一种转矩转速测量电路的制作方法

1.本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种转矩转速测量电路。


背景技术：

2.转矩转速传感器安装于功率传动轴之间，它和扭矩测量仪及各类负载设备配合使用，可以测量各种发动机、电机、风机、压缩机、液压泵、齿轮箱、航空发动机等动力机械及传动机械在0-20000转/分范围内的转矩转速功率。
3.在测试转矩转速的场合中，通常要将转矩和转速信号转换成电信号进行电测量。测量方案采用电阻应变式传感器，其工作原理是：力
→
应变
→
电阻变化
→
电压输出。它的优点在于体积小，但是它的输出信号是基于电阻的变化而得到的，受温度、电源电压等环境参数的影响较大。由于输出电压值只有毫伏级，使用它必须对其信号进行放大，需要高精度放大电路。而另一种测量方案采用磁电式、相位差型传感器，其工作原理是：当输入、输出轴未施加转矩时，传感器输出2路正弦信号，彼此相差180
°
。当施加转矩时，2路正弦信号彼此相差会发生变化，根据相差即可计算出转矩大小，根据某路正弦信号频率即可计算出转速大小，可以同时获得转矩、转速信号且工作稳定可靠。
4.而现有的转矩转速测量电路存在较大的缺陷：仪用运放放大倍率及v/f变换倍率需要靠精密电阻实现，难度较大，且容易受温度和电磁干扰的影响；零点漂移只能靠调节电位器完成；无法修正线性误差；无法多点校准实现高精度标定；没有通信接口，直接输出扭矩转值等。
5.如申请号为cn201020655396.0的专利申请提出了一种转矩转速处理电路，该电路包括jcz型转矩转速传感器，jcz型转矩转速传感器与过零比较器、微分电路、r-s触发器和光耦隔离电路串接，其中jcz型转矩转速传感器输出的两路彼此相差180
°
的近似正弦信号经过零比较器整形为方波，通过微分电路取出其边沿脉冲加在rs触发器上，并通过光耦隔离电路实现数模电路的分离，最终以方波形式送入dsp的qep单元。虽然该申请消除了转速对转矩的检测影响，但是该申请还是容易受到环境温度和电磁干扰的影响，导致测量精度较低。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种转矩转速测量电路，包括定子部分和转子部分，所述定子部分包括供电单元和第一信号处理单元，所述转子部分包括转矩转速采集单元、温度调节单元和第二信号处理单元，所述供电单元分别与第一信号处理单元、转矩转速采集单元和温度调节单元相连接，所述转矩转速采集单元和温度调节单元均与第二信号处理单元相连接，所述第二信号处理单元通过编码器与第一信号处理单元相连接。
7.具体的，所述定子部分还包括指示灯，所述指示灯与第一信号处理单元相连接。
8.具体的，所述定子部分还包括通信接口，所述通信接口与第一信号处理单元相连接。
9.具体的，所述第一信号处理单元采用第一mcu处理器。
10.具体的，所述供电单元为直流电源，所述直流电源通过逆变器与转子部分的整流器相连接，所述整流器分别与转矩转速采集单元和温度调节单元相连接。
11.具体的，所述转矩转速采集单元包括电桥和转速传感器，所述电桥与转矩转速传感器的主轴相连接，采集电压变化并上传至第二信号处理单元；所述转速传感器与第二信号处理单元相连接。
12.具体的，所述电桥通过pga数模转换器与第二信号处理单元相连接。
13.具体的，所述温度调节单元采用热敏电阻，所述热敏电阻与第二信号处理单元相连接。
14.具体的，所述第二信号处理单元采用第二mcu处理器。
15.本实用新型的有益效果在于：定子和转子均采用mcu处理器实现数字化处理；设置有热敏电阻，用于温漂修正；提高了数据可靠性，避免脉冲丢失带来的测量误差，大幅降低线性误差；电路简单，成本较低。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
17.图1为本实用新型电路框图。
具体实施方式
18.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
19.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
20.下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
21.实施例1：
22.参阅图1，一种转矩转速测量电路，包括定子部分和转子部分，所述定子部分包括供电单元和第一信号处理单元，所述转子部分包括转矩转速采集单元、温度调节单元和第二信号处理单元，所述供电单元分别与第一信号处理单元、转矩转速采集单元和温度调节单元相连接，所述转矩转速采集单元和温度调节单元均与第二信号处理单元相连接，所述第二信号处理单元通过编码器与第一信号处理单元相连接。
23.进一步的，在本实施例当中，所述定子部分还包括指示灯，所述指示灯与第一信号处理单元相连接。
24.进一步的，在本实施例当中，所述定子部分还包括通信接口，所述通信接口与第一
信号处理单元相连接。
25.具体的，所述通信接口可以以rs232、rs485、wifi或以太网的通信方式输出信号。
26.进一步的，在本实施例当中，所述第一信号处理单元采用第一mcu处理器，第一mcu处理器可直接产生pwm波形，无需自激振荡电路。
27.进一步的，在本实施例当中，所述供电单元为直流电源，所述直流电源通过逆变器与转子部分的整流器相连接，所述整流器分别与转矩转速采集单元和温度调节单元相连接。直流电源通过逆变器转换成交流电，并通过供电发送装置将电量传输至转子部分的供电接收装置，整流器将供电接收装置接收的电量转化为直流电源，为转子部分提供所需的电能。
28.进一步的，在本实施例当中，所述转矩转速采集单元包括电桥和转速传感器，所述电桥与转矩转速传感器的主轴相连接，采集电压变化并上传至第二信号处理单元；所述转速传感器与第二信号处理单元相连接。
29.进一步的，在本实施例当中，所述电桥通过pga数模转换器与第二信号处理单元相连接。
30.进一步的，在本实施例当中，所述温度调节单元采用热敏电阻，所述热敏电阻与第二信号处理单元相连接。
31.进一步的，在本实施例当中，所述第二信号处理单元采用第二mcu处理器。
32.具体的，在编码器与第二mcu处理器之间还设置有放大器。
33.具体的，转子部分根据转矩转速传感器主轴产生的机械变形，电桥采集此时的电压变化，通过集成pga数模转换器进行波形处理至第二mcu处理器，同时第二mcu处理器采集的热敏电阻作为现场使用的环境温度，根据实测的温度进行扭矩的温漂修正，再通过第二mcu处理器传输至编码器，通过编码器将编码信号传输至信号发送装置，通过信号发送装置将信号传输至定子部分的信号接收装置，定子部分的放大器对信号接收装置接收的编码信号进行放大整形，解码后传输至第一mcu处理器，第一mcu处理器根据信号处理转换成数字通信输出（包括rs232/rs485/wfif/以太网）。
34.本实用新型转子部分取消了调试难度较大的仪用运放及v/f转换电路，采用集成pga的adc直接放大并转换为数字量；增设有热敏电阻测量，可用以温漂修正；转子和定子之间的数据传输，采用数字编解码的方式，提高了数据的可靠性，避免脉冲丢失带来的测块误差；输出不仅可以输出频率脉冲信号，还能以rs232、rs485、wifi和以太网的方式输出；可以实现数字化多点校准，大幅降低线性误差；数字化零点及满量程校准，方便客户现场校准修正。
35.此处所称的“一种实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等表示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
36.上述实施例中，描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。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，本领域人
员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。