一种基于电涡流的转矩测量系统的制作方法

本实用新型涉及控制系统的转矩测量技术领域，特别涉及一种基于电涡流的转矩测量系统。

背景技术：

在某些控制系统中转矩的测量是必不可少的测量反馈环节。转矩的测量一般通过对轴的弹性扭转形变的测量来实现，其方法是在驱动轴和负载轴之间串接一个高强度高弹性材料制作的轴(或轴套)。这个轴(轴套)可以传递转矩同时又可以产生较大的扭转形变，因此一般称之为弹性轴(轴套)或扭力轴(轴套)。在这个轴(轴套)上可以安装传感器将其形变转换为电信号，间接实现对转矩的测量。

基于电涡流的转矩测量由通电线圈、测量轴(轴套)、检测电路三部分组成。工作时通过给线圈通以高频电流，并且线圈与测量轴(轴套)间是磁性耦合，轴(轴套)上刻有或胶粘上一定角度的栅状条纹，当轴(轴套)发生形变时，线圈与栅状条纹的耦合程度发生变化。从而使线圈的输出电压发生变化。

如图1所示，轴表面的栅状条纹为对称分布(假设为45度)，当轴不受力时，线圈La、Lb与栅状条纹的耦合程度相同，线圈输出端的电压相同。当轴受力时，栅状条纹的在转矩的作用下发生角度偏移，其表面受力状况与位置有关。在图1中的转矩M作用下，左侧栅状条纹的角度A沿力矩方向向下拉伸，角度将大于45度，使磁阻增加。右侧栅状条纹的角度B沿力矩方向向上拉压缩，角度将小于45度，使磁阻减少。因此，线圈La与Lb的输出电压将发生变化，通过电容Ca2、Cb2分别对La与Lb的输出电压进行隔直后整流滤波，再经过后端运算放大器对电压差值进行减法运算后放大输出。

图1中，La与Lb为线圈，在输入电压的作用下配合电容Ca1、Cb1产生交流电流并与轴上的栅状条纹产生耦合，电容Cb2、Ca2用来取出交电信号，二极管Da1、Da2、Db1、Db2完成整流，阻容Ra1、Ca3、Rb1、Cb3完成滤波，运算放大器IC1和电阻R1、R2、R3、R4完成偏差获取并放大输出。

在图1的电路中，La与Lb的输出电压要进行独立的整流滤波，并且对信号进行处理时放大器处于减法运算，元器件较多，并且对元件一致性要求严格，电路成本高。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在提供一种基于电涡流的转矩测量系统，以降低电子器件的使用数量，使成本更低。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于电涡流的转矩测量系统，包括测量轴、线圈以及由电容、电阻、二极管、运算放大器组成的检测电路，线圈La与Lb与所述测量轴磁性耦合，所述测量轴上刻有或胶粘有呈角度的栅状条纹，线圈La与Lb连接输入电压信号，线圈La串联电容Ca1后接地，且线圈La依次串联电容Ca2和电阻Ra1，线圈Lb串联电容Cb1后接地，且线圈Lb依次串联电容Cb2和电阻Rb1，电阻Ra1与电阻Rb1共接于电容C1的一端，电容C1的另一端连接二极管D1的正极和二极管D2的负极，二极管D2的正极接地，二极管D1的负极连接至运算放大器IC1的同向输入端，电阻R1连接在运算放大器IC1的反相输入端与地之间，电阻R2连接在运算放大器IC1的反相输入端与输出端之间，电阻R3连接在运算放大器IC1的同相输入端与地之间，运算放大器IC1的输出端输出形变信号。

依照本实用新型的一个方面，所述线圈La与Lb的输入电压信号相位相反，相位相差180±30度。

依照本实用新型的一个方面，所述测量轴上的栅状条纹非左右对称。

依照本实用新型的一个方面，所述线圈La、Lb采用不同的参数。

依照本实用新型的一个方面，所述电容Ca1、Cb1采用不同的参数。

依照本实用新型的一个方面，所述电阻Ra1、Rb1采用不同的参数。

由于采用上述方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型是将感应线圈的输入信号相位反相，再通过电容取出交流信号后通过两个电阻对信号进行叠加，直接取出偏差后进行整流，经放大后输出。本实用新型的主要优点为能有效地降低电子器件的使用数量，使成本更低。

附图说明

图1是传统的转矩测量系统图。

图2是本实用新型的转矩测量系统图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型如图2所示，输入给线圈La与Lb的电压信号相位相反，线圈La与Lb输入信号相位相差180±30度，再通过电容Ca2、Cb2取出交流信号后通过两个电阻对信号进行叠加，直接取出偏差后进行整流，经放大后输出。

图2中，La与Lb为线圈，在输入电压的作用下配合电容Ca1、Cb1产生交流电流并与轴上的栅状条纹产生耦合，电容Cb2、Ca2用来取出交流信号，电阻Ra1、Rb1对交流信号进行直接相加获取偏差，电容C1取出偏差交流信号，二极管D1、D2完成整流，运算放大器IC1和电阻R1、R2、R3、完成偏差放大输出。

因为由电容C1输出的偏差信号的幅值需要超过二极管D1、D2的结电压才能完成整流，因此对轴上的栅状条纹进行非左右对称设计，或者对线圈La、Lb与电容Ca1、Cb1采用不对称的参数，即La、Lb采用不同的参数，Ca1、Cb1采用不同的参数、Ra1、Rb1采用不同的参数，使轴(轴套)在不受力的时候输出一定幅度的偏差信号。

用本实用新型测量转矩时，元器件少，降低电路成本，使电路工作更加可靠。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本专利。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。