CN211405612U - 一种用于扭矩测量设备的无线供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开一种用于扭矩测量设备的无线供电装置。该装置包括：输电发射模块，用于产生第一交流电压；发射线圈，用于接收第一交流电压；与发射线圈平行设置的接收线圈，用于产生第二交流电压；与接收线圈连接的输入接口，通过第一电压输入管脚与整流桥的第一管脚相连，通过第二电压输入管脚与整流桥的第二管脚相连；用于将第二交流电压发送给整流桥；整流桥的第三管脚，与第一二极管的正极相连；整流桥的第四管脚，与第一二极管的负极相连；第一二极管的负极，还与第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容一端相连。应用本实用新型实施例提供的方案，能够提高扭矩测量的准确性。

Description

一种用于扭矩测量设备的无线供电装置

技术领域

本实用新型涉及扭矩测量技术领域，具体而言，涉及一种用于扭矩测量设备的无线供电装置。

背景技术

随着国内汽车工业的发展，新款车型层出不穷，汽车台架及道路测试越来越重要。现代发动机需要提高转速来改善机械性能，提高效率，而扭矩是电动机、发动机性能的重要指标，因此需要高精度、高可靠的扭矩测量。

现有的扭矩测量方法，主要有电阻应变片式的传递测量法。扭矩会使待测产品产生一定的应变，而且这种应变与扭矩的大小存在着比例关系，因此可以通过会发生扭转变形的电阻应变片来检测相应扭矩的大小。当待测产品受到扭矩作用时，最大应变产生在与轴线成45°角的方向上，因此，在此方向上粘贴电阻应变片能够检测到传动轴所受扭矩的大小。

已知的方法中，主要通过导电滑环为扭矩测量设备供电。然而，由于导电滑环属于摩擦接触，接触不可靠会引起信号波动，从而造成扭矩测量结果不准确。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于扭矩测量设备的无线供电装置，以提高扭矩测量的准确性。具体的技术方案如下。

一种用于扭矩测量设备的无线供电装置，包括：

输电发射模块，用于产生第一交流电压；

发射线圈，与所述输电发射模块相连，用于接收所述第一交流电压；

与所述发射线圈平行设置的接收线圈，用于产生第二交流电压；

与所述接收线圈连接的输入接口，通过第一电压输入管脚与整流桥的第一管脚相连，通过第二电压输入管脚与所述整流桥的第二管脚相连；用于将所述第二交流电压发送给所述整流桥；

所述整流桥的第三管脚，与第一二极管的正极相连；所述整流桥的第四管脚，与所述第一二极管的负极相连；

所述第一二极管的负极，还与第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容一端相连；

所述第一二极管的正极接地，还与所述第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容另一端相连。

可选的，所述第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容均为10微法。

可选的，所述第一二极管的负极，电压为35V。

可选的，还包括：第一电压转换装置；

所述第一电压转换装置的第一电压输入端与所述第一二极管的负极相连；

所述第一电压转换装置的第一电压输出端电压为5.1V。

可选的，所述第一电压转换装置，包括：

所述第一电压输入端，与第九电容、第十电容、第一电阻一端、以及转换器的电压输入管脚相连；

所述第九电容、第十电容另一端均接地；

所述第一电阻，另一端与第二电阻一端、以及所述转换器的使能管脚相连；所述第二电阻另一端接地；所述转换器的模式/同步管脚接地；

所述第一电压输出端与所述转换器的电压输出管脚、第三电阻、第十一电容、第十二电容一端相连；

所述第十一电容、第十二电容另一端均接地；

所述第三电阻另一端与所述转换器的反馈管脚、以及第四电阻一端相连；所述第四电阻另一端接地；

所述转换器的地面管脚和导热垫管脚接地。

可选的，所述第九电容为10微法；所述第十电容为100纳法；所述第十一电容为22微法；所述第十二电容为100纳法。

可选的，所述第一电阻为220千欧；所述第二电阻为143千欧；所述第三电阻为33千欧；所述第四电阻为8.06千欧。

可选的，还包括：与所述第一电压转换装置连接的第二电压转换装置，和/或，第三电压转换装置，用于为所述扭矩测量设备供电；

所述第二电压转换装置的第二电压输入端与所述第一电压转换装置的第一电压输出端相连；

所述第三电压转换装置的第三电压输入端与所述第一电压转换装置的第一电压输出端相连。

可选的，所述第二电压转换装置的第二电压输出端电压为3.3V；

所述第三电压转换装置的第三电压输出端电压为5V。

可选的，所述输电发射模块，包括：

直流电输入端，与第十三电容、第十四电容、第一电感一端、以及稳压器的电压输入管脚和使能管脚相连；所述第十三电容、第十四电容，另一端接地；所述稳压器的地面管脚接地；

所述第一电感，另一端与第十五电容、第十六电容一端、以及所述稳压器的第一开关节点管脚和第二开关节点管脚相连；

所述第十五电容和所述第十六电容，另一端均与第二电感一端、第二二极管正极相连；所述第二电感，另一端接地；所述第二二极管的负极与第五电阻、第十七电容、第十八电容、第十九电容一端、以及直流转交流模块的第二管脚相连；

所述第十七电容、第十八电容、第十九电容，另一端均接地；所述第五电阻，另一端与第六电阻、第七电阻一端、以及所述稳压器的反馈管脚相连；所述第六电阻，另一端接地；所述第七电阻，另一端与晶体管第三引脚相连；所述晶体管，第二引脚接地；

所述直流转交流模块的第一管脚接地；所述直流转交流模块的第三管脚和第四管脚，均与所述发射线圈相连；

所述第十三电容为220微法；所述第十四电容为1微法；所述第十五电容为10微法；所述第十六电容为22微法；所述第十七电容为100微法；所述第十八电容为100微法；所述第十九电容为1微法；所述第五电阻为7.15 千欧；所述第六电阻为1千欧；所述第七电阻为4.99千欧。

由上述内容可知，本实用新型实施例提供的用于扭矩测量设备的无线供电装置，可以包括：输电发射模块，用于产生第一交流电压；发射线圈，与输电发射模块相连，用于接收第一交流电压；与发射线圈平行设置的接收线圈，用于产生第二交流电压；与接收线圈连接的输入接口，通过第一电压输入管脚与整流桥的第一管脚相连，通过第二电压输入管脚与整流桥的第二管脚相连；用于将第二交流电压发送给整流桥；整流桥的第三管脚，与二极管的正极相连；整流桥的第四管脚，与二极管的负极相连；二极管的负极，还与第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容一端相连；二极管的正极接地，并与第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容另一端相连，因此能够通过输电发射模块将直流转换为交流给发射线圈供电，根据电磁理论，接收线圈会产生交流电，进而通过整流桥、二极管以及各电容变为直流电压为扭矩测量设备供电，与已知的有线供电方式相比，能够减小信号波动，从而提高扭矩测量结果的准确性。当然，实施本实用新型的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

本实用新型实施例的创新点包括：

1、通过输电发射模块将直流转换为交流给发射线圈供电，根据电磁理论，接收线圈会产生交流电，进而通过整流桥、二极管以及各电容变为直流电压为扭矩测量设备供电，与已知的有线供电方式相比，能够减小信号波动，从而提高扭矩测量结果的准确性。

2、通过电压转换装置能够转换得到适合扭矩测量设备中各装置工作的电压值，保证扭矩测量设备正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的无线供电装置的一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例的第一电压转换装置的一种结构示意图；

图3为本实用新型实施例的输电发射模块的一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

本实用新型实施例公开了一种用于扭矩测量设备的无线供电装置，能够提高扭矩测量结果的准确性。

在本实用新型实施例中，为了减小通过导电滑环为扭矩测量设备供电引起的信号波动，可以采用无线供电的方式为扭矩测量设备供电。具体的，可以根据电磁理论，当一个线圈中通过交流电时，与该线圈平行设置的另一线圈中也会产生交流电压。基于此可以提供一种无线供电装置，为扭矩测量设备供电。下面对本实用新型实施例进行详细说明。

图1为本实用新型实施例提供的用于扭矩测量设备的无线供电装置的一种结构示意图。该用于扭矩测量设备的无线供电装置，可以包括：

输电发射模块，用于产生第一交流电压；

发射线圈，与输电发射模块相连，用于接收第一交流电压；

与发射线圈平行设置的接收线圈，用于产生第二交流电压；

与接收线圈连接的输入接口P3，通过第一电压输入管脚与整流桥D2的第一管脚相连，通过第二电压输入管脚与整流桥D2的第二管脚相连；用于将第二交流电压发送给整流桥D2；

整流桥D2的第三管脚，与第一二极管D4的正极相连；整流桥D2的第四管脚，与第一二极管D4的负极相连；

第一二极管D4的负极，还与第一电容C8、第二电容C9、第三电容C10、第四电容C11、第五电容C12、第六电容C13、第七电容C14、第八电容C15 一端相连；

第一二极管D4的正极接地，并与第一电容C8、第二电容C9、第三电容 C10、第四电容C11、第五电容C12、第六电容C13、第七电容C14、第八电容C15另一端相连。

输电发射模块将直流转换为交流给发射线圈供电，根据电磁理论，接收线圈会产生交流电。由接收线圈产生的交流电压通过整流桥、二极管以及各电容变为35V直流电压，即可为扭矩测量设备供电。由于发射线圈和接收线圈之间为无线连接，因此，该供电装置属于无线供电装置。

上述第一电容C8、第二电容C9、第三电容C10、第四电容C11、第五电容C12、第六电容C13、第七电容C14、第八电容C15均为10微法。

上述第一二极管D4，也即瞬态电压抑制管SMAJ33A，它的工作峰值反向电压为33V，击穿电压最小为36.7V，击穿电压最大为40.6V。各电容的作用是滤波，还可以起到储能的作用。D2的作用是整流桥的作用，是交流转直流。D4是瞬态抑制二极管，将电压钳位在33V，也启到保护器件的作用。

由上述内容可知，本实用新型实施例提供的无线供电装置，可以通过输电发射模块将直流转换为交流给发射线圈供电，根据电磁理论，接收线圈会产生交流电，进而通过整流桥、二极管以及各电容变为直流电压为扭矩测量设备供电，与已知的有线供电方式相比，能够减小信号波动，从而提高扭矩测量结果的准确性。

作为本实用新型实施例的一种实施方式，上述第一二极管D4的负极，电压为35V。也就是说，无线供电装置的输出电压为35V。

可以理解，扭矩测量设备可以包括多个装置，例如，模数转换装置、无线数据发送装置等。并且，每个装置所需的输入电压不完全相同。

因此，本实用新型实施例的无线供电装置还可以包括第一电压转换装置。该第一电压转换装置的第一电压输入端与第一二极管D4的负极相连；第一电压转换装置的第一电压输出端电压为5.1V。

在一种实现方式中，如图2所示，第一电压转换装置，可以包括：

第一电压输入端，与第九电容C39、第十电容C40、第一电阻R29一端、以及转换器的管脚3，即VIN(Voltage Input，电压输入)管脚相连；

第九电容C39、第十电容C40另一端均接地；

第一电阻R29，另一端与第二电阻R2一端、以及转换器的管脚4，即EN (enable，使能)管脚相连；第二电阻R2另一端接地；转换器的管脚2，即 MODE/SYNC(模式/同步)管脚接地；

第一电压输出端与转换器的管脚6，即VOUT(Voltage Output，电压输出)管脚、第三电阻R30、第十一电容C41、第十二电容C42一端相连；

第十一电容C41、第十二电容C42另一端均接地；

第三电阻R30另一端与转换器的管脚7，即FB(Feedback，反馈)管脚、以及第四电阻R31一端相连；第四电阻R31另一端接地；

转换器的管脚1，即GND(Ground，地面)管脚，和管脚11，即PAD (Thermal Pad，导热垫)管脚接地。

上述转换器可以为LMZM23601SILR。35V电压通过非隔离式DC/DC转换器LMZM23601SILR转换为5.1V的电压。该芯片LMZM23601SILR具备 1.4V至36V宽工作输入电压，输出电压2.5V到15V可调节。

其中，上述第九电容C39为10微法；第十电容C40为100纳法；第十一电容C41为22微法；第十二电容C42为100纳法。

第九电容C39、第十电容C40、第十一电容C41、第十二电容C42的作用均为滤波，得到更准确稳定的电压。电容越小，滤高频能力越强，电容越大，滤低频能力越强。其中第九电容C39和第十一电容C41还具有储能的作用。

第一电阻R29为220千欧；第二电阻R2为143千欧；第三电阻R30为 33千欧；第四电阻R31为8.06千欧。

FB管脚电压为1V，因此可以用第三电阻R30、第四电阻R31两个电阻来配比输出5.1V的电压。LMZM23601SILR芯片的使能电压为1.8V，加入外置分压器是为了设置稳压器开始电压转换的输入电压。

在一种实现方式中，本实用新型实施例提供的无线供电装置还可以包括：与第一电压转换装置连接的第二电压转换装置，和/或，第三电压转换装置，用于为扭矩测量设备供电。

其中，第二电压转换装置的第二电压输入端与第一电压转换装置的第一电压输出端相连；第三电压转换装置的第三电压输入端与第一电压转换装置的第一电压输出端相连。第二电压转换装置的第二电压输出端电压为3.3V。第三电压转换装置的第三电压输出端电压为5V。

通过各电压转换装置能够转换得到适合扭矩测量设备中各装置工作的电压值，保证扭矩测量设备正常工作。

在一种实现方式中，如图3所示，本实用新型实施例的输电发射模块可以包括：

直流电输入端，与第十三电容C29、第十四电容C30、第一电感L5一端、以及稳压器的管脚4，即VIN(Voltage Input，电压输入)管脚，和管脚2，即EN(enable，使能)管脚相连；第十三电容C29、第十四电容C30，另一端接地；稳压器的管脚1，即GND(Ground，地面)管脚接地；

第一电感L5，另一端与第十五电容C40、第十六电容C1一端、以及稳压器的管脚3和6，即SW(开关节点)管脚相连；

第十五电容C40和第十六电容C1，另一端均与第二电感L4一端、第二二极管D20正极相连；第二电感L4，另一端接地；第二二极管D20的负极与第五电阻R6、第十七电容C31、第十八电容C91、第十九电容C92一端、以及直流转交流模块的第二管脚相连；

第十七电容C31、第十八电容C91、第十九电容C92，另一端均接地；第五电阻R6，另一端与第六电阻R60、第七电阻R10一端、以及稳压器的管脚5，即FB(FeedBack，反馈)管脚相连；第六电阻R60，另一端接地；第七电阻R10，另一端与晶体管Q2第三引脚相连；晶体管Q2，第二引脚接地；

直流转交流模块的第一管脚接地；直流转交流模块的第三管脚和第四管脚，均与发射线圈相连。

上述稳压器可以为XL6009E1。输入的直流电压通过XL6009E1稳压器输出线圈所需要的电压，此稳压器是一个宽输入范围、可产生正负电压的稳压器。

上述第十三电容C29为220微法；第十四电容C30为1微法；第十五电容C40为10微法；第十六电容C1为22微法；第十七电容C31为100微法；第十八电容C91为100微法；第十九电容C92为1微法；第五电阻R6为7.15 千欧；第六电阻R60为1千欧；第七电阻R10为4.99千欧。

第二电感L4、第一电感L5、以及第十六电容C1的作用是储能。第五电阻R6、第六电阻R60、第七电阻R10、以及晶体管Q2的作用是调节电压输出的幅值。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于扭矩测量设备的无线供电装置，其特征在于，包括：

输电发射模块，用于产生第一交流电压；

发射线圈，与所述输电发射模块相连，用于接收所述第一交流电压；

与所述发射线圈平行设置的接收线圈，用于产生第二交流电压；

与所述接收线圈连接的输入接口(P3)，通过第一电压输入管脚与整流桥(D2)的第一管脚相连，通过第二电压输入管脚与所述整流桥(D2)的第二管脚相连；用于将所述第二交流电压发送给所述整流桥(D2)；

所述整流桥(D2)的第三管脚，与第一二极管(D4)的正极相连；所述整流桥(D2)的第四管脚，与所述第一二极管(D4)的负极相连；

所述第一二极管(D4)的负极，还与第一电容(C8)、第二电容(C9)、第三电容(C10)、第四电容(C11)、第五电容(C12)、第六电容(C13)、第七电容(C14)、第八电容(C15)一端相连；

所述第一二极管(D4)的正极接地，并与所述第一电容(C8)、第二电容(C9)、第三电容(C10)、第四电容(C11)、第五电容(C12)、第六电容(C13)、第七电容(C14)、第八电容(C15)另一端相连。

2.根据权利要求1所述的无线供电装置，其特征在于，

所述第一电容(C8)、第二电容(C9)、第三电容(C10)、第四电容(C11)、第五电容(C12)、第六电容(C13)、第七电容(C14)、第八电容(C15)均为10微法。

3.根据权利要求1所述的无线供电装置，其特征在于，

所述第一二极管(D4)的负极，电压为35V。

4.根据权利要求1所述的无线供电装置，其特征在于，还包括：第一电压转换装置；

所述第一电压转换装置的第一电压输入端与所述第一二极管(D4)的负极相连；

所述第一电压转换装置的第一电压输出端电压为5.1V。

5.根据权利要求4所述的无线供电装置，其特征在于，所述第一电压转换装置，包括：

所述第一电压输入端，与第九电容(C39)、第十电容(C40)、第一电阻(R29)一端、以及转换器的电压输入管脚相连；

所述第九电容(C39)、第十电容(C40)另一端均接地；

所述第一电阻(R29)，另一端与第二电阻(R2)一端、以及所述转换器的使能管脚相连；所述第二电阻(R2)另一端接地；所述转换器的模式/同步管脚接地；

所述第一电压输出端与所述转换器的电压输出管脚、第三电阻(R30)、第十一电容(C41)、第十二电容(C42)一端相连；

所述第十一电容(C41)、第十二电容(C42)另一端均接地；

所述第三电阻(R30)另一端与所述转换器的反馈管脚、以及第四电阻(R31)一端相连；所述第四电阻(R31)另一端接地；

所述转换器的地面管脚和导热垫管脚接地。

6.根据权利要求5所述的无线供电装置，其特征在于，

所述第九电容(C39)为10微法；所述第十电容(C40)为100纳法；所述第十一电容(C41)为22微法；所述第十二电容(C42)为100纳法。

7.根据权利要求5所述的无线供电装置，其特征在于，

所述第一电阻(R29)为220千欧；所述第二电阻(R2)为143千欧；所述第三电阻(R30)为33千欧；所述第四电阻(R31)为8.06千欧。

8.根据权利要求4所述的无线供电装置，其特征在于，还包括：与所述第一电压转换装置连接的第二电压转换装置，和/或，第三电压转换装置，用于为所述扭矩测量设备供电；

所述第二电压转换装置的第二电压输入端与所述第一电压转换装置的第一电压输出端相连；

所述第三电压转换装置的第三电压输入端与所述第一电压转换装置的第一电压输出端相连。

9.根据权利要求8所述的无线供电装置，其特征在于，

所述第二电压转换装置的第二电压输出端电压为3.3V；

所述第三电压转换装置的第三电压输出端电压为5V。

10.根据权利要求1-9任一项所述的无线供电装置，其特征在于，所述输电发射模块，包括：

直流电输入端，与第十三电容(C29)、第十四电容(C30)、第一电感(L5)一端、以及稳压器的电压输入管脚和使能管脚相连；所述第十三电容(C29)、第十四电容(C30)，另一端接地；所述稳压器的地面管脚接地；

所述第一电感(L5)，另一端与第十五电容(C40)、第十六电容(C1)一端、以及所述稳压器的第一开关节点管脚和第二开关节点管脚相连；

所述第十五电容(C40)和所述第十六电容(C1)，另一端均与第二电感(L4)一端、第二二极管(D20)正极相连；所述第二电感(L4)，另一端接地；所述第二二极管(D20)的负极与第五电阻(R6)、第十七电容(C31)、第十八电容(C91)、第十九电容(C92)一端、以及直流转交流模块的第二管脚相连；

所述第十七电容(C31)、第十八电容(C91)、第十九电容(C92)，另一端均接地；所述第五电阻(R6)，另一端与第六电阻(R60)、第七电阻(R10)一端、以及所述稳压器的反馈管脚相连；所述第六电阻(R60)，另一端接地；所述第七电阻(R10)，另一端与晶体管(Q2)第三引脚相连；所述晶体管(Q2)，第二引脚接地；

所述直流转交流模块的第一管脚接地；所述直流转交流模块的第三管脚和第四管脚，均与所述发射线圈相连；

所述第十三电容(C29)为220微法；所述第十四电容(C30)为1微法；所述第十五电容(C40)为10微法；所述第十六电容(C1)为22微法；所述第十七电容(C31)为100微法；所述第十八电容(C91)为100微法；所述第十九电容(C92)为1微法；所述第五电阻(R6)为7.15千欧；所述第六电阻(R60)为1千欧；所述第七电阻(R10)为4.99千欧。

Images