一种非接触式自发电无线扭矩传感器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105424244A(43)申请公布日2016.03.23(21)申请号201510801588.5(22)申请日2015.11.19(71)申请人青岛理工大学地址266033山东省青岛市四方区抚顺路11号(72)发明人赵景波张高强马东唐勇伟张迪(74)专利代理机构北京国智京通知识产权代理有限公司11501代理人孙文彬(51)Int.Cl.G01L3/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种非接触式自发电无线扭矩传感器(57)摘要本发明提供一种非接触式自发电无线扭矩传感器，传感器整体为可拆卸结构，自身为通过螺丝与扭矩轴相连的两个相互啮合的半圆环结构，传感器具备自发电和无线数据传输功能，传感器与外界不需要任何电缆连接，使用和安装时不需考虑布线问题，自身为无刷发电机结构，运转时自行发电，为无线数据传输和数据处理芯片供电，做到了真正的无线测量；高性能无线串口模块，数据传输速度快，通信带宽大，不需要转接设备便可与上位机直接通信，因为传感器没有任何线缆，在使用过程中不会出现线路损坏故障，设备可靠性得到了极大的提高。CN105424244ACN105424244A权利要求书1/1页1.一种非接触式自发电无线扭矩传感器，其特征在于：传感器整体为圆柱体结构，圆柱体由通过螺丝紧固的两个半圆环组成，传感器通过螺丝组合后固定在扭矩轴上，传感器所有元器件均安装在两个半圆环内，圆柱体结构整体由外壳(1)、轴承(2)、线圈(3)和内壳(4)组成，两个半圆环通过螺丝固定在扭矩轴上，内壳(4)与扭矩轴固定，外壳(1)通过轴承安装在内壳(4)上能够相对内壳(4)转动，线圈(3)固定在内壳(4)上，外壳(1)内表面上镶嵌永磁体，线圈(3)与永磁体形成无刷发电机结构，传感器运转时为所有元器件供给电源；所述圆柱体内还集成有无线串口模块，传感器通过RS232与无线串口模块相连，传感器检测到的所有数据均通过无线模式发送到上位机。2.根据权利要求1所述的非接触式自发电无线扭矩传感器，其特征在于：所述永磁体为钕铁硼强磁铁。3.根据权利要求1所述的非接触式自发电无线扭矩传感器，其特征在于：所述圆柱体内还设置有变压器、整流桥和多路稳压模块，无刷发电机发出的交流电通过降压、整流变成低电压直流电，再通过多路稳压电源分别为所有元器件供电。4.根据权利要求1所述的非接触式自发电无线扭矩传感器，其特征在于：所述元器件均采用卡口固定在两个半圆环内。2CN105424244A说明书1/4页一种非接触式自发电无线扭矩传感器技术领域[0001]本发明涉及自动化技术领域，涉及一种扭矩测量装置，特别涉及一种非接触式自发电无线扭矩传感器。背景技术[0002]按照信号、能源的传递方式不同，动态扭矩传感器可以分为集流环式和调频发射机式两种类别。[0003]集流环式扭矩传感器依靠4-16甚至更多组纯银或是白金集流环和碳刷传递信号，集流环的存在使得转轴不能承受很高的转速，即使采用空气降温或液体降温，碳刷依旧会逐渐磨损，信号噪音会随着使用增加。并且随着通路数的增加，滑环长度会逐渐加长，摩擦产生的粉尘容易堆积，造成相邻环之间耐压不足，信号之间产生干扰，集流环式并不适合长时间及多通道数据通信。[0004]调频发射机式扭矩传感器依靠射频信号传递信号和能源到旋转的弹性轴，虽然去除了集流环等易损装置，但是在传感器与上位机之间仍然需要依靠数据线进行数据传送。随着数据通道的增加，通信线缆的数量也会增加，加大了安装难度。同时当进行深井钻探或现场环境复杂时，扭矩传感器的数据线和电源线极易缠绕在一起或因磨损造成线路破损导致信号丢失。[0005]以上现有的两种传感器，仅做到了弹性轴与传感器壳体之间的无线数据交换，传感器整体仍需要供电或连接数据电缆，并没有从根源上解决传感器的无线问题。同时现有的扭矩传感器均采用检测部分与弹性轴硬性连接的结构，当传感器任何一部分损坏都需要将整体拆卸进行维护。尤其现在普遍采用的调频发射机式扭矩传感器将应变片与弹性轴直接粘贴在一起，弹性轴损坏时应变片随之报废无法继续使用，造成了极大的浪费。发明内容[0006]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种非接触式自发电无线扭矩传感器，传感器和上位机之间整体无线连接，解决了现有传感器供电和多通道数据传输问题。[0007]本发明所采用的技术方案是：[0008]一种非接触式自发电无线扭矩传感器，传感器整体为圆柱体结构，圆柱体由通过螺丝紧固的两个半圆环组成，传感器通过螺丝组合后固定在扭矩轴上，传感器所有元器件均安装在两个半圆环内，圆柱体结构整体由外壳、轴承、线圈和内壳组成，两个半圆环通过螺丝固定在扭矩轴上，内壳与扭矩轴固定，外壳通过轴承安装在内壳上能够相对内