CN219244667U - 一种数据检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数据检测装置，包括：定子板、定子电路部件、光栅部、光感应器、光源发射器；所述定子电路部件和所述光感应器均设置于所述定子板上，所述定子电路部件和所述光感应器连接；所述光栅部设置于待检测的旋转体上，所述光感应器和所述光源发射器分别设置在所述光栅部移动路径的起始点两侧上，所述光栅部上均匀设置间隔的贯通孔，其中，所述光源发射器发射的光穿过所述贯通孔时被所述光感应器接收。本实用新型提供的数据检测装置能够提高数据检测的精度，从而提高数据检测装置的可靠性。

Description

一种数据检测装置

技术领域

本实用新型涉及旋转体数据检测技术领域，尤其涉及一种数据检测装置。

背景技术

数据传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测。数据传感器将扭力的物理变化转换成精确的电信号。通过数据传感器对运动过程中的扭转力矩进行感知检测，可极大程度上对运动状态进行反馈，便于人们对机械运动过程的控制，合理分配运转部件的工作力矩，将运动过程的能耗进行更加精确的控制分配；在合理的范围内，减少运转部件的挤压、碰撞等情况，保护运转部件，延长其使用寿命。

在现有技术中，将数据传感器安装于旋转轴上，用于检测施加于旋转轴的数据。在控制系统侧的原边线圈上施加直流电流激发产生交变磁场，数据传感器侧的副边线圈感应到交变磁场后，产生感应电流；数据传感器获取到电能，同时数据传感器侧副边线圈上施加以一个负载去调制交变信号，使得原边线圈感应到的电压信号发生变化，实现数据传感器的信号传递回控制系统。

然而，发明人发现现有技术至少存在以下问题：现有技术通常采用磁环测量运转部件的踏频，但由于磁场分布的非线性，导致磁环检测容易出现误判断，进而导致检测的精度不高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种数据检测装置，其能够提高数据检测的精度，从而提高数据检测装置的可靠性。

根据本实用新型的一方面，提供了一种数据检测装置，包括：定子板、定子电路部件、光栅部、光感应器、光源发射器；所述定子电路部件和所述光感应器均设置于所述定子板上，所述定子电路部件和所述光感应器连接；所述光栅部设置于待检测的旋转体上，所述光感应器和所述光源发射器分别设置在所述光栅部移动路径的起始点两侧上，所述光栅部上均匀设置间隔的贯通孔，其中，所述光源发射器发射的光穿过所述贯通孔时被所述光感应器接收。

另外，所述数据检测装置还包括防护装置；所述防护装置与所述定子板共同围设形成收容空间，所述光感应器、所述光源发射器以及所述光栅部均收容于所述收容空间内。

另外，所述光栅部与所述待检测的旋转体转动连接，以与所述待检测的旋转体一体旋转；所述定子板在所述待检测的旋转体旋转时保持静止。

另外，所述数据检测装置还包括还包括转子板、转子电路部件、扭矩传感器以及线圈支撑部；所述线圈支撑部与所述定子板固定，所述线圈支撑部上设有定子线圈，所述定子线圈与所述定子电路部件连接；所述转子板上设有转子线圈，所述转子线圈与所述转子电路部件连接，所述定子线圈与所述转子线圈对置设置，形成电磁耦合效应，且所述定子线圈与所述转子线圈均呈立体螺旋状；所述扭矩传感器设置于所述待检测的旋转体上，并与所述转子电路部件连接；所述转子板固定于所述待检测的旋转体。

另外，所述转子板包括间隔设置的第一容置部和第二容置部；所述转子线圈收容于所述第一容置部内，所述转子电路部件收容于所述第二容置部内。

另外，所述待检测的旋转体旋转时，所述定子电路部件通过所述定子线圈和所述转子线圈向所述转子电路部件和所述扭矩传感器传输电能；所述定子电路部件还用于发送调制信号，所述调制信号经由所述定子线圈和所述转子线圈传输至所述转子电路部件；所述转子电路部件将所述调制信号进行预设信号处理后输入所述扭矩传感器，所述扭矩传感器向所述定子电路部件返回所述旋转体的扭矩数据。

另外，所述转子板与所述光栅部一体成型。

另外，所述数据检测装置还包括应变检测器；所述应变检测器设置在所述待检测的旋转体上，且所述应变检测器与所述转子电路部件连接。

另外，所述应变检测器与所述待检测的旋转体转动连接，以与所述待检测的旋转体一体旋转。

另外，所述数据检测装置还包括齿轮部；所述齿轮部与所述待检测下旋转体转动连接，所述定子电路部件、所述光栅部、所述光感应器以及所述光源发射器在所述齿轮部上的正投影，均位于所述齿轮部内。

与相关技术相比，本实用新型的实施例至少具有以下优点：

通过设置光栅部、光感应器和光源发射器，由于光源发射器发射的光穿过光栅部的贯通孔时能够被光感应器接收，使得光感应器根据接收光的时间间隔以及相邻贯穿孔之间的角度即可得知待检测的旋转体的转速，此种测量方式无需依赖磁场，提高了数据检测的精度，进而提高了数据检测装置的可靠性。避免了“磁场分布的非线性，导致磁环检测容易出现误判断，进而导致检测的精度不高”的情况的发生。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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是根据本实用新型实施例一提供的一种旋转体数据检测装置的爆炸图；

图2是根据本实用新型实施例一提供的一种旋转体数据检测装置的剖视图；

图3是根据本实用新型实施例一提供的一种旋转体数据检测装置的部分结构的爆炸图；

图4是根据本实用新型实施例二提供的一种旋转体数据检测装置的系统框图；

图5是根据本实用新型实施例三提供的一种旋转体数据检测装置的系统框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供了一种旋转体数据检测装置的爆炸图，请参见图1，包括：

定子板1、定子电路部件2、光栅部3、光感应器4、光源发射器(图未示出)；定子电路部件2和光感应器4均设置于定子板1上，定子电路部件2和光感应器4连接；光栅部3设置于待检测的旋转体100上，光感应器4和光源发射器分别设置在光栅部3移动路径的起始点两侧上，光栅部3上均匀设置间隔的贯通孔30，其中，光源发射器发射的光穿过贯通孔30时被光感应器4接收。

与相关技术相比，本实用新型的实施例至少具有以下优点：

通过设置光栅部3、光感应器4和光源发射器，由于光源发射器发射的光穿过光栅部3的贯通孔30时能够被光感应器4接收，使得光感应器4根据接收光的时间间隔以及相邻贯穿孔30之间的角度即可得知待检测的旋转体100的转速，此种测量方式无需依赖磁场，提高了数据检测的精度，进而提高了数据检测装置的可靠性。避免了“磁场分布的非线性，导致磁环检测容易出现误判断，进而导致检测的精度不高”的情况的发生。

请参见图2，为数据检测装置的剖视图。数据检测装置还包括防护装置5，防护装置5与定子板1共同围设形成收容空间50，光感应器4、光源发射器以及光栅部3均收容于收容空间50内。通过此种结构的设置，能够避免数据检测装置的工作过程中，电机其他转动部件运动过程飞溅出来的油脂堵塞光栅部3，从而影响检测，进一步提高了数据检测装置的可靠性。

请一并参见图1和图2，数据检测装置还包括还包括转子板6、转子电路部件7、扭矩传感器(图未示出)以及线圈支撑部8；线圈支撑部8与定子板1固定，线圈支撑部8上设有定子线圈81，定子线圈81与定子电路部件2连接；转子板6上设有转子线圈61，转子线圈61与转子电路部件7连接，定子线圈81与转子线圈61对置设置，形成电磁耦合效应，且定子线圈81与转子线圈61均呈立体螺旋状；扭矩传感器设置于待检测的旋转体100上，并与转子电路部件7连接；转子板6固定于待检测的旋转体100。

具体的说，转子板6包括间隔设置的第一容置部601和第二容置部602；转子线圈61收容于第一容置部601内，转子电路部件7收容于第二容置部602内。

通过设置定子线圈81与定子电路部件2连接、转子线圈61与转子电路部件7连接，使得对置的定子线圈81和转子线圈61能够形成电磁耦合效应，从而使定子电路部件2发出的电能和信号、转子电路部件7反馈的信号能够在两个线圈之间传递，也即使用电磁耦合的方式实现了无线电能传输；此外，定子线圈81与转子线圈61均呈立体螺旋状，使得数据检测装置的尺寸可以做的更小，也即实现了数据检测装置的小型化，使数据检测装置能够适用于更多的工作场景。

可以理解的是，待检测的旋转体100旋转时，定子电路部件2通过定子线圈81和转子线圈61，向转子电路部件7和扭矩传感器传输电能；定子电路部件2还用于发送调制信号，调制信号经由定子线圈81和转子线圈61传输至转子电路部件7；转子电路部件7将调制信号进行预设信号处理后输入扭矩传感器，扭矩传感器向定子电路部件2返回待检测的旋转体的扭转数据。

需要说明的是，转子板6与旋转体100转动连接，以与旋转体100一体旋转，在实际应用中，转子板6也可以不与旋转体100连接，仅需确保转子板6与旋转体100一体旋转即可；定子板1固定在旋转体100上，以在旋转体100旋转时保持静止。由于定子电路部件2安装于定子板1上，而定子电路部件2需要为转子电路部件7和扭矩传感器提供电能，也就是说，定子电路部件2通常具有与电源连接的走线，因此，通过此种结构的设置，使得定子电路部件2在旋转体100旋转时固定不动，避免了绕线的情况的发生，进一步提高了数据检测装置的可靠性。

值得一提的是，本实施例中，转子板6与光栅部3一体成型。通过此种结构的设置，使得数据检测装置的设计工艺更加简单。

请参见图3，为本实施例数据检测装置的部分结构的爆炸图。数据检测装置还包括应变检测器9；应变检测器9设置在待检测的旋转体100上，且应变检测器9与转子电路部件7连接。由于轴上布置的线圈能传输的能量远远大于平面布置的线圈，因此可确保更多应变检测器9的正常运行，用于补偿轴套弯曲的影响，进一步提高扭矩的测量精度。可以理解的是，应变检测器9发出的信号通过转子电路部件7传输至转子板6上。

请再次参见图1，数据检测装置还包括齿轮部11；齿轮部11与待检测的旋转体100转动连接，定子电路部件2、光栅部3、光感应器以及光源发射器在齿轮部11上的正投影，均位于齿轮部11内。通过此种结构的设置，确保了转动部件的周向尺寸较小，能够给数据检测装置的其他部件(比如其他齿轮的转动)预留更多的空间。

实施例二

图4为本实用新型实施例二提供了一种旋转体数据检测装置的系统框图，本实施例是对前述实施例的进一步解释，具体说明了：定子电路部件2的具体结构，如图4所示：

定子电路部件2包括功率发射电路21、控制系统22以及第一调制电路23；功率发射电路21以及第一调制电路23均与控制系统23连接，且功率发射电路21以及第一调制电路23均与定子线圈81连接；控制系统23用于发送控制信号及提供直流电源信号，第一调制电路23用于调制控制信号，得到调制信号，并将调制信号传输至定子线圈81；功率发射电路21用于将直流电源信号转换为交流电源信号，并将交流电源信号传输至定子线圈81。

请继续参见图4，定子电路部件2还包括第一谐振补偿电路24；第一谐振补偿电路24设置在第一调制电路23和定子线圈81之间，第一谐振补偿电路24用于对所述调制信号进行谐振补偿，并将谐振补偿后的调制信号传输至定子线圈81。可以理解的是，由于调制信号在经过定子线圈81时存在能量损失，通过在将调制信号传输至定子线圈81之前，对调制信号进行谐振补偿，能够进一步提高能量传递效率。

请进一步参见图4，定子电路部件2还包括第一解调电路25，第一解调电路25设置在控制系统22和第一谐振补偿电路24之间；扭矩传感器在接收到进行预设信号处理后的调制信号后，向转子线圈61发送传感器数据信号，第一谐振补偿电路24还用于对传感器数据信号进行谐振补偿，并将谐振补偿后的传感器数据信号发送至第一解调电路25；第一解调电路25用于对谐振补偿后的传感器数据信号进行解调，还原出扭转数据并发送至控制系统22。由于扭矩传感器发送的是数字信号，数字信号无法在电路之中传输，因此扭矩传感器发出的传感器数据信号会先进行调制，以便于传输至控制系统22，而控制系统22需要识别扭矩传感器发送的原始的数字信号，因此通过设置第一解调电路25，能够将进行调制后的传感器数据信号还原成数字信号以供控制系统22识别。

与相关技术相比，本实用新型的实施例至少具有以下优点：通过设置定子线圈81与定子电路部件2连接、转子线圈61与转子电路部件7连接，使得对置的定子线圈81和转子线圈61能够形成电磁耦合效应，从而使定子电路部件2发出的电能和信号、转子电路部件7反馈的信号能够在两个线圈之间传递，也即使用电磁耦合的方式实现了无线电能传输；此外，定子线圈81与转子线圈61均呈立体螺旋状，使得数据检测装置的尺寸可以做的更小，也即实现了数据检测装置的小型化，使数据检测装置能够适用于更多的工作场景。

实施例三

图5为本实用新型实施例三提供了一种旋转体数据检测装置的系统框图，本实施例是对前述实施例的进一步解释，具体说明了：转子电路部件7的具体结构，如图5所示：

转子电路部件7包括第二解调电路71、功率接收电路72；第二解调电路71设置在转子线圈61和扭矩传感器之间，第二解调电路71用于对谐振补偿后的调制信号进行解调，还原出控制信号，并将控制信号传输至扭矩传感器；功率接收电路72设置在转子线圈61和扭矩传感器之间，功率接收电路用于将交流电源信号转换为直流电源信号，并将直流电源信号传输至扭矩传感器以向扭矩传感器提供电能。

请继续参见图5，转子电路部件7还包括第二谐振补偿电路73；第二谐振补偿电路73与转子线圈61和第二解调电路71连接，第二谐振补偿电路73用于对谐振补偿后的调制信号再次进行谐振补偿，并将再次谐振补偿后的调制信号传输至第二解调电路71。可以理解的是，由于调制信号在经过转子线圈61时存在能量损失，通过在将调制信号传输至转子线圈61之后，对调制信号进行谐振补偿，能够进一步提高能量传递效率。

请进一步参见图5，转子电路部件7还包括第二调制电路74；第二调制电路74与扭矩传感器和第二谐振补偿电路73连接；第二调制电路74用于对传感器数据信号进行调制，并将调制后的传感器数据信号发送至第二谐振补偿电路73；第二谐振补偿电路73还用于对调制后的传感器数据信号进行谐振补偿，并将进行调制且谐振补偿后的传感器数据信号发送至转子线圈61。由于扭矩传感器发送的是数字信号，数字信号无法在电路之中传输，因此扭矩传感器发出的传感器数据信号会先在第二调制电路74中进行调制，以便于传输至控制系统22。

与相关技术相比，本实用新型的实施例至少具有以下优点：通过设置定子线圈81与定子电路部件2连接、转子线圈61与转子电路部件7连接，使得对置的定子线圈81和转子线圈61能够形成电磁耦合效应，从而使定子电路部件2发出的电能和信号、转子电路部件7反馈的信号能够在两个线圈之间传递，也即使用电磁耦合的方式实现了无线电能传输；此外，定子线圈81与转子线圈61均呈立体螺旋状，使得数据检测装置的尺寸可以做的更小，也即实现了数据检测装置的小型化，使数据检测装置能够适用于更多的工作场景。

为了便于理解，下面对本实施方式中旋转体数据检测装置的工作过程进行具体的说明：

1、控制电路22提供直流电源信号，控制系统22将需要发送给转子电路部件7的数据信号Sc1通过第一调制电路23调制直流电源信号得到控制侧发送信号Ss1，Ss1经过与第一谐振补偿电路24后加载在定子线圈81上。

2、转子线圈61接收到Ss1磁场耦合过来的信号Ss2后，经过第二谐振补偿电路73后一方面通过功率接收电路72将Ss2整流为直流电源信号给扭矩传感器供电工作，另一方面经过第二解调电路71将Ss2解调还原出控制系统侧的控制信号Sc1输入到扭矩传感器内部，以实现控制扭矩传感器的目的。

3、扭矩传感器收到控制系统22的控制信号Sc1后，执行相应的指令，返回传感器数据信号Sc2，比如Sc1为读取扭矩传感器的感应数据指令，则Sc2为扭矩传感器的感测数据。

4、传感器数据信号Sc2通过第二调制电路74将感测数据调制为信号Ss3，控制系统22通过定子线圈81感应到信号Ss3对应的信号Ss4，并通过第一解调电路25将传感器数据信号Sc2解调还原出来，至此，控制系统22完成一次传感器的数据读取。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数据检测装置，其特征在于，包括：定子板、定子电路部件、光栅部、光感应器、光源发射器；

所述定子电路部件和所述光感应器均设置于所述定子板上，所述定子电路部件和所述光感应器连接；

所述光栅部设置于待检测的旋转体上，所述光感应器和所述光源发射器分别设置在所述光栅部移动路径的起始点两侧上，所述光栅部上均匀设置间隔的贯通孔，其中，所述光源发射器发射的光穿过所述贯通孔时被所述光感应器接收。

2.根据权利要求1所述的数据检测装置，其特征在于，所述数据检测装置还包括防护装置；

所述防护装置与所述定子板共同围设形成收容空间，所述光感应器、所述光源发射器以及所述光栅部均收容于所述收容空间内。

3.根据权利要求1所述的数据检测装置，其特征在于，所述光栅部与所述待检测的旋转体转动连接，以与所述待检测的旋转体一体旋转；

所述定子板在所述待检测的旋转体旋转时保持静止。

4.根据权利要求1所述的数据检测装置，其特征在于，所述数据检测装置还包括转子板、转子电路部件、扭矩传感器以及线圈支撑部；

所述线圈支撑部与所述定子板固定，所述线圈支撑部上设有定子线圈，所述定子线圈与所述定子电路部件连接；所述转子板上设有转子线圈，所述转子线圈与所述转子电路部件连接，所述定子线圈与所述转子线圈对置设置，形成电磁耦合效应，且所述定子线圈与所述转子线圈均呈立体螺旋状；

所述扭矩传感器设置于所述待检测的旋转体上，并与所述转子电路部件连接；所述转子板固定于所述待检测的旋转体。

5.根据权利要求4所述的数据检测装置，其特征在于，所述转子板包括间隔设置的第一容置部和第二容置部；

所述转子线圈收容于所述第一容置部内，所述转子电路部件收容于所述第二容置部内。

6.根据权利要求4所述的数据检测装置，其特征在于，所述待检测的旋转体旋转时，所述定子电路部件通过所述定子线圈和所述转子线圈向所述转子电路部件和所述扭矩传感器传输电能；

所述定子电路部件还用于发送调制信号，所述调制信号经由所述定子线圈和所述转子线圈传输至所述转子电路部件；所述转子电路部件将所述调制信号进行预设信号处理后输入所述扭矩传感器，所述扭矩传感器向所述定子电路部件返回所述旋转体的扭矩数据。

7.根据权利要求4至6任一项所述的数据检测装置，其特征在于，所述转子板与所述光栅部一体成型。

8.根据权利要求4所述的数据检测装置，其特征在于，所述数据检测装置还包括应变检测器；

所述应变检测器设置在所述待检测的旋转体上，且所述应变检测器与所述转子电路部件连接。

9.根据权利要求8所述的数据检测装置，其特征在于，所述应变检测器与所述待检测的旋转体转动连接，以与所述待检测的旋转体一体旋转。

10.根据权利要求1所述的数据检测装置，其特征在于，所述数据检测装置还包括齿轮部；

所述齿轮部与所述待检测的旋转体转动连接，所述定子电路部件、所述光栅部、所述光感应器以及所述光源发射器在所述齿轮部上的正投影，均位于所述齿轮部内。

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