CN1877276A - 光栅转矩传感器 - Google Patents

光栅转矩传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN1877276A
CN1877276A CN 200510049986 CN200510049986A CN1877276A CN 1877276 A CN1877276 A CN 1877276A CN 200510049986 CN200510049986 CN 200510049986 CN 200510049986 A CN200510049986 A CN 200510049986A CN 1877276 A CN1877276 A CN 1877276A
Authority
CN
China
Prior art keywords
grating
rotating shaft
rotor
housing
lenticular lenses
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 200510049986
Other languages
English (en)
Other versions
CN100387955C (zh
Inventor
冯浩
曹文明
胡香玲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University of Technology ZJUT
Original Assignee
Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University of Technology ZJUT filed Critical Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority to CNB2005100499862A priority Critical patent/CN100387955C/zh
Publication of CN1877276A publication Critical patent/CN1877276A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100387955C publication Critical patent/CN100387955C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

光栅转矩传感器，包括有壳体、底座，壳体的中心设有一水平转轴，转轴的两端露出壳体，一端连接动力源，另一端连接被测负载；壳体固定在底座上，所述壳体内还设有异步电动机和传感元件，异步电动机的转子活动套接在所述转轴上；传感元件包括二对光栅组和二对光电发射接收装置，光栅组分别靠近壳体两侧，由一对互相配合的内、外光栅片组成，外光栅片固定在转轴上，内光栅片位于外光栅片内侧并与异步电动机的转子固定；光电发射接收装置包括光电发射管和光电接收管，所述光电发射管、光电接收管之间间隔所述的光栅组，所述光电发射管、光电接收管的引出端与外置测试仪连接。本发明既能测量旋转转矩，又能测量静止转矩。

Description

光栅转矩传感器
(一)技术领域
本发明涉及一种传感器，尤其是一种通过光栅来采集信号的光栅转矩传感器。
(二)背景技术
目前，公知公用的转矩传感器主要有两大类：第一类是通过磁电感应获取信号的(齿)栅式转矩传感器。这类传感器输出的信号是两路具有相位差的角位移信号，对信号进行组合处理得到转矩信息。其缺点是体积大，不能测量静止转矩，只能进行静态转矩和动态平均转矩的测量。第二大类是以电阻应变片为敏感元件的转矩传感器。它在转轴或与转轴串接的弹性轴上安装四片精密电阻应变片，并把它们连接成惠思顿电桥。轴的变形会引起应变片的阻值发生变化，电桥输出信号与转矩成比例。其缺点是它的测量精度与贴片工艺密切相关，精度较低，且过载能力较小。
(三)发明内容
本发明克服了目前转矩传感器不能同时测量静止转矩和静(动)态转矩、测量精度低、过载能力小的缺点，提供了一种测量精度高、结构简单、可同时测量静止转矩和静(动)态转矩的转矩传感器。
为此，本发明采取以下技术方案：
光栅转矩传感器，包括有壳体、底座，所述壳体的中心设有一水平转轴，所述转轴的两端露出壳体，一端连接动力源，另一端连接被测负载；所述壳体固定在底座上，所述壳体内还设有异步电动机和传感元件，所述异步电动机的转子活动套接在所述转轴上；所述传感元件包括二对光栅组和二对光电发射接收装置，所述光栅组分别靠近壳体两侧，由一对互相配合的内、外光栅片组成，外光栅片固定在转轴上，内光栅片位于外光栅片内侧并与异步电动机的转子固定；所述光电发射接收装置包括光电发射管和光电接收管，所述光电发射管、光电接收管之间间隔所述的光栅组，所述光电发射管、光电接收管的引出端与外置测试仪连接。进一步，所述转子采用铁磁材料或笼型转子。进一步，所述转轴的两端比中间部分粗。
采用本发明具有以下优点：1、该转矩传感器具备测量静止转矩的功能。设转轴的一端与负载相连，另一端与动力源相连，此时使异步电动机断开电源，转轴在动力源的带动下旋转，同时带动外光栅片旋转，而转子不转动，即内光栅片不转动，内外光栅片做相对运动，可测量电动机的静、动态转矩；当转轴的一端断开动力源，另一端连负载时，使异步电动机接通电源，则转子开始转动，内侧光栅片在转子的带动下旋转，而外侧光栅片则静止不动，所以二者同样做相对运动，可以测量静止转矩。即：本发明所述的转矩传感器是一种通用转矩测量装置，既能测量静、动态转矩，也能测量静止转矩；2、采用光栅采集信号，所以精度高，并且结构简单、体积小、成本低、有较高的经济价值。
(四)附图说明
图1为本发明的纵剖面构造图；
图2为是本发明的波形图
(五)具体实施方式
光栅转矩传感器，包括有壳体2、底座8，所述壳体的中心设有一水平转轴1，所述转轴的两端露出壳体，一端连接动力源，另一端连接被测负载；所述壳体固定在底座8上，所述壳体内还设有异步电动机和传感元件，所述异步电动机的转子5活动套接在所述转轴上；所述传感元件包括二对光栅组和二对光电发射接收装置，所述光栅组分别靠近壳体两侧，分别由一对互相配合的内、外光栅片组成，外光栅片6固定在转轴上，内光栅片7位于外光栅片内侧并与异步电动机的转子5固定；所述光电发射接收装置包括光电发射管3和光电接收管4，所述光电发射管、光电接收管之间间隔所述的光栅组，所述光电发射管、光电接收管的引出端与外置测试仪连接。所述转轴的两端比中间部分粗。
转轴1的一端连动力源，另一端连负载。当异步电动机切断电源时，此时转轴在动力源的带动下旋转，则与转轴相连的外侧光栅片6在转轴的带动下旋转，而转子5不旋转，所以内侧光栅片7静止不动，内外侧光栅片做相对运动，可以测量静动态转矩；当转轴1的一端断开动力源，另一端连负载时，使异步电动机接通电源，则转子5开始转动，内侧光栅片7在转子的带动下旋转，而外侧光栅片6则静止不动，二者同样做相对运动，可以测量静止转矩。如图2所示，当内外侧光栅片做相对运动时，光电发射管3发出的光被光栅片时挡时通，则光电接收管4接收到此光，时断时通。当相对运动速度较高时，光电接收管输出端输出电压的交流信号波形为正弦波，当相对运动速度较低时，光电接收管输出端输出电压的交流信号波形为三角波。设转轴不连负载，即转轴没有应变时，两对光栅组产生的波形A、B有一初始相位差Q1，当转轴连接负载，即转轴产生应变时，两对光栅组产生的波形A、B’相位错位增大至Q2，则错位增量与轴应变扭矩角存在一定的关系。两对光栅组产生的正弦波形经波形变换电路，变换成矩形波A*、B*，然后，将B*的方波取反后再与A*的方波相与，输出波形为C。C的脉宽即为A*、B*两相脉冲的相位差。C*为负载轴应变所对应的错位增量，脉宽为σQ＝Q2-Q1。对脉宽σQ进行高频脉冲插值，这样，通过测量两对光栅的输出信号的相位差对应的高频计数值Mm就可测量转矩T。
本发明所述的转矩传感器是一种通用的转矩测量装置，既能测量静、动态转矩，又能测量静止转矩。与普通的转矩传感器相比，其精度高、信号易于处理、抗干扰能力强，而且结构简单，成本低，有较高的经济价值。

Claims (3)

1、光栅转矩传感器，包括有壳体、底座，所述壳体的中心设有一水平转轴，所述转轴的两端露出壳体，一端连接动力源，另一端连接被测负载，所述壳体固定在底座上，其特征在于：所述壳体内还设有异步电动机和传感元件，所述异步电动机的转子活动套接在所述转轴上；所述传感元件包括二对光栅组和二对光电发射接收装置，所述光栅组分别靠近壳体二侧，所述光栅组与光电发射接收装置配合；
所述光栅组分别由一对互相配合的内、外光栅片组成，外光栅片固定在转轴上，内光栅片位于外光栅片内侧并与异步电动机的转子固定。
所述光电发射接收装置包括光电发射管和光电接收管，所述光电发射管、光电接收管之间间隔所述的光栅组，所述光电发射管、光电接收管的引出端与外置测试仪连接。
2、根据权利要求1所述的光栅转矩传感器，其特征在于：所述转子采用铁磁材料或笼型转子。
3、根据权利要求1或2所述的光栅转矩传感器，其特征在于：所述转轴的两端比中间部分粗。
CNB2005100499862A 2005-06-07 2005-06-07 光栅转矩传感器 Expired - Fee Related CN100387955C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100499862A CN100387955C (zh) 2005-06-07 2005-06-07 光栅转矩传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100499862A CN100387955C (zh) 2005-06-07 2005-06-07 光栅转矩传感器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1877276A true CN1877276A (zh) 2006-12-13
CN100387955C CN100387955C (zh) 2008-05-14

Family

ID=37509774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100499862A Expired - Fee Related CN100387955C (zh) 2005-06-07 2005-06-07 光栅转矩传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100387955C (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102393268A (zh) * 2011-11-14 2012-03-28 南京航空航天大学 一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置
CN104198098A (zh) * 2014-08-26 2014-12-10 西安理工大学 基于光电码盘信号相位差的转矩测量传感器及测量方法
CN108593163A (zh) * 2018-02-01 2018-09-28 南京拓科电子有限公司 一种光电检测金属轴形变力矩传感器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6472021A (en) * 1987-05-11 1989-03-16 Honda Motor Co Ltd Torque detecting device
JPH04236184A (ja) * 1991-01-17 1992-08-25 Ricoh Co Ltd 回転量の制御可能なモーター
CN2163376Y (zh) * 1993-09-25 1994-04-27 李国林 数字式扭矩传感器
CN2215115Y (zh) * 1994-08-30 1995-12-13 李国林 旋转轴三参数复合传感器
AUPP098497A0 (en) * 1997-12-17 1998-01-15 Bishop Innovation Pty Limited Transmission path torque transducer
CN2804805Y (zh) * 2005-06-07 2006-08-09 浙江工业大学 光栅转矩传感器

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102393268A (zh) * 2011-11-14 2012-03-28 南京航空航天大学 一种用于测量超高转速叶轮转轴扭矩的装置
CN104198098A (zh) * 2014-08-26 2014-12-10 西安理工大学 基于光电码盘信号相位差的转矩测量传感器及测量方法
CN108593163A (zh) * 2018-02-01 2018-09-28 南京拓科电子有限公司 一种光电检测金属轴形变力矩传感器
CN108593163B (zh) * 2018-02-01 2024-04-16 南京拓科电子有限公司 一种光电检测金属轴形变力矩传感器

Also Published As

Publication number Publication date
CN100387955C (zh) 2008-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100593698C (zh) 超声电机通用测试装置
CN108072465B (zh) 一种具有解耦结构的三维力传感器
CN101046428A (zh) 发动机转轴扭矩测量装置
CN103033748A (zh) 一种基于柔性铰链的对拖加载低速电机测试设备
CN202329931U (zh) 一种基于电机拖动的动态扭矩校准装置
CN103257010B (zh) 基于电容耦合的旋转件扭矩测试方法
CN100387955C (zh) 光栅转矩传感器
CN2804805Y (zh) 光栅转矩传感器
CN100570302C (zh) 环型空间阵列非接触式扭矩传感器
CN101183034A (zh) 一种电机扭矩测量方法
CN100516787C (zh) 梁式光纤光栅动态称重系统
CN101520348B (zh) 一种永磁直线电机定位力测量装置
CN202854169U (zh) 一种风向电测装置
CN103278274A (zh) 基于电容耦合的旋转件扭矩测试装置
CN114526906B (zh) 一种用于测量齿轮副传递误差的测量装置
CN214951096U (zh) 便于传感器拆装的直线位移实验台
JPH038496B2 (zh)
CN205300822U (zh) 电动机动态扭矩检测装置
CN210665965U (zh) 测量高转速永磁电动机运转参数的结构
JPS58214829A (ja) トルク検出装置
CN112595443B (zh) 齿圈载荷分布检测系统与方法
CN111649854A (zh) 电动滚筒输出功率的测试装置
CN109667726B (zh) 风力发电机风轮转速测量结构、装置及风力发电机组
CN1220389A (zh) 电子秤
CN100513993C (zh) 微小齿轮误差的差动测量装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080514

Termination date: 20140607

EXPY Termination of patent right or utility model