙碗，21发射骨架，22发射线圈，23发射电路板，3右牙碗，4右工具头，41第二轴承，5轴心，51接收骨架，511第一接收支架，512第二接收支架，513凸台，514凹槽，52接收线圈，53接收电路板，54连接孔，55三防套，56外螺纹，6扭力套，61通孔，62应变式传感器，63第三轴承，7锁紧螺母，71内螺纹，8传输线缆，81线缆调节器，9链轮取付。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明。
本发明实施例的本发明实施例的一种动态传感器结构所采用的电路原理如图1-3所示，包括发射反馈电路与接收采集电路，所述发射反馈电路包括电感L1、时钟信号发生回路、功率放大回路、信号检波回路、低通滤波回路、信号整形放大回路、信号输出回路与电容C1，所述时钟信号发生回路、所述功率放大回路、所述电感L1、所述信号检波回路、所述低通滤波回路、所述信号整形放大回路和所述信号输出回路依次相续电连接，所述时钟信号发生回路、所述功率放大回路，所述信号检波回路，所述低通滤波回路和所述信号整形放大回路通过直流电源VCC供电，所述电感L1与所述电容C1串联，所述电感L1与所述电容C1形成谐振回路用于向外界辐射电力，所述接收采集电路包括电感L3、功率谐振回路、整流回路、单向回路、滤波回路、稳压回路、应变信号采集回路、应变信号放大回路、电压转变频率回路与信号调制输出回路，所述电感L3、所述功率谐振回路与所述整流回路依次相续电连接，所述整流回路分别与所述单向回路与所述信号调制输出回路电连接，所述单向回路经所述滤波回路与所述稳压回路电连接，所述稳压回路分别与所述应变信号采集回路、所述应变信号放大回路、所述电压转变频率回路电连接，所述应变信号采集回路、所述应变信号放大回路与所述电压转变频率回路依次相续电连接，所述电压转变频率回路与所述信号调制输出回路电连接，所述电感L1与所述电感L3相对应并相互感应链接。
所述发射反馈电路与所述接收采集电路为定子与转子的关系，所述发射反馈电路固定不动，所述接收采集电路围绕所述发射反馈电路进行360°转动，其连接的方式主要通过电感L1与电感L3之间的磁力感应，从而实现回路的连通。
本实施例提供的一种动态传感器结构如图4-10所示，包括定子和转子，所述转子贯穿放置在所述定子中部，所述定子包括左工具头1、左牙碗2、右工具头4，所述线缆调节器81套设在所述左牙碗2上并与所述左工具头1相接，所述线缆调节器81可延所述左牙碗2做圆周运动。动态传感器安装好以后，往往实际传输线缆8出线位与要求出线位相差很远，因此，该线缆调节器81的主要作用是用于调节传输线缆8的出线位，使其符合要求出线位，同时也能够有效保护线缆，使其不易损坏。
具体的，所述轴心5开设有一连接孔54，所述扭力套6上相对于所述连接孔54处设有一通孔61，所述通孔61与所述连接孔54通过稍钉（图中未标示）进行填充。通过稍钉使扭力套6和轴心5相互固定，由于稍钉的存在，使扭力套6与轴心5完全固定起来，进而使应变式传感器62更能够感应到轴心5的力矩变化，提高动态传感器的灵敏性。
具体的，所述接收骨架51包括第一接收支架511与第二接收支架512，所述第一接收支架511与所述第二接收支架512相互拼接形成接收骨架51的本体。优选的，所述第一接收骨架51与所述第二接收骨架51上均设有互补的凸台513与凹槽514，所述凸台513与所述凹槽514相互拼接固定。即接收支架为两个半圆型塑胶件，通过凸台513与凹槽514的配合，组合成一个圆形的接收支架，该设置方便接收支架在轴心5上的安装。优选的，还包括有三防套55，所述三防套55套设在所述接收骨架51外表面。三防套55使轴心5，尤其是接收支架能够防尘，防水，防风，主要保护接收支架上的接收电路板53与接收线圈52，使其持续耐用，不易损坏。
具体的，还包括有链轮取付9，所述链轮取付9与所述扭力套6固定连接。链轮取付9用于连接链盘，进而能够带动链条使自行车进行运动。原先把4爪 / 5爪链轮取付9安装到扭力套6的方法是让絲干从扭力套6延伸出来，以便把4爪 / 5爪链轮取付9安装到扭力套6上，制造和安装工序比较繁复，本实施例采用的是在扭力套6上开设螺孔，链轮取付9通过螺栓直接螺旋固定在扭力套6的螺孔上，安装方便，结构稳固。
优选的，所述左工具头1与所述轴心5之间设有第一轴承11，所述右工具头4与所述扭力套6之间设有第二轴承41，所述扭力套6与所述轴心5之间设有第三轴承63。设置轴承使动态传感器结构整体运行较为顺滑，使用起来更为省力，同时也使动态传感器结构寿命更长。
上述的一种动态传感器结构的工作原理如下。
A.时钟信号产生回路产生时钟信号经功率放大回路放大输出功率后通过L1（即发射线圈22）与C1向外发送能量。
B.L3（即接收线圈52）接收到L1发送出来的电磁波并通过功率谐振回路使接收到能量最大化。
C.整流回路将接收到的交变电流转换成脉冲直流电分成两路：
(i)一路通过单向回路-滤波回路-稳压回路后为“应变信号采集回路-应变信号放大回路-电压转频率回路-信号调制输出回路”供能；
(ii)另一路通过T1-R1不断开关作用，使接收采集电路负载加重，从而起到拉低整流回路输出电压的目的。
D.单向回路起到隔绝T1-R1打开时引起的整流回路后输出电压的剧烈变化，让后面信号处理部分供电更加平稳。
E.滤波回路起到滤波和储能的作用，稳压回路为“应变信号采集回路-应变信号放大回路-电压转频率回路-信号调制输出”回路提供高稳定度和低纹波变化的工作电源。
F.应变信号采集回路采集到扭力套626变化引起应变传感器微弱变化后将应变信号传递给应变信号放大回路按固定比例放大。
G.被放大后的应变信号通过电压转频率回路按一定比例转换成与应变信号成线性比例的方波输出去。
H.转换后频率信号通过T1开关作用控制R1的导通，起到拉低整流回路后输出电压，从而导致负载加重的目的。
I.被拉低引起的负载加重作用通过整流回路-功率谐振回路-L3-L1-C1/功率放大回路至供电直流电源VCC，从而引起直流电源VCC的供电功率发生变化。负载加重引起的变化直接反应在发射反馈电路部分电流、供电功率及L1、C1两端发送波形幅度发生变化；在L1、C1两端输出波形产生数据包络形式。
J.将C1两端变化电压通过信号检波回路整流检波后通过低通滤波回路将高频部分滤波处理后得到与调制信号完全同步变化的微弱变化。
K.将滤波处理后得到与调制信号完全同步变化的微弱变化送到信号整形放大回路处理还原成调制信号输出。
L.上述过程中产生的工作时序图如图11所示。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种动态传感器结构，包括定子和转子，所述转子贯穿放置在所述定子中部，其特征在于：所述定子包括左工具头（1）、左牙碗（2）、右工具头（4）与右牙碗（3），所述左工具头（1）固定在所述左牙碗（2）左端，所述右工具头（4）固定在所述右牙碗（3）的右端，所述左牙碗（2）与所述右牙碗（3）相吻合，所述转子包括轴心（5）、扭力套（6）、应变式传感器（62）与锁紧螺母（7），所述扭力套（6）套设在所述轴心（5）上，所述应变式传感器（62）固定在所述扭力套（6）上，所述轴心（5）的左端设有外螺纹（56），所述锁紧螺母（7）设有与所述外螺纹（56）相吻合的内螺纹（71），所述扭力套（6）与所述右工具头（4）相匹配，所述锁紧螺母（7）与所述左工具头（1）相匹配。
2.根据权利要求1所述的动态传感器结构，其特征在于：所述左牙碗（2）呈圆筒状，内表面设有发射骨架（21），所述发射骨架（21）上设有发射线圈（22）与发射电路板（23）。
3.根据权利要求2所述的动态传感器结构，其特征在于：所述轴心（5）上设有接收骨架（51），所述接收骨架（51）上设有接收电路板（53）以及与所述发射线圈（22）相匹配的接收线圈（52），所述应变式传感器（62）与所述接收电路板（53）电连接。
4.根据权利要求3所述的动态传感器结构，其特征在于：所述左牙碗（2）与所述左工具头（1）连接处设有传输线缆（8），所述传输线缆（8）位于所述左牙碗（2）内的一端与所述发射电路板（23）相连，另一端延伸到外界。
5.根据权利要求4所述的动态传感器结构，其特征在于：所述传输线缆（8）外设有线缆调节器（81），所述线缆调节器（81）套设在所述左牙碗（2）上并与所述左工具头（1）相接，所述线缆调节器（81）可延所述左牙碗（2）做圆周运动。
6.根据权利要求3所述的动态传感器结构，其特征在于：所述轴心（5）开设有一连接孔（54），所述扭力套（6）上相对于所述连接孔（54）处设有一通孔（61），所述通孔（61）与所述连接孔（54）通过稍钉进行填充。
7.根据权利要求3所述的动态传感器结构，其特征在于：所述接收骨架（51）包括第一接收支架（511）与第二接收支架（512），所述第一接收支架（511）与所述第二接收支架（512）相互拼接形成接收骨架（51）的本体。
8.根据权利要求7所述的动态传感器结构，其特征在于：所述第一接收骨架（51）与所述第二接收骨架（51）上均设有互补的凸台（513）与凹槽（514），所述凸台（513）与所述凹槽（514）相互拼接固定。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的动态传感器结构，其特征在于：所述左工具头（1）与所述左牙碗（2）一体成型，所述右工具头（4）与所述右牙碗（3）一体成型。
10.根据权利要求1-8任意一项所述的动态传感器结构，其特征在于：还包括有三防套（55），所述三防套（55）套设在所述接收骨架（51）外表面。
11.根据权利要求1-8任意一项所述的动态传感器结构，其特征在于：还包括有链轮取付（9），所述链轮取付（9）与所述扭力套（6）固定连接。
12.根据权利要求1-8任意一项所述的动态传感器结构，其特征在于：所述左工具头（1）与所述轴心（5）之间设有第一轴承（11），所述右工具头（4）与所述扭力套（6）之间设有第二轴承（41），所述扭力套（6）与所述轴心（5）之间设有第三轴承（63）。
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