[发明专利]双通道光电耦合旋转信号传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种非接触信号传输装置，尤其是一种光电耦合旋转信号传输装置。

背景技术

电刷式集流器是目前最为常见的旋转信号传输方法，这种传输方式往往是一种电滑动环结构，它依靠电刷与金属环的接触，并且电刷与金属环分别固定于设备的固定部分和旋转部分，从而实现两个相对转动的部分的电力电流和数据信号的传输。这种通信方式属于接触式通信技术。它主要是用于短距离、慢速的数据传输，但在高速旋转部件中使用电刷式集流器时，由于定子和转子之间的高速摩擦将产生较大的发热和噪声，从而导致传输信号漂移。另外，由于振动导致电刷与滑环之间接触可靠性降低，同样也会造成信号误差。而且噪声大、带宽小。这些都限制了电刷式集流器在高速旋转部件中的使用。

现今使用的双通道旋转信号传输装置多采用光纤旋转连接技术，其连接技术的实现方法有两种：一种是采用特殊的透镜将离轴信道和旋转轴上信道的光信号会聚到旋转轴上的不同位置，其缺点是连接器两部分相对旋转时，对应的透镜短焦距的信道的端口会对长焦距信道的端口局部遮光，需要高精度的轴承组。另一种是利用Dove 棱镜的光学特性来实现信道之间的对接，其不足在于光信号在棱镜内的传输信道间的隔离度不够，旋转器要求Dove 棱镜与之有精确的旋转比例信道之间要有精确安装关系。第三种是利用对称光学结构耦合两部分的光信号， 其缺点是光学器件的位置要精确计算, 需要可靠的机械结构保证信号能精确进入彼此对应的信道中。从上述可以看到, 光纤旋转连接技术的缺点是对于光学部分和机械部分的精度要求很高，制造和组装难度较大。

申请号为03100741.4，名称为双通道旋转连接器，其中公开了一种基于红外耦合技术的双通道旋转连接器，克服了上述双通道光纤旋转连接技术的缺点，对机械加工和装配精度要求低易于实现，但同双通道光纤旋转连接技术一样，其只能安装于旋转轴中并且要位于轴心，导致轴心位置无法留空，在一些应用场合如在旋转轴中要布设其他线路、旋转轴为液压或气压传动轴无法使用，其实际应用中有局限性。

申请号为201210168042.7，名称为离轴旋转光通信系统，其中公开了一种离轴旋转光通信系统，克服了传统光纤旋转连接器中心轴位置无法留空的缺点。但其所述离轴光纤旋转连接装置结构复杂，机械加工和组装精度要求比较高，难于实现。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种旋转信号传输装置，它不仅要克服现有技术中旋转轴中心位置无法留空的缺点，而且要实现设备旋转部分和固定部分的信号双向传输，同时还要具备结构简单、机械加工和组装精度要求低、易于实现、可根据需要做成不同尺寸大小的特点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双通道光电耦合旋转信号传输装置，由信号收发电路模块、双通道光电耦合旋转部件组成，其特征在于：设备转动部分和固定部分各有一个信号收发电路模块并分别与双通道光电耦合旋转部件连接。

所述双通道光电耦合旋转部件包括：PIN光电二极管、LED发光管、固定套管、旋转套管、滚动轴承、法兰。旋转套管套于设备的旋转轴上随旋转轴一起转动，固定套管一端设置有法兰结构，固定套管通过法兰安装于设备的固定部分。固定套管环形内壁按均匀间隔安装有若干个并联的PIN光电二极管和若干个并联的LED发光管，旋转套管外壁位于一条直径的两端安装有一个PIN光电二极管和一个LED发光管。

所述PIN光电二极管有一定的接收角，所述LED发光管有一定的发散角，以确保所述固定套管内壁上的PIN光电二极管只能接收来自所述旋转套管外壁上的LED发光管发射的光信号而且旋转套管外壁上的PIN光电二极管只能接收来自所述固定套管内壁上的LED发光管发射的光信号，两个通道的信号相互不形成干扰。

所述LED发光管优选高响应速度的LED发光管，以提高信号传输速率上限。

所述固定套管内壁和所述旋转套管外壁均涂有吸光层，以减少所述LED发光管发射光的反射和外界光对光信号的影响同时防止光信号的泄露。

所述滚动轴承位于所述固定套管和所述旋转套管之间并分别与所述固定套管和所述旋转套管紧密连接，三者构成一个封闭的环形空腔，环形空腔用于分布由LED发光管发射光形成的复合光场。