[发明专利]基于信号变换的带阻滤波式数字化应变式扭矩传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体是指基于信号变换的带阻滤波式数字化应变式扭矩传感器。

背景技术

现有应变式扭矩传感器技术中，通常采用模拟电路处理应变片输出的电信号，将其转换为成比例的线性模拟量输出信号，如电压、电流或频率脉冲信号。然而，模拟信号在使用时存在以下缺陷，其一：不利于在强电磁干扰的环境以及远距离的传输，而且在人体接触时会带入静电干扰，难以操作。其二：在对校准、标定及参数调整时均需要对电路的参数进行调整。其三：模拟信号需要使用二次仪表处理后才能与计算机等设备连接。如何克服以上缺陷是人们所急需解决的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有应变式扭矩传感器存在的以上缺陷，提供基于信号变换的带阻滤波式数字化应变式扭矩传感器。

本发明的目的通过下述技术方案实现：基于信号变换的带阻滤波式数字化应变式扭矩传感器，包括齿盘U，光电开关S，定子系统，旋转变压器T1，旋转变压器T2，以及转子系统；所述光电开关S的一端与齿盘U相连接、另一端则与定子系统相连接，旋转变压器T1的原边与定子系统相连接、其副边则与转子系统相连接，旋转变压器T2的原边与转子系统相连接、其副边则与定子系统相连接。

进一步的，所述转子系统由整流器K，与整流器K相连接的应变电阻电桥，与应变电阻电桥相连接的信号变换单元，与信号变换单元相连接的带阻滤波单元，以及同时与整流器K和带阻滤波单元相连接的信号放大器P2组成；所述整流器K还与旋转变压器T1的副边相连接，信号放大器P2还与旋转变压器T2的原边相连接。

所述带阻滤波单元由三极管VT1，三极管VT2，放大器P4，放大器P5，一端与三极管VT1的集电极相连接、另一端则顺次经电位器R4和电阻R5后与三极管VT2的基极相连接的电阻R3，与电位器R4相并联的电容C4，正极与电位器R4的控制端相连接、负极则与三极管VT1的基极相连接的电容C2，一端与三极管VT1的基极相连接、另一端则与三极管VT2的基极相连接的电阻R6，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端则与放大器P5的负极相连接的同时接地的电阻R7，负极经电阻R8后与放大器P4的输出端相连接、正极则与放大器P5的正极相连接的电容C3，以及串接在放大器P5的正极和输出端之间的电阻R9组成；所述三极管VT1的集电极形成该带阻滤波单元的输入端，其基极和发射极则均与放大器P4的正极相连接；所述放大器P4的输出端与三极管VT2的基极相连接，其负极则与放大器P5的负极相连接；所述三极管VT2的集电极接地，其发射极则与放大器P5的正极相连接；所述放大器P5的输出端则形成该带阻滤波单元的输出端。

所述信号变换单元由放大器P3，与非门A1，与非门A2，N极与放大器P3的正极相连接、P极则形成该信号变换单元的输入端的二极管D1，正极与二极管D1的P极相连接、负极则经电位器R2后与放大器P3的负极相连接的电容C1，与电容C1相并联的电阻R1，以及N极与放大器P3的负极相连接、P极则经倒相放大器A3后与与非门A1的正极相连接的二极管D2组成；所述电容C1的负极与电位器R2的控制端相连接；所述与非门A2的负极与放大器P3的输出端相连接，其正极则与与非门A1的输出端相连接，其输出端则与与非门A1的负极相连接的同时形成该信号变换单元的输出端。

所述的定子系统由DC/DC单元，与DC/DC单元相连接的功率放大器P1，与功率放大器P1相连接的ARM微控制器，分别与ARM微控制器相连接的RS485通信接口、信号转换电路以及转速信号调理单元组成；所述的功率放大器P1还与旋转变压器T1的原边相连接，信号转换电路还与旋转变压器T2的副边相连接，转速信号调理单元还与光电开关S相连接。