本实用新型涉及力矩传感器技术领域，尤其涉及一种光电检测金属轴形变力矩传感器。
背景技术：
目前市场上的汽车自动变速箱扭矩检测，汽车方向机助力系统，电动助力自行车力矩一般安装有力矩传感器，现有的力矩传感器其主要包括：曲柄、与曲柄相固连的主动部件， 以及与主动部件平行设置的被动部件，所述被动部件与主动部件弹性连接且可相对转动，主动部件和被动部件上分别设有数个主动磁组件和数个被动磁组件， 所述力矩传感器还包括与两组磁组件（主动磁组件和被动磁组件）感应的两个霍尔元件， 以采集信号，两霍尔元件是排列在PCB板上的。 但经过长期的实验证明，上述力矩传感器的霍尔元件采集的信号强度较弱，结构复杂、反应不可靠、精度差，成本高、存在摩擦等缺陷。
技术实现要素：
鉴于此，本实用新型提供了一种光电检测金属轴形变力矩传感器，其特征在于，包括检测传感器&发射极、圆柱体、引出线、外壳套、接收传感器、金属轴、第二轴承与第一轴承，所述检测传感器&发射极包括检测传感器与发射极，所述外壳套的两端设有圆柱体，所述圆柱体延伸至外壳套的内部，所述圆柱体与外壳套两端之间分别通过第一轴承与第二轴承固定，所述外壳套的内部设有金属轴，所述圆柱体贯穿于金属轴，所述第二轴承与金属轴之间的外壳套的内壁设有检测传感器&发射极，所述第一轴承与金属轴之间的外壳套的内壁设有接收传感器，所述检测传感器、发射极与接收传感器组成了光电传感器，所述外壳套外壁中间设有引出线。
对本实用新型的进一步描述，所述金属轴的中心穿过圆柱体，所述金属轴靠近边缘的一周设有间隔均匀的小孔为金属轴A，也可在金属轴边缘处开有一圈间隔均匀的凹槽为金属轴B。
对本实用新型的进一步描述，所述金属轴A包括检测截止点A、检测开始点A、发射截止点A与发射开始点A。
对本实用新型的进一步描述所述，所述金属轴B包括检测截止点B、检测开始点B、发射截止点B与发射开始点B。
对本实用新型的进一步描述，所述检测传感器&发射极一端的金属轴A的小孔内设有相匹配的小孔霍尔传感器，所述检测传感器&发射极一端的金属轴B的齿槽内设有相匹配的齿槽霍尔传感器，所述齿槽霍尔传感器或小孔霍尔传感器与与其对应的金属轴相同。
采用上述技术方案，具有如下有益效果：
利用霍尔传感器、圆柱体包及金属轴包括金属轴A与金属轴B来实现力矩检测，本实用新型具有较宽量程，高精度，不存在接触摩擦，较低的功耗，相对低廉的成本，以光电检测金属形变实现力矩信号输出，金属结构，电路，及软件，简单，可靠。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的金属轴A的侧面结构示意图；
图3为本实用新型的金属轴B的侧面结构示意图；
图4为本实用新型的检测传感器&发射极主视结构示意图；
图5为本实用新型的检测传感器&发射极侧视结构示意图；
图6为本实用新型的接收传感器主视结构示意图；
图7为本实用新型的接收传感器侧视结构示意图；
图8为本实用新型的电路原理示意图；
图9为本实用新型的工作波形（检测霍尔波形、发射波形、无扭力接收波形与有扭力接收波形）示意图；
1-检测传感器&发射极；2-圆柱体；20-金属轴A；21-金属轴B；201-检测截止点A；202-检测开始点A；203-发射截止点A；204-发射开始点A； 211-检测截止点B；212-检测开始点B；213-发射截止点B；214-发射开始点B；3-引出线；4-外壳套；5-接收传感器；6-第一轴承；7- 第二轴承。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1至图7所示的一种光电检测金属轴形变力矩传感器，其特征在于，包括检测传感器&发射极1、圆柱体2、引出线3、外壳套4、接收传感器5、金属轴8、第二轴承7与第一轴承6，所述检测传感器&发射极1包括检测传感器101与发射极102，所述外壳套4的两端设有圆柱体2，所述圆柱体2延伸至外壳套4的内部，所述圆柱体2与外壳套4两端之间分别通过第一轴承6与第二轴承7固定，所述外壳套4的内部设有金属轴8，所述圆柱体2贯穿于金属轴8，所述第二轴承7与金属轴8之间的外壳套4的内壁设有检测传感器&发射极1，所述第一轴承6与金属轴8之间的外壳套4的内壁设有接收传感器5，所述检测传感器101、发射极102与接收传感器5组成了光电传感器，所述外壳套4外壁中间设有引出线3。
对本实用新型的进一步描述，所述金属轴8的中心穿过圆柱体2，所述金属轴8靠近边缘的一周设有间隔均匀的小孔为金属轴A20，也可在金属轴8边缘处开有一圈间隔均匀的凹槽为金属轴B21。
对本实用新型的进一步描述，所述金属轴8分为金属轴A20与金属轴B21。
对本实用新型的进一步描述，所述金属轴A20包括检测截止点A201、检测开始点A202、发射截止点A203与发射开始点A204。
对本实用新型的进一步描述所述，所述金属轴B21包括检测截止点B211、检测开始点B212、发射截止点B213与发射开始点B214。
对本实用新型的进一步描述，所述检测传感器&发射极1一端的金属轴A20的小孔内设有相匹配的小孔霍尔传感器，所述检测传感器&发射极1一端的金属轴B21的齿槽内设有相匹配的齿槽霍尔传感器，所述齿槽霍尔传感器或小孔霍尔传感器与与其对应的金属轴8相同。
当霍尔传感器检测到金属轴A20或者金属轴B21开始时，光电传感器发射端开始发射一个脉冲，当霍尔传感器检测到金属轴A20或者金属轴B21结束边缘时，光电传感器发射端结束脉冲发射。此时完整的一个脉冲信号T完成，另一端接收传感器5接收到一个光电信号T2，此时传递信号量为T=T2 ，当金属轴受到扭力作用发生扭曲时，金属轴A20或者金属轴B21会有一定的扭曲形变，故此会遮挡一部分信号，这时T＞T2。扭矩越大形变也就越大，遮挡的信号也就越多。从而得到真实可靠的力矩信号。
如图8所示检测传感器101上电建立稳定电源后，霍尔传感器伺机状态开始检测金属轴A20或者金属轴B21，当检测到小孔或者齿槽时，上传至MCU ，MCU发出发射指令，发射极102发射，接收装置接收信号。接收到信号后，经过一个反相器滤除正常信号，得到一个减除接收端接收的信号，就是当前金属轴A20或金属轴B21所承受的力矩信号。
考虑到MCU的计算速度，在半个工作周期里，不能快速做出接收霍尔信号，发射光电，及接收扭力信号，可以巧妙的将霍尔传感器与发射极102串接，由波形图可以看到，当霍尔传感器为低电平时，发射极102为高电平，这样可以节省MCU一个监控资源。
为有效提高扭力检测精度，可以将一个完整霍尔信号，分解成N个发射信号，（如：在一个霍尔周期内分成100个发射信号，接收到100个信号为0扭力，接收到的信号单位越小则扭力越大，以此类推）。
本实用新型具备两个识别力矩信号的方式：
在一个霍尔信号里只传递一个信号，由于金属轴A20或者金属轴B21扭曲形变会遮挡一部分信号，传递过程会有信号丢失，最直接表现是这个信号的时间发生了变化，这个变化量就是力矩实际读值变化量；在一个霍尔信号里传递N个信号，由于金属轴A20或者金属轴B21扭曲形变会遮挡一部分信号，传递过程会有信号丢失，最直接表现是这个信号的个数发生了变化，这个变化量就是力矩实际读值变化量。
MCU反向技术设置，由于接收到的信号是由大变小，输出的力矩信号是由小变大，只有将接收的信号做反向处理才能符合输出逻辑。
力矩值计算，方案力矩计算方法一： 发射信号=N 接收信号=N2 力矩值=1-(N-N2）。
方案力矩计算方法二：发射信号=T 接收信号=T2 力矩值=1-(T-T2）。
在测量不同力矩时，金属轴A20或者金属轴B21结构可以加长或是缩短，具体按金属轴A20或者金属轴B21大形变应力决定。
实施例一，具体工作流程在发射极102一端金属轴A20有小孔霍尔传感器，与其并排的发射极102，两者之间的距离刚好与金属轴A20的间距同步，当霍尔传感器检测到金属轴A20开始边缘时，光电传感器发射端开始发射一个脉冲，当霍尔传感器检测到金属轴A20结束边缘时，发射极102束脉冲发射。此时完整的一个脉冲信号T完成，另一端接收传感器5接收到一个光电信号T2。此时传递信号量为T=T2 。当圆柱体2受到扭力作用发生扭曲时，金属轴A20会有一定的扭曲形变，故此会遮挡一部分信号，这时T＞T2。接收传感器5一直处在接收的状态。
实施例二，具体工作流程在发射极102一端金属轴B21有齿槽霍尔传感器，与其并排的发射极102，两者之间的距离刚好与金属轴B21的间距同步，当霍尔传感器检测到金属轴B21开始边缘时，发射极102开始发射一个脉冲，当霍尔传感器检测到金属轴B21结束边缘时，发射极102束脉冲发射。此时完整的一个脉冲信号T完成，另一端接收传感器5接收到一个光电信号T2。此时传递信号量为T=T2 。当圆柱体2受到扭力作用发生扭曲时，金属轴B21会有一定的扭曲形变，故此会遮挡一部分信号，这时T＞T2。接收传感器5一直处在接收的状态。
图9为本实用新型的工作波形（检测霍尔波形、发射波形、无扭力接收波形与有扭力接收波形）示意图；
利用霍尔传感器、圆柱体2包及金属轴8来实现力矩检测，本实用新型具有较宽量程，高精度，不存在接触摩擦，较低的功耗，相对低廉的成本。
以上描述了本实用新型的基本原理和主要特征，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。