CN2872500Y - 转轴扭矩信号的红外遥测装置 - Google Patents

Abstract

转轴扭矩信号的红外遥测装置，是一种为在地面获取转轴扭矩信号的测量装置，是用光学装置转换输入信号的电信号传输系统。其中，环状保持架将一组红外发光二极管固定在转轴上，随轴旋转，构成红外信号发射环；嵌在环状保持架内的电路板，将反映转轴扭矩大小的电信号转换成串行的数字编码脉冲，用该脉冲信号调制高频载波，得到“已调波”信号，该信号经功率放大后，驱动红外发光二极管，发射与“已调波”同步的脉冲光信号；在正对红外信号发射环的地面，安装红外信号接收器，接收器中的红外一体化接收头，将接收到的脉冲光信号转换、解调，得到反映转轴扭矩大小的数字编码脉冲，从而实现了转轴扭矩信号由旋转轴到地面的传输。

Description

转轴扭矩信号的红外遥测装置

所属技术领域

本实用新型涉及一种获取转轴扭矩信号的测量装置，是用光学装置转换输入信号的电信号传输系统。

背景技术

采用传感器或电阻应变计测量转轴扭矩时，传感器或应变计通常必须随轴旋转，为在地面获取传感器或应变计所检测到的转轴扭矩信号，需要使用电信号传输系统将转轴上的电信号传输到地面。目前，公知可适用的电信号传输系统主要有两种：其一，采用“滑环——电刷”，即将反映转轴扭矩的电压信号接到随轴旋转的金属滑环上，再通过电刷传到地面；其二，采用无线电遥测，即将无线电发射模块固定在转轴上，将经过必要处理的转轴扭矩信号以无线电波的形式向空间发射，由地面的无线电波接收模块接收。第一种方法，由于滑环/电刷间接触电阻值的不稳定，及滑环/电刷间摩擦产生的电脉冲等原因，导致由电刷获取的信号质量较差，即信号传输质量较差；而第二种方法，在应用于环境比较恶劣的工业现场时，非常容易受到现场电磁波的干扰，即信号传输的可靠性较差。

发明内容

为克服“滑环——电刷”方式，信号传输质量较差，而无线电遥测方式，信号传输的可靠性又较差的不足，本实用新型提供一项获取高质量转轴扭矩检测信号的装置——转轴扭矩信号的红外遥测装置，该装置属于电信号传输系统，其信号传输质量高，且不受电磁波的干扰，信号传输的可靠性也很高。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：将两个由绝缘材料制成的半环状保持架装夹在转轴上，形成一个随转轴旋转的环状保持架；将一组红外发光二极管均匀嵌在环状保持架上，并由嵌在环状保持架内的“发送电路板”驱动发光，构成红外信号发射环；发送电路板由“信号调理及A/D转换”电路、微处理器、与门、“驱动”电路组成，其中“信号调理及A/D转换”电路将传感器或电阻应变片送来的转轴扭矩信号进行必要的调理，并转换为数字量；微处理器将该数字量转换成相应的串行“数字编码脉冲”输出给与门，微处理器的另一重要作用是产生“高频脉冲信号”，作为载波接入与门的另一管脚；与门在此起“调制器”的作用，即用“数字编码脉冲”去调制“高频脉冲信号”，获得“已调波信号”；“驱动”电路将“已调波信号”进行功率放大后驱动红外发光二极管发光；由于红外信号发射环中的所有红外发光二极管并联，所以，每支红外发光二极管均发出完全相同的、与“已调波信号”同步的光脉冲信号，形成已调波光脉冲环；在正对红外线信号发射环方向上，利用支架将红外信号接收器固定在地面上；利用红外发光二极管所发光线均存在一定的散射角度，使红外信号接收器在任意时刻均能接收到至少一支红外发光二极管发出的光线，从而保证了信号传输的连续性；红外信号接收器中的电路，主要由一体化红外接收头、微处理器及后续处理电路组成；一体化红外接收头用来接收红外发光二极管发出的光脉冲，并将其放大、滤波、解调，得到相应的串行“数字编码脉冲”；微处理器将该串行“数字编码脉冲”还原为相应的数字量，从而完成了转轴扭矩信号的获取；后续处理电路根据需要对所获取的转轴扭矩信号进行必要的处理、显示等。在此技术方案中，要求“高频脉冲信号”，即载波信号的频率应与一体化红外接收头要求的光脉冲频率相一致。

本实用新型的有益效果是，红外信号发射环，采用脉冲光传输数字信号，因此获取的信号质量高，抗干扰能力强；采用载波信号频率与“一体化红外接收头”相匹配，使接收器电路简单、工作可靠性高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的红外信号发射环

图2是本实用新型的红外信号接收器安装图

图3是嵌在环状保持架内电路板的电路组成原理框图

图4是红外信号接收器电路组成原理框图

图中1.环状保持架，2.红外发光二极管，3.转轴，4.红外信号接收器，5.支架。

具体实施方式

如图1所示，将一对半环形的保持架用紧固件夹紧在转轴(3)上，形成环状保持架(1)，该环状保持架(1)随转轴(3)同步旋转；将一组(12支以上)红外发光二极管(2)均匀嵌在环状保持架(1)的外圆表面，形成向外发射红外脉冲光的红外信号发射环；将电路板嵌在环状保持架(3)内部，用导线与转轴上的电阻应变计/传感器电连接，将转轴扭矩信号处理成脉冲信号，驱动红外发光二极管(2)发出与脉冲信号同步的脉冲光，电路板与红外发光二极管(图3中的D1，D2…Dn)间的电连接如图3所示；在正对环状保持架方向的地面上，如图2所示，利用支架(5)将红外信号接收器(4)固定；红外信号接收器(4)到环状保持架(1)间的最大距离一般不超过5m；图3为嵌在环状保持架内电路板的电路组成原理框图，其中的信号调理及A/D转换电路，将传感器或电阻应变计送来的扭矩信号进行放大、滤波、保持后转换为数字量，送微处理器；微处理器将并行的数字量转换为串行的数字编码脉冲(脉冲宽度不小于0.4ms)输出，同时利用微处理器输出32kHz~40kHz的高频载波信号，用“与门”将两输出信号相“与”，实现了用低频的数字编码脉冲去调制高频的载波信号，获得已调波信号；已调波信号经驱动电路进行功率放大后，直接驱动红外发光二极管发出与已调波信号完全同步的脉冲光；图4是红外信号接收器的电路组成原理框图，一体化红外接收头将其接收到的光脉冲信号直接还原为数字编码脉冲输出，微处理器再将其还原成与扭矩信号对应的数字量，送后续处理电路按不同的要求处理、显示、输出；从而完成了转轴扭矩信号从转轴到地面的传输。

Claims (3)

1.一项关于转轴扭矩信号的红外遥测装置，其特征是：用绝缘材料制作1对半环形的保持架，用紧固件将其夹紧在转轴上，形成能随轴同步旋转的环状保持架；将一组红外发光二极管均匀嵌在环状保持架的外圆表面，向环外发射红外脉冲光；所有红外发光二极管由同一信号源驱动，发射完全相同的红外脉冲光；在正对环状保持架的地面，安装红外信号接收器，接收红外发光二极管发出的脉冲光。

2.根据权利要求1所述的转轴扭矩信号的红外遥测装置，其特征是：将一块电路板嵌在环状保持架内，随轴同步旋转；电路板与转轴上的应变计/传感器用导线连接，将应变计/传感器的输出信号处理成串行的数字编码脉冲，加上高频载波后，驱动红外发光二极管发射脉冲光。

3.根据权利要求1所述的转轴扭矩信号的红外遥测装置，其特征是：红外信号接收器中使用一体化红外接收头；红外信号接收器距红外信号发射环间的距离小于5米。

Images