[发明专利]采用动变压器耦合供电的旋转扭矩传感器

说明书

技术领域

本发明涉及旋转扭矩传感器领域，尤其是一种采用动变压器耦合供电的旋转扭矩传感器。 

背景技术

有别于一般性的扭矩传感器，旋转扭矩传感器最重要的环节是要实现对旋转设备的动态载荷进行非接触式测量，这就要解决在旋转扭矩测量过程中动态供电和非接触传输信号等一系列问题。 

目前，旋转设备的扭矩测量主要采用纯粹磁电式、光电式及金属滑环式三种方式，其中，金属滑环式旋转扭矩传感器属于接触式测量，对于高速旋转的设备而言，电刷与滑环间的摩擦损耗大，不利于长时间使用；纯粹磁电式测量扭矩装置采用磁耦合方式实现对扭矩应变计的信号传输，其调制和解调电路相对较为复杂，并且容易受到旋转设备尤其是大型旋转设备磁场干扰，造成测量误差较大和工作的不可靠；纯粹式光电编码器给旋转的应变计供电，采用转换效率低的单晶硅或多晶硅光电池供电，小环境温升大，造成光电发射和接收器件的发射和接收特性发生改变，从而造成电路故障，另一方面由于小环境温升大，造成旋转扭矩传感器的输出温漂大。 

此外，目前各类型的旋转式扭矩传感器输出类型也较为单一：金属滑环式一般输出为模拟信号；纯粹磁电式和纯粹光电式旋转扭矩传感器一般输出为频率信号。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种由动变压器耦合供电、实现动扭矩信号的非接触式传输和信号类型输出多样化的采用动变压器耦合供电的旋转扭矩传感器。 

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种采用动变压器耦合供电的旋转扭矩传感器，包括弹性旋转轴，其轴身上粘贴应变片，用于安装信号调理及红外光电发射电路板的支撑板、动变压器的次级线圈均固设在弹性旋转轴的轴体上，F/V及V/I转换电路板、动变压器的初级线圈均固设在外壳的壳体上，动变压器的初级线圈和动变压器的次级线圈耦合，外壳的两端分别固设端盖，弹性旋转轴通过轴承安装在端盖上，动变压器初级振荡驱动电路板、红外接收及脉冲整形电路板均固设在端盖上，支撑板的边沿处均匀间隔布置多个齿，红外接收及脉冲整形电路板上与齿相对应的位置处安装多个光电开关，信号调理及红外光电发射电路板和红外接收及脉冲整形电路板光电耦合。 

所述外壳的两端分别固设第一、二端盖，动变压器初级振荡驱动电路板固设在第一端盖上，红外接收及脉冲整形电路板固设在第二端盖上；所述第一、二端盖上均开设凹槽，弹簧垫嵌入在凹槽内。 

所述应变片采用金属箔式应变片，其个数为四个。 

所述外壳为金属外壳，所述弹性旋转轴为金属轴，金属外壳、轴承和弹性旋转轴形成封闭的耦合磁路。 

所述动变压器初级振荡驱动电路板上焊接动变压器初级振荡驱动电路，该电路包括用于接动变压器初级线圈的接口P1，其第2引脚接24V直流电，其第1引脚与MOS管Q5的漏极相连，MOS管Q5的源极接地，MOS管Q5的栅极与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端分别与电阻R5、稳压二极管D6的阴极相连，稳压二极管D6的阳极接地，电阻R5的另一端分别与三极管Q1的发射极、三极管Q4的发射极相连，三极管Q4的集电极与稳压二极管D5的阴极相连，稳压二极管D5的阳极与二极管D4的阳极相连，二极管D4的阴极与三极管Q2的基极相连，三极管Q2的集电极分别与三极管Q3的集电极、三极管Q1的基极相连，三极管Q3的基极与运放U1的输出端相连，运放U1的反相输入端分别与电阻R3、电容C5相连，电阻R3的另一端与运放U1的输出端相连，电容C5的另一端接地，运放U1的正相输入端分别与电阻R9、R10、R11相连，电阻R9的另一端接地，电阻R10的另一端与运放U1的输出端相连，电阻R11的另一端接+12V直流电。