[发明专利]非接触式数据传输装置

说明书

技术领域

本发明属于机电一体化技术领域，涉及一种非接触式数据传输装置，可用于对旋转部件、机器关节、速度转台和矿下设备的双向数据非接触式传输。

背景技术

航空、航天、航海、卫星使用的各种雷达、速度转台，以及自动化电子装置，如机械关节、旋转臂，探矿钻井等电子设备中通常使用导电滑环等电接触装置进行电能或信号的传输。

现代电子设备对这种电接触装置的使用寿命和长期工作可靠性的要求较高。传统电接触装置采用导电环与电刷动态接触的方法实现电能或信号的传递，对导电环和电刷的导电性、抗电侵蚀性、抗化学腐蚀性及抗磨损性等指标要求十分苛刻。导电环和电刷的摩擦触点往往使用金、银、铂、铱等贵金属制成，造价高昂、工艺复杂且仍然存在寿命问题。

近年来，工业上常采用光纤旋转连接器（又称为：光滑环，光纤旋转接头，光绞链）实现旋转部件间信号的非接触传递，提高了使用寿命和数据传输带宽。但光滑环需要精密的光学结构和较高的同心度，且光路不能有水、灰尘和泥沙等杂质的遮挡。使用条件较为苛刻，实际应用受到极大的限制。

发明内容

 本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种可靠性高、寿命长、无磨损、不受杂质影响的非接触式数据传输装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：非接触式数据传输装置，其特征是：包括整形器、相位分离器、电场耦合环、第一电荷放大器、第二电荷放大器、减法器、正向比较器、负向比较器和R-S触发器，输入信号通过整形器对输入信号整形后送入相位分离器的输入端，经相位分离器后得到两路相位相差180度的D+数据线信号和D-数据线信号，其中D+数据线信号和D-数据线信号通过电场耦合环送入第一电荷放大器和第二电荷放大器。

所述的第一电荷放大器和第二电荷放大器输出的信号送入减法器，减法器输出两信号的差值；在每次输入信号0/1跳变时刻，减法器将输出一个正向单脉冲，脉冲的上升沿时刻与0/1跳变时刻相同；在输入数据1/0跳变时刻，减法器将输出一个负向单脉冲，脉冲的上升沿时刻与1/0跳变时刻相同。

所述的减法器的输出端分别与正向比较器的同相端和负向比较器的反相输入端连接；正向比较器的反相输入端接参考信号V＋，负向比较器的同相输入端连接参考信号V－，正向比较器的输出端与R-S触发器的S端连接，负向比较器的输出端与R-S触发器的R端连接。

所述的电场耦合环包括第一外环电场耦合极板、第二外环电场耦合极板、第一内环电场耦合极板、第二内环电场耦合极板、外环屏蔽极板、内环屏蔽极板、外环绝缘层、内环绝缘层、外环屏蔽层、内环屏蔽层、第一外环同轴电缆、第二外环同轴电缆、第一内环同轴电缆和第二内环同轴电缆；外环绝缘层和外环屏蔽层固定在第一外环电场耦合极板和第二外环电场耦合极板内外侧面；内环绝缘层和内环屏蔽层固定在第一内环电场耦合极板和第二内环电场耦合极板内外侧面；第一外环同轴电缆和第二外环同轴电缆与第一外环电场耦合极板和第二外环电场耦合极板电连接，第一内环电场耦合极板和第二内环电场耦合极板与第一内环同轴电缆和第二内环同轴电缆电连接。

所述的第一外环电场耦合极板、第二外环电场耦合极板分别与第一内环电场耦合极板、第二内环电场耦合极板同轴且内、外正对；外环屏蔽极板、内环屏蔽极板分别连接并固定在外环屏蔽层、内环屏蔽层上。

所述的电场耦合环中的外环绝缘层、内环绝缘层采用聚四氟乙烯，聚四氟乙烯的介电系数可达到2-3。

所述的电场耦合环是一耦合电容。

本发明与现有的旋转部件数据传输装置相比，具有以下优点：

1、采用非接触方式实现高可靠双向数据链路，且数据传输部件之间电气完全隔离，设备使用安全可靠。

2、数据传输部件之间无电气触点，避免使用贵金属制作电刷和滑环，有效降低成本及制造难度；无机械磨损，提高装置的使用寿命和数据传输可靠性。

3、区别于电接触式滑环，非接触式数据传输部件间即使有水、油渍或灰尘等杂质存在，也不影响数据的正常传输，降低了对使用环境的要求。

4、数据传输部件间有足够的缝隙余量，机械配合简单，对同轴度要求低，降低了结构设计难度。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

附图1是本发明实施例原理示意框图；

附图2是本发明实施例电场耦合环结构示意图。