基于高效信號轉(zhuǎn)換電路的數(shù)字化應(yīng)變式扭矩傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體是指基于高效信號轉(zhuǎn)換電路的數(shù)字化應(yīng)變式扭矩傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有應(yīng)變式扭矩傳感器技術(shù)中，通常采用模擬電路處理應(yīng)變片輸出的電信號，將其轉(zhuǎn)換為成比例的線性模擬量輸出信號，如電壓、電流或頻率脈沖信號。然而，傳統(tǒng)的應(yīng)變式扭矩傳感器其信號轉(zhuǎn)換的效率低，從而影響其信號輸出的連貫性。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有應(yīng)變式扭矩傳感器其信號轉(zhuǎn)換的效率低的缺陷，提供一種基于高效信號轉(zhuǎn)換電路的數(shù)字化應(yīng)變式扭矩傳感器。
[0004]本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):基于高效信號轉(zhuǎn)換電路的數(shù)字化應(yīng)變式扭矩傳感器，包括齒盤U，光電開關(guān)S，定子系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)變壓器Tl，旋轉(zhuǎn)變壓器T2，以及轉(zhuǎn)子系統(tǒng)；所述光電開關(guān)S的一端與齒盤U相連接、另一端則與定子系統(tǒng)相連接，旋轉(zhuǎn)變壓器Tl的原邊與定子系統(tǒng)相連接、其副邊則與轉(zhuǎn)子系統(tǒng)相連接，旋轉(zhuǎn)變壓器T2的原邊與轉(zhuǎn)子系統(tǒng)相連接、其副邊則與定子系統(tǒng)相連接。
[0005]進一步的，所述轉(zhuǎn)子系統(tǒng)由整流器K，與整流器K相連接的應(yīng)變電阻電橋，與應(yīng)變電阻電橋相連接的信號變換單元，以及同時與整流器K和信號變換單元相連接的信號放大器P2組成；所述整流器K還與旋轉(zhuǎn)變壓器Tl的副邊相連接，信號放大器P2還與旋轉(zhuǎn)變壓器T2的原邊相連接。
[0006]所述信號變換單元由放大器P3，與非門Al，與非門A2，N極與放大器P3的正極相連接、P極則形成該信號變換單元的輸入端的二極管Dl，正極與二極管Dl的P極相連接、負極則經(jīng)電位器R2后與放大器P3的負極相連接的電容Cl，與電容Cl相并聯(lián)的電阻Rl，以及N極與放大器P3的負極相連接、P極則經(jīng)倒相放大器A3后與與非門Al的正極相連接的二極管D2組成；所述電容Cl的負極與電位器R2的控制端相連接；所述與非門A2的負極與放大器P3的輸出端相連接，其正極則與與非門Al的輸出端相連接，其輸出端則與與非門Al的負極相連接的同時形成該信號變換單元的輸出端。
[0007]所述的定子系統(tǒng)由DC/DC單元，與DC/DC單元相連接的功率放大器Pl，與功率放大器Pl相連接的ARM微控制器，分別與ARM微控制器相連接的RS485通信接口、信號轉(zhuǎn)換電路以及轉(zhuǎn)速信號調(diào)理單元組成；所述的功率放大器Pl還與旋轉(zhuǎn)變壓器Tl的原邊相連接，信號轉(zhuǎn)換電路還與旋轉(zhuǎn)變壓器T2的副邊相連接，轉(zhuǎn)速信號調(diào)理單元還與光電開關(guān)S相連接。
[0008]所述信號轉(zhuǎn)換電路由三極管VTl，三極管VT2，三極管VT3，正極經(jīng)二極管D3后與三極管VTl的基極相連接、負極則形成該信號轉(zhuǎn)換電路的輸入端的極性電容C2，與極性電容C2相并聯(lián)的電阻R3，負極與極性電容C2的負極相連接、正極則經(jīng)二極管D4后與三極管VT2的基極相連接的極性電容C3，與極性電容C3相并聯(lián)的電阻R4，串接在三極管VT2的基極和發(fā)射極之間的電容C4，正極順次經(jīng)電阻R8、電阻R7以及電阻R5后與三極管VTl的發(fā)射極相連接、負極則經(jīng)電阻R9后與三極管VT2的集電極相連接的電容C5，N極與三極管VT3的發(fā)射極相連接、P極則與三極管VTl的發(fā)射極相連接的二極管D5，以及一端與電阻R5和電阻R7的連接點相連接、另一端則與三極管VTl的集電極相連接的電阻R6組成；所述三極管VTl的集電極與三極管VT3的基極相連接，其發(fā)射極則形成該信號轉(zhuǎn)換電路的輸出端；所述三極管VT3的集電極與電阻R7和電阻R8的連接點相連接。
[0009]所述的放大器P3為LF356BI型運算放大器。
[0010]本實用新型較現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果:
[0011](I)本實用新型的RS485通信接口可以直接與外部設(shè)備相連接，無需使用二次儀表。
[0012](2)本實用新型采用ARM微控制器其可以對測量輸出的信號進行數(shù)字化處理，方便校準、標(biāo)定及參數(shù)調(diào)整，同時還可以提高測量數(shù)據(jù)輸出的抗干擾能力及傳輸距離。
[0013](3)本實用新型采用信號變換單元，其可以把電壓信號變換成頻率脈沖信號，當(dāng)在不同工況時其所變換的脈沖信號的頻率不同，從而使其在不同工況下仍然能夠保持很好的適用性。
[0014](4)本實用新型信號轉(zhuǎn)換效率高，因此其信號處理時間比傳統(tǒng)的應(yīng)變式扭矩傳感器節(jié)約20%。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖2為本實用新型的信號變換單元電路結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖3為本實用新型的信號轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合實施例對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式并不限于此。
[0019]實施例
[0020]如圖1所示，本實用新型基于高效信號轉(zhuǎn)換電路的數(shù)字化應(yīng)變式扭矩傳感器，由齒盤U，光電開關(guān)S，定子系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)變壓器Tl，旋轉(zhuǎn)變壓器T2，以及轉(zhuǎn)子系統(tǒng)組成。該齒盤U固定在傳感器的轉(zhuǎn)子上，而光電開關(guān)S的一端與齒盤U相連接、另一端則與定子系統(tǒng)相連接。同時，旋轉(zhuǎn)變壓器Tl的原邊與定子系統(tǒng)相連接、其副邊則與轉(zhuǎn)子系統(tǒng)相連接，旋轉(zhuǎn)變壓器T2的原邊與轉(zhuǎn)子系統(tǒng)相連接、其副邊則與定子系統(tǒng)相連接。光電開關(guān)S配合齒盤U可檢測轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度，并向定子系統(tǒng)輸出相應(yīng)的頻率脈沖信號。
[0021]為了能夠更好的對光電開關(guān)S輸送來的頻率脈沖信號進行處理，該定子系統(tǒng)設(shè)置有DC/DC單元，與DC/DC單元相連接的功率放大器Pl，與功率放大器Pl相連接的ARM微控制器，分別與ARM微控制器相連接的RS485通信接口、信號轉(zhuǎn)換電路以及轉(zhuǎn)速信號調(diào)理單元組成。同時，該功率放大器Pl還與旋轉(zhuǎn)變壓器Tl的原邊相連接，信號轉(zhuǎn)換電路還與旋轉(zhuǎn)變壓器T2的副邊相連接，轉(zhuǎn)速信號調(diào)理單元還與光電開關(guān)S相連接。光電開關(guān)S通過齒盤U檢測轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度，并輸出相應(yīng)的頻率脈沖信號，該頻率脈沖信號經(jīng)轉(zhuǎn)速信號調(diào)理單元后輸送給ARM微控制器。
[0022]外部電源通過DC/DC單元后轉(zhuǎn)換為可供定子系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)使用的電壓。ARM微控制器通過其內(nèi)部的PWM單元產(chǎn)生400Hz脈沖信號，再經(jīng)過功率放大器Pl放大后驅(qū)動旋轉(zhuǎn)變壓器Tl，并通過旋轉(zhuǎn)變壓器Tl傳輸給轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，由轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行處理。
[0023]為了更好的實施本實用新型，該轉(zhuǎn)子系統(tǒng)由整流器K，與整流器K相連接的應(yīng)變電阻電橋，與應(yīng)變電阻電橋相連接的信號變換單元，以及同時與整流器K和信號變換單元相連接的信號放大器P2組成。同時，整流器K還與旋轉(zhuǎn)變壓器Tl的副邊相連接，信號放大器P2還與旋轉(zhuǎn)變壓器T2的原邊相連接。
[0024]從旋轉(zhuǎn)變壓器Tl輸送過來的信號經(jīng)整流器K整流穩(wěn)壓后，可以提供給轉(zhuǎn)子系統(tǒng)工作電源。同時，信號變換單元可以將應(yīng)變電阻電橋產(chǎn)生的電壓信號變換為1KHz的頻率脈沖信號。
[0025]該信號變換單元的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其包括放大器P3，與非門Al，與非門A2，電