CN204422119U - 一种数字化应变式扭矩传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种数字化应变式扭矩传感器，其特征在于：包括齿盘U，光电开关S，定子系统，旋转变压器T1，旋转变压器T2，以及转子系统；所述光电开关S的一端与齿盘U相连接、另一端则与定子系统相连接，旋转变压器T1的原边与定子系统相连接、其副边则与转子系统相连接，旋转变压器T2的原边与转子系统相连接、其副边则与定子系统相连接。本实用新型的RS485通信接口可以直接与外部设备相连接，无需使用二次仪表。同时，ARM微控制器其可以对测量输出的信号进行数字化处理，方便校准、标定及参数调整，同时还可以提高测量数据输出的抗干扰能力及传输距离。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器技术领域，具体是指一种数字化应变式扭矩传感器。
背景技术
现有应变式扭矩传感器技术中，通常采用模拟电路处理应变片输出的电信号，将其转换为成比例的线性模拟量输出信号，如电压、电流或频率脉冲信号。然而，模拟信号在使用时存在以下缺陷，其一：不利于在强电磁干扰的环境以及远距离的传输，而且在人体接触时会带入静电干扰，难以操作。其二：在对校准、标定及参数调整时均需要对电路的参数进行调整。其三：模拟信号需要使用二次仪表处理后才能与计算机等设备连接。如何克服以上缺陷是人们所急需解决的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有应变式扭矩传感器存在的以上缺陷，提供一种数字化应变式扭矩传感器。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种数字化应变式扭矩传感器，包括齿盘U，光电开关S，定子系统，旋转变压器T1，旋转变压器T2，以及转子系统；所述光电开关S的一端与齿盘U相连接、另一端则与定子系统相连接，旋转变压器T1的原边与定子系统相连接、其副边则与转子系统相连接，旋转变压器T2的原边与转子系统相连接、其副边则与定子系统相连接。
进一步的，所述的定子系统由DC/DC模块，与DC/DC模块相连接的功率放大器P1，与功率放大器P1相连接的ARM微控制器，分别与ARM微控制器相连接的RS485通信接口、信号调理模块以及转速信号调理模块组成；所述的功率放大器P1还与旋转变压器T1的原边相连接，信号调理模块还与旋转变压器T2的副边相连接，转速信号调理模块还与光电开关S相连接。
所述的转子系统由整流器K，与整流器K相连接的应变电阻电桥，与应变电阻电桥相连接的信号变换模块，以及同时与整流器K和信号变换模块相连接的信号放大器P2组成；所述整流器K还与旋转变压器T1的副边相连接，信号放大器P2还与旋转变压器T2的原边相连接。
本实用新型较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本实用新型的RS485通信接口可以直接与外部设备相连接，无需使用二次仪表。
（2）本实用新型采用ARM微控制器其可以对测量输出的信号进行数字化处理，方便校准、标定及参数调整，同时还可以提高测量数据输出的抗干扰能力及传输距离。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式并不限于此。
实施例
如图1所示，本实用新型的数字化应变式扭矩传感器，由齿盘U，光电开关S，定子系统，旋转变压器T1，旋转变压器T2，以及转子系统组成。该齿盘U固定在传感器的转子上，而光电开关S的一端与齿盘U相连接、另一端则与定子系统相连接。同时，旋转变压器T1的原边与定子系统相连接、其副边则与转子系统相连接，旋转变压器T2的原边与转子系统相连接、其副边则与定子系统相连接。光电开关S配合齿盘U可检测转子旋转的速度，并向定子系统输出相应的频率脉冲信号。
为了能够更好的对光电开关S输送来的频率脉冲信号进行处理，该定子系统设置有DC/DC模块，与DC/DC模块相连接的功率放大器P1，与功率放大器P1相连接的ARM微控制器，分别与ARM微控制器相连接的RS485通信接口、信号调理模块以及转速信号调理模块组成。同时，该功率放大器P1还与旋转变压器T1的原边相连接，信号调理模块还与旋转变压器T2的副边相连接，转速信号调理模块还与光电开关S相连接。光电开关S通过齿盘U检测转子旋转速度，并输出相应的频率脉冲信号，该频率脉冲信号经转速信号调理模块后输送给ARM微控制器。
外部电源通过DC/DC模块后转换为可供定子系统和转子系统使用的电压。ARM微控制器通过其内部的PWM模块产生400Hz脉冲信号，再经过功率放大器P1放大后驱动旋转变压器T1，并通过旋转变压器T1传输给转子系统，由转子系统进行处理。
为了更了的实施本实用新型，该转子系统由整流器K，与整流器K相连接的应变电阻电桥，与应变电阻电桥相连接的信号变换模块，以及同时与整流器K和信号变换模块相连接的信号放大器P2组成。同时，整流器K还与旋转变压器T1的副边相连接，信号放大器P2还与旋转变压器T2的原边相连接。
从旋转变压器T1输送过来的信号经整流器K整流稳压后，可以提供给转子系统工作电源。同时，信号变换模块将应变电阻电桥产生的电压信号变换为10KHz的频率脉冲信号，并由信号放大器P2放大后，通过旋转变压器T2输送给信号调理模块，再由信号调理模块传输给ARM微控制器。这时，ARM微控制器对采集来自转子的脉冲频率信号以及光电开关S传输过来的转速信号进行数字滤波、线性校准、数字补偿等处理后，再通过RS485通信接口输出给外部设备，而无需再使用二次仪表。该RS485通信接口可以接收校准后的对应于扭矩大小及转速的数据，也可向扭矩传感器发送指令修改其内部参数，包括采样频率、滤波系数、线性校准参数及通信参数等。并且由于ARM微控制器可以实现量通信及信号的数字化处理，因此出厂校准及标定均可以采用通信接口远距离进行，不需要采用人工接触来调整电路、电阻的参数。
如上所述，便可很好的实施本实用新型。
Claims (3)
1.一种数字化应变式扭矩传感器，其特征在于：包括齿盘U，光电开关S，定子系统，旋转变压器T1，旋转变压器T2，以及转子系统；所述光电开关S的一端与齿盘U相连接、另一端则与定子系统相连接，旋转变压器T1的原边与定子系统相连接、其副边则与转子系统相连接，旋转变压器T2的原边与转子系统相连接、其副边则与定子系统相连接。
2.根据权利要求1所述的一种数字化应变式扭矩传感器，其特征在于：所述的定子系统由DC/DC模块，与DC/DC模块相连接的功率放大器P1，与功率放大器P1相连接的ARM微控制器，分别与ARM微控制器相连接的RS485通信接口、信号调理模块以及转速信号调理模块组成；所述的功率放大器P1还与旋转变压器T1的原边相连接，信号调理模块还与旋转变压器T2的副边相连接，转速信号调理模块还与光电开关S相连接。
3.根据权利要求1所述的一种数字化应变式扭矩传感器，其特征在于：所述的转子系统由整流器K，与整流器K相连接的应变电阻电桥，与应变电阻电桥相连接的信号变换模块，以及同时与整流器K和信号变换模块相连接的信号放大器P2组成；所述整流器K还与旋转变压器T1的副边相连接，信号放大器P2还与旋转变压器T2的原边相连接。
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