CN207095748U - 一种应变式转矩转速传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种应变式转矩转速传感器，其特征在于：包括码盘，与码盘相连接的光电开关，与光电开关相连接的定子系统，以及与定子系统相连接的转子系统；所述定子系统包括DC/DC单元，与DC/DC单元相连接的稳压器，与稳压器相连接的ARM微控制器，以及与ARM微控制器相连接的信号耦合器；所述转子系统包括与稳压器相连接的应变桥，与应变桥相连接的放大器P，与放大器P相连接的预处理单元，以及与预处理单元相连接的V/F转换器。本实用新型的预处理单元可以对应变桥输出的电压信号进行处理，消除电压信号中的电磁干扰，并使电压信号保持稳定，从而提高了转矩转速传感器的检测精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器领域，具体是指一种应变式转矩转速传感器。
背景技术
应变式扭矩传感器，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，现有的应变式扭矩传感器存在较大的缺陷，即应变式扭矩传感器对信号处理的过程中容易受到电磁信号的干扰，导致其输出的信号不稳定，严重影响应变式扭矩传感器的检测精度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有的应变式扭矩传感器对信号处理的过程中容易受到电磁信号的干扰，导致其输出的信号不稳定的缺陷，提供一种应变式转矩转速传感器。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种应变式转矩转速传感器，包括码盘，与码盘相连接的光电开关，与光电开关相连接的定子系统，以及与定子系统相连接的转子系统；所述定子系统包括DC/DC单元，与DC/DC单元相连接的稳压器，与稳压器相连接的ARM微控制器，以及与ARM微控制器相连接的信号耦合器；所述转子系统包括与稳压器相连接的应变桥，与应变桥相连接的放大器P，与放大器P相连接的预处理单元，以及与预处理单元相连接的V/F转换器；所述V/F转换器还与ARM微控制器相连接，所述ARM微控制器还与光电开关相连接。
进一步的，所述预处理单元包括跟随电路，正极与跟随电路相连接、负极接地的电容C3，负极与电容C3的负极相连接、正极与放大器P相连接的电容C1，一端与电容C1的正极相连接、另一端经电阻R3后与电容C3的正极相连接的电阻R1，以及正极与电阻R1和电阻R3的连接点相连接、负极经电阻R2后与电容C3的负极相连接的电容C2；所述跟随电路与V/F转换器相连接。
所述跟随电路包括放大器P1，放大器P2，串接在放大器P2的输出端和负极之间的电阻R4，以及串接在放大器P1的输出端和放大器P2的正极之间的电阻R5；所述放大器P1的正极与电容C3的正极相连接，其负极与输出端相连接，输出端则与V/F转换器相连接；所述放大器P2的输出端与放大器P1的正极相连接，其正极接地。
本实用新型较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本实用新型的预处理单元可以对应变桥输出的电压信号进行处理，消除电压信号中的电磁干扰，并使电压信号保持稳定，从而提高了转矩转速传感器的检测精度。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型的预处理单元的电路结构图。
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，本实用新型包括码盘，光电开关，定子系统以及转子系统。该码盘固定在传感器的转子上，而光电开关的一端与码盘相连接、另一端则与定子系统相连接；该定子系统则与转子系统相连接。
另外，该定子系统包括DC/DC单元，输入端与DC/DC单元的输出端相连接的稳压器，与稳压器的输出端相连接的ARM微控制器，以及与ARM微控制器的输出端相连接的信号耦合器。该转子系统则包括设置在传感器转子上且与稳压器的输出端相连接的应变桥，输入端与应变桥的输出端相连接的放大器P，输入端与放大器P的输出端相连接的预处理单元，以及输入端与预处理单元的输出端相连接的V/F转换器；所述V/F转换器的输出端还与ARM微控制器的输入端相连接，所述ARM微控制器的输入端还与光电开关相连接。
具体的，该光电开关配合码盘可检测转子旋转的速度，并向ARM微控制器输出相应的频率脉冲信号。外部电源经过DC/DC单元转换，并由稳压器稳压处理后给定子系统和转子系统提供电压。当转子受到扭力影响而产生微小的机械变形后，该应变桥的应变计阻值就会发生相应变化，进而影响其上的电压发生变化，从而将转子的变形转换成电压信号输出给放大器P；放大器P将电压信号进行放大处理后输出给预处理单元，由预处理单元对电压信号进行处理。
为了更好的对电压信号进行处理，如图2所示，该预处理单元包括跟随电路，正极与跟随电路相连接、负极接地的电容C3，负极与电容C3的负极相连接、正极与放大器P相连接的电容C1，一端与电容C1的正极相连接、另一端经电阻R3后与电容C3的正极相连接的电阻R1，以及正极与电阻R1和电阻R3的连接点相连接、负极经电阻R2后与电容C3的负极相连接的电容C2；所述跟随电路与V/F转换器相连接。
具体的，该电阻R1和电容C2形成第一RC滤波链路，而电阻R3和电容C3则形成第二RC滤波链路；该第一RC滤波链路和第二RC滤波链路可以对电压信号中的电磁干扰信号进行过滤，排除电磁干扰信号的影响，使电压信号更加稳定，以提高转矩转速传感器的检测精度。该电阻R1和电阻R3的阻值均为1KΩ，电阻R2的阻值为5KΩ，电容C2和电容C3的容值均为4.7pF，电容C1的容值则为270pF。放大器P输出的电压信号经过第一RC滤波链路和第二RC滤波链路处理后输出给跟随电路。
所述跟随电路包括放大器P1，放大器P2，串接在放大器P2的输出端和负极之间的电阻R4，以及串接在放大器P1的输出端和放大器P2的正极之间的电阻R5。所述放大器P1的正极与电容C3的正极相连接，其负极与输出端相连接，输出端则与V/F转换器的输入端相连接。所述放大器P2的输出端与放大器P1的正极相连接，其正极接地。
第二RC滤波链路输出的电压信号输入到放大器P1，该放大器P2、电阻R4以及电阻R5形成该放大器P1的反馈回路，即放大器P1输出的电压信号经反馈回路后反馈回放大器P1的输入端，使放大器P1可以根据输入的电压信号来调整其输出的电压信号，使输出电压信号与输入电压信号相同。由上述结构，该放大器P1，放大器P2，电阻R4以及电阻R5实则组成一个电压跟随器，该电压跟随器的输入电压与输出电压相同，从而使电压信号更加稳定，以提高转矩转速传感器的检测精度；该电压跟随器还起承接作用，承接放大器P与V/F转换器。该放大器P1和放大器P2的型号均为OPA603，电阻R4的阻值为6.8KΩ，电阻R5的阻值则为5KΩ。放大器P1输出的电压信号输入到V/F转换器中。
该V/F转换器将输入的电压信号转换为频率信号输出给ARM微控制器，ARM微控制器对采集来自转子的转矩频率信号以及光电开关传输过来的转速频率脉冲信号进行线性校准、数字补偿处理后发送给信号耦合器，由信号耦合器处理后将转矩转速信号输出给外部设备。
如上所述，便可很好的实施本实用新型。
Claims (3)
1.一种应变式转矩转速传感器，其特征在于：包括码盘，与码盘相连接的光电开关，与光电开关相连接的定子系统，以及与定子系统相连接的转子系统；所述定子系统包括DC/DC单元，与DC/DC单元相连接的稳压器，与稳压器相连接的ARM微控制器，以及与ARM微控制器相连接的信号耦合器；所述转子系统包括与稳压器相连接的应变桥，与应变桥相连接的放大器P，与放大器P相连接的预处理单元，以及与预处理单元相连接的V/F转换器；所述V/F转换器还与ARM微控制器相连接，所述ARM微控制器还与光电开关相连接。
2.根据权利要求1所述的一种应变式转矩转速传感器，其特征在于：所述预处理单元包括跟随电路，正极与跟随电路相连接、负极接地的电容C3，负极与电容C3的负极相连接、正极与放大器P相连接的电容C1，一端与电容C1的正极相连接、另一端经电阻R3后与电容C3的正极相连接的电阻R1，以及正极与电阻R1和电阻R3的连接点相连接、负极经电阻R2后与电容C3的负极相连接的电容C2；所述跟随电路与V/F转换器相连接。
3.根据权利要求2所述的一种应变式转矩转速传感器，其特征在于：所述跟随电路包括放大器P1，放大器P2，串接在放大器P2的输出端和负极之间的电阻R4，以及串接在放大器P1的输出端和放大器P2的正极之间的电阻R5；所述放大器P1的正极与电容C3的正极相连接，其负极与输出端相连接，输出端则与V/F转换器相连接；所述放大器P2的输出端与放大器P1的正极相连接，其正极接地。
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