2的正极相连接、其P极则形成该信号变换单元的输入端，电容Cl的正极与二极管Dl的P极相连接、其负极则经电位器R2后与放大器P2的负极相连接，电阻Rl则与电容Cl相并联。所述电容Cl的负极与电位器R2的控制端相连接。为了达到更好的实施效果，该放大器P2优先选用LF356BI型运算放大器。
[0031]与此同时，转换后的频率脉冲信号由射极耦合放大单元进行放大，该射极耦合放大单元的结构如图3所示，其由三极管VTl，三极管VT2，三极管VT3，三极管VT4，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电容C2，电容C4，极性电容C3以及极性电容C5组成。
[0032]连接时，电阻R4串接在三极管VTl的发射极和三极管VT3的基极之间，电容C2的负极顺次经电阻R5和电阻R3后与三极管VT2的集电极相连接、其正极接地，极性电容C3的正极与电容C2的正极相连接、其负极与三极管VT4的集电极相连接，电阻R7的一端与三极管VT3的集电极相连接、其另一端则经电阻R8后形成该射极耦合放大单元的输出端，电阻R6的一端与三极管VT4的发射极相连接、其另一端则与电阻R7和电阻R8的连接点相连接，极性电容C5的正极与三极管VT3的发射极相连接、其负极则与三极管VT2的发射极相连接的同时接地，电容C4与极性电容C5相并联。
[0033]同时，所述三极管VTl的基极与三极管VT2的基极相连接的同时作为该射极耦合放大单元的输入端，其集电极则与三极管VT4的集电极相连接。所述三极管VT4的基极与电阻R3和电阻R5的连接点相连接。
[0034]经放大后的信号通过旋转变压器T2输送给信号转换电路，该信号转换电路把频率脉冲信号转换为单片机所能识别，并且方便我们做相关处理判断的逻辑电平信号，其具体结构如图4所示，由三极管VT5，三极管VT6，三极管VT7，电阻R9，电阻R10，电阻Rll，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，极性电容C6，极性电容C7，电容C8，电容C9，二极管D3，二极管D4以及二极管D5组成。
[0035]连接时，极性电容C6的正极经二极管D3后与三极管VT5的基极相连接、其负极则形成该信号转换电路的输入端，电阻R9与极性电容C6相并联，极性电容C7的负极与极性电容C6的负极相连接、其正极则经二极管D4后与三极管VT6的基极相连接，电阻RlO与极性电容C7相并联，电容C8串接在三极管VT6的基极和发射极之间，电容C9的正极顺次经电阻R14、电阻R15以及电阻Rll后与三极管VT5的发射极相连接、其负极则经电阻R13后与三极管VT6的集电极相连接，二极管D5的N极与三极管VT7的发射极相连接、其P极则与三极管VT5的发射极相连接，电阻R12的一端与电阻Rll和电阻R15的连接点相连接、其另一端则与三极管VT5的集电极相连接。
[0036]同时，所述三极管VT5的集电极与三极管VT7的基极相连接，其发射极则形成该信号转换电路的输出端。所述三极管VT7的集电极与电阻R15和电阻R14的连接点相连接。
[0037]进一步的，经转换后的信号传输给ARM微控制器，这时，ARM微控制器对采集来自转子的逻辑电平信号以及光电开关S传输过来的转速信号进行数字滤波、线性校准、数字补偿等处理后，再通过RS485通信接口输出给外部设备，而无需再使用二次仪表。该RS485通信接口可以接收校准后的对应于扭矩大小及转速的数据，也可向扭矩传感器发送指令修改其内部参数，包括采样频率、滤波系数、线性校准参数及通信参数等。并且由于ARM微控制器可以实现量通信及信号的数字化处理，因此出厂校准及标定均可以采用通信接口远距离进行，不需要采用人工接触来调整电路、电阻的参数。
[0038]如上所述，便可很好的实施本发明。
【主权项】
1.基于信号变换的射极耦合放大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Tl，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Tl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；其特征在于，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Pl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Pl还与旋转变压器Tl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；所述信号转换电路由三极管VT5，三极管VT6，三极管VT7，正极经二极管D3后与三极管VT5的基极相连接、负极则形成该信号转换电路的输入端的极性电容C6，与极性电容C6相并联的电阻R9，负极与极性电容C6的负极相连接、正极则经二极管D4后与三极管VT6的基极相连接的极性电容C7，与极性电容C7相并联的电阻R10，串接在三极管VT6的基极和发射极之间的电容CS，正极顺次经电阻R14、电阻R15以及电阻Rll后与三极管VT5的发射极相连接、负极则经电阻R13后与三极管VT6的集电极相连接的电容C9，N极与三极管VT7的发射极相连接、P极则与三极管VT5的发射极相连接的二极管D5，以及一端与电阻Rll和电阻R15的连接点相连接、另一端则与三极管VT5的集电极相连接的电阻R12组成；所述三极管VT5的集电极与三极管VT7的基极相连接，其发射极则形成该信号转换电路的输出端；所述三极管VT7的集电极与电阻R15和电阻R14的连接点相连接。2.根据权利要求1所述的基于信号变换的射极耦合放大式数字化应变式扭矩传感器，其特征在于: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，以及同时与整流器K和信号变换单元相连接的射极耦合放大单元组成；所述整流器K还与旋转变压器Tl的副边相连接，射极耦合放大单元还与旋转变压器T2的原边相连接。3.根据权利要求2所述的基于信号变换的射极耦合放大式数字化应变式扭矩传感器，其特征在于:所述的射极耦合放大单元由三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，三极管VT4，串接在三极管VTl的发射极和三极管VT3的基极之间的电阻R4，负极顺次经电阻R5和电阻R3后与三极管VT2的集电极相连接、正极接地的电容C2，正极与电容C2的正极相连接、负极与三极管VT4的集电极相连接的极性电容C3，一端与三极管VT3的集电极相连接、另一端则经电阻R8后形成该射极耦合放大单元的输出端的电阻R7，一端与三极管VT4的发射极相连接、另一端则与电阻R7和电阻R8的连接点相连接的电阻R6，正极与三极管VT3的发射极相连接、负极则与三极管VT2的发射极相连接的同时接地的极性电容C5，与极性电容C5相并联的电容C4组成；所述三极管VTl的基极与三极管VT2的基极相连接的同时作为该射极耦合放大单元的输入端，其集电极则与三极管VT4的集电极相连接；所述三极管VT4的基极与电阻R3和电阻R5的连接点相连接。4.根据权利要求3所述的基于信号变换的射极耦合放大式数字化应变式扭矩传感器，其特征在于:所述信号变换单元由放大器P2，与非门Al，与非门A2，N极与放大器P2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Dl的P极相连接、负极则经电位器R2后与放大器P2的负极相连接的电容Cl，与电容Cl相并联的电阻Rl，以及N极与放大器P2的负极相连接、P极则经倒相放大器A3后与与非门Al的正极相连接的二极管D2组成；所述电容Cl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P2的输出端相连接，其正极则与与非门Al的输出端相连接，其输出端则与与非门Al的负极相连接的同时形成该信号变换单元的输出端。5.根据权利要求4所述的基于信号变换的射极耦合放大式数字化应变式扭矩传感器，其特征在于:所述的放大器P2为LF356BI型运算放大器。
【专利摘要】本发明公开了基于信号变换的射极耦合放大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；所述的定子系统由DC/DC单元，功率放大器P1，ARM微控制器，RS485通信接口，信号转换电路以及转速信号调理单元组成。本发明通过射极耦合放大单元对模拟信号进行不失真的放大处理，从而避免模拟信号在输送过程中出现削弱的现像。同时，本发明信号转换效率高，因此其信号处理时间比传统的应变式扭矩传感器节约20％。
【IPC分类】G01L3/00
【公开号】CN105115641
【申请号】CN201510541485
【发明人】程社林, 曹诚军, 徐海川, 杨忠敏
【申请人】成都诚邦动力测试仪器有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月28日