專利名稱：動(dòng)態(tài)光電耦合信號(hào)導(dǎo)出裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)態(tài)光電耦合信號(hào)導(dǎo)出裝置，尤其是一種安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸測(cè)量傳感器中，在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下，將獲得的輸出信號(hào)通過紅外光電發(fā)射管與紅外光電接收管進(jìn)行光電耦合，向外部信號(hào)處理設(shè)備傳送的動(dòng)態(tài)光電耦合信號(hào)導(dǎo)出裝置。
背景技術(shù)：
在交通、運(yùn)輸、生產(chǎn)制造以及機(jī)械維修等眾多行業(yè)中，經(jīng)常需要對(duì)一些旋轉(zhuǎn)體如轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，人們通常會(huì)采用手動(dòng)工具進(jìn)行測(cè)量。
隨著機(jī)械化、電子化、計(jì)算機(jī)智能化技術(shù)的飛速發(fā)展，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的測(cè)量已經(jīng)不僅僅局限于簡(jiǎn)單的數(shù)值測(cè)量，而是需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工作狀態(tài)下的實(shí)時(shí)測(cè)量，并將得到的數(shù)據(jù)信息通過控制電路或計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理從而控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的操作。在這一過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的測(cè)量必須采用電子傳感器。
常用的電子傳感器，如力矩傳感器主要包括殼體、一個(gè)內(nèi)部安裝有若干個(gè)應(yīng)力感應(yīng)電阻(應(yīng)力貼片)的測(cè)量軸，測(cè)量軸貫穿殼體并與其固定連接，殼體內(nèi)設(shè)有處理電路。應(yīng)力感應(yīng)電阻之間組成橋式電路，其信號(hào)輸出端與處理電路的信號(hào)輸入端連接。在進(jìn)行力矩測(cè)量時(shí)，測(cè)量軸連接在被測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，當(dāng)被測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸在轉(zhuǎn)動(dòng)中受到阻力時(shí)，測(cè)量軸將發(fā)生微弱的形變，造成應(yīng)力感應(yīng)電阻值的改變，使橋式電路輸出變化的電壓信號(hào)，該信號(hào)被傳送到處理電路中進(jìn)行處理后通過信號(hào)輸出裝置輸出，為外部控制、計(jì)算設(shè)備所采集。在測(cè)量軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，殼體處于靜止?fàn)顟B(tài)。
由于測(cè)量軸和處理電路隨著被測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，如何將處理電路輸出的信號(hào)對(duì)外輸出成為一個(gè)重要問題。通常，采用的方式主要有利用電刷原理制成的導(dǎo)電環(huán)傳輸方式、電感耦合方式、電容耦合方式以及無線發(fā)射方式，但這些方式都存在著一些不足和缺陷。
導(dǎo)電環(huán)傳輸方式的主要缺點(diǎn)在于，導(dǎo)電環(huán)與力矩測(cè)量軸之間存在著滑動(dòng)摩擦和發(fā)熱，對(duì)信號(hào)造成干擾，使測(cè)量結(jié)果不穩(wěn)定。同時(shí)，滑動(dòng)摩擦容易造成導(dǎo)電環(huán)使用壽命低，需要經(jīng)常維修、更換，給傳感器的使用造成麻煩。
典型的電感耦合方式有旋轉(zhuǎn)變壓器，缺點(diǎn)在于制作過程比較繁瑣，對(duì)材料、工藝要求較高，而變壓器本身的特點(diǎn)，造成對(duì)信號(hào)的時(shí)滯性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性較差，也容易引起干擾信號(hào)的竄入。再有就是旋轉(zhuǎn)變壓器自身容易發(fā)熱、自重較大使轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大，不能應(yīng)用于輕質(zhì)旋轉(zhuǎn)軸的力矩測(cè)量場(chǎng)合。
電容耦合方式的主要缺點(diǎn)是制作工藝復(fù)雜，并同樣存在著動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性較差的問題，且信號(hào)提取后的處理較麻煩。
無線發(fā)射需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行前期調(diào)制，后期解調(diào)，使力矩測(cè)量處理電路和后期的信號(hào)處理電路相對(duì)復(fù)雜，而且容易受到外來無線電信號(hào)的干擾，造成錯(cuò)誤信息。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述電子傳感器傳統(tǒng)的信號(hào)導(dǎo)出方式所存在的不足提供一種動(dòng)態(tài)光電耦合信號(hào)導(dǎo)出裝置，該裝置采用非接觸的紅外光電耦合方式，將測(cè)量信號(hào)由動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)的紅外光電發(fā)射管耦合到靜態(tài)設(shè)置的紅外光電接收管，從而不存在固定零件與運(yùn)動(dòng)零件之間的滑動(dòng)摩擦，也不會(huì)產(chǎn)生干擾，制造簡(jiǎn)單且使用壽命長(zhǎng)，不需要經(jīng)常維修及更換部件，可以應(yīng)用于任何場(chǎng)合。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用一種動(dòng)態(tài)光電耦合信號(hào)導(dǎo)出裝置，包括殼體和穿設(shè)于殼體的測(cè)量軸，測(cè)量軸的表面上固設(shè)有與所述處理電路板的信號(hào)輸出端連接的紅外線發(fā)光管，該紅外線發(fā)光管的發(fā)射端面向殼體的內(nèi)側(cè)表面，殼體上設(shè)有一個(gè)與紅外線發(fā)光管相對(duì)應(yīng)的紅外線接收管，該紅外線接收管的管腳通過信號(hào)傳輸線與外部信號(hào)處理設(shè)備連接。
上述方案用于對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸進(jìn)行測(cè)量時(shí)，將信號(hào)處理電路和電源引入殼體內(nèi)，并將測(cè)量軸中的感應(yīng)元件的信號(hào)輸出端與信號(hào)處理電路信號(hào)輸入端連接，將信號(hào)處理電路的信號(hào)輸出端與紅外線發(fā)光管連接。感應(yīng)電信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理電路處理后，輸出并通過驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)光管發(fā)射紅外光線。發(fā)射的紅外光線照射到紅外線接收管，經(jīng)耦合在紅外線接收管中產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)，通過信號(hào)傳輸線，該電信號(hào)被送入外部信號(hào)處理設(shè)備進(jìn)行后續(xù)處理。
為穩(wěn)定設(shè)置紅外線發(fā)光管，可以在測(cè)量軸上可以垂直固定環(huán)設(shè)有一個(gè)環(huán)形電路板，將紅外線發(fā)光管設(shè)置在環(huán)形電路板的表面。
在測(cè)量軸轉(zhuǎn)動(dòng)中，為保持紅外光線能夠始終照射在紅外線接收管的接收端，紅外線發(fā)光管可以設(shè)置為多個(gè)，具體數(shù)量可以按照紅外線發(fā)光管的發(fā)射擴(kuò)散角度和環(huán)形電路板的直徑設(shè)置。
為便于安裝和連接，可以在殼體上與紅外線發(fā)光管相對(duì)應(yīng)的位置開設(shè)容置孔，將紅外線接收管設(shè)置在容置孔中。
由以上技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型采用非接觸式的光電耦合連接，使信號(hào)的導(dǎo)出可靠、簡(jiǎn)便，并且不會(huì)受到外界的干擾，不存在對(duì)信號(hào)的時(shí)滯性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性較差的問題，相對(duì)于無線發(fā)射方式，本實(shí)用新型不需要進(jìn)行前期調(diào)制，后期解調(diào)，從而大大的簡(jiǎn)化了后期的信號(hào)處理電路的復(fù)雜程度，同時(shí)，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于生產(chǎn)調(diào)試，徹底消除了傳統(tǒng)信號(hào)導(dǎo)出方式所存在的缺陷和不足。
以下，通過具體實(shí)施方式
并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。


圖1為本實(shí)用新型的一個(gè)較佳的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1所示實(shí)施例俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖1所示實(shí)施例制成轉(zhuǎn)動(dòng)軸測(cè)量傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型所提供的一個(gè)較佳實(shí)施例包括一個(gè)圓柱形且有上蓋的殼體1和測(cè)量軸2。殼體1的上、下面設(shè)有孔。測(cè)量軸2穿過這兩個(gè)孔。測(cè)量軸2的表面上固設(shè)有紅外線發(fā)光管4，該紅外線發(fā)光管4的發(fā)射端面向殼體1的內(nèi)側(cè)表面。在殼體1上設(shè)有一個(gè)與紅外線發(fā)光管4相對(duì)應(yīng)的紅外線接收管5，該紅外線接收管5的管腳通過信號(hào)傳輸線51與外部信號(hào)處理設(shè)備連接。
在上述結(jié)構(gòu)中，紅外線發(fā)光管4固定安裝在一個(gè)環(huán)形電路板6上，該環(huán)形電路板6垂直固定環(huán)設(shè)在測(cè)量軸2上。
殼體1上與紅外線發(fā)光管4相對(duì)應(yīng)的位置開設(shè)有容置孔7。紅外線接收管5設(shè)置在容置孔7中。利用容置孔7設(shè)置紅外線接收管5，不僅可以達(dá)到安裝位置準(zhǔn)確的目的，還可以使生產(chǎn)工藝過程簡(jiǎn)化，便于連接調(diào)試。
由于在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的測(cè)量過程中，測(cè)量軸2的轉(zhuǎn)動(dòng)造成了紅外線發(fā)光管4的圓周運(yùn)動(dòng)，使紅外線接收管5只能接收到斷續(xù)的紅外光線信號(hào)，造成測(cè)量不精確，因此，本實(shí)施例采用了多個(gè)紅外線發(fā)光管4，并將其分布設(shè)置在環(huán)形電路板6的表面。
如圖2所示，本實(shí)施例使用12個(gè)紅外線發(fā)光管4，并將它們以放射線的方式均勻分布設(shè)置在環(huán)形電路板6的表面邊緣處，同時(shí)將所有的紅外線發(fā)光管4進(jìn)行并聯(lián)連接(如圖中虛線所示)。由于紅外線發(fā)光管4所發(fā)出的紅外光線具有一定散射角度，因此，相鄰的紅外線發(fā)光管4的紅外光線均具有重疊部分(參見圖中箭頭線所示)。當(dāng)測(cè)量軸2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，雖然紅外線發(fā)光管4跟隨運(yùn)動(dòng)，但是發(fā)射到紅外線接收管5的紅外光線不會(huì)發(fā)生間斷，從而使耦合的信號(hào)連續(xù)，達(dá)到精確測(cè)量的效果。
在上述實(shí)施例中，紅外線發(fā)光管4的設(shè)置數(shù)量可以隨環(huán)形電路板6或整體測(cè)量裝置的外徑尺寸、紅外線發(fā)光管4與紅外線接收管5之間的距離以及具體應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)測(cè)量精度的要求而改變。
本實(shí)施例具有極其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和極佳的測(cè)量效果，在便于生產(chǎn)、使用的同時(shí)還具有不受外界噪音干擾，頻率響應(yīng)速度快，可以小型化、微型化，能夠應(yīng)用于眾多的生產(chǎn)、科學(xué)研究領(lǐng)域。
上述實(shí)施例在具體應(yīng)用，可以制成一轉(zhuǎn)動(dòng)軸參數(shù)測(cè)量傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖中，殼體1中設(shè)有一個(gè)信號(hào)處理電路3，該信號(hào)處理電路3設(shè)置在一個(gè)電路盒31中。電路盒31固定在測(cè)量軸2上。信號(hào)處理電路3的信號(hào)輸入端與測(cè)量軸2中的感應(yīng)元件的信號(hào)輸出端連接，將信號(hào)處理電路3的信號(hào)輸出端與紅外線發(fā)光管4連接。
電路盒31內(nèi)還安裝有電池32，為信號(hào)處理電路3提供電源。信號(hào)處理電路3的電源接入也可以采用由外部電源通過耦合或滑動(dòng)傳導(dǎo)的方式提供。
使用中，將測(cè)量軸2與被測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸對(duì)接，當(dāng)測(cè)量軸2中的感應(yīng)元件輸出電信號(hào)時(shí)，經(jīng)過信號(hào)處理電路3的處理，使其變化為輸出電壓信號(hào)加載到紅外線發(fā)光管4，發(fā)出紅外光線。紅外線接收管5接收到這一紅外光線，將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)通過信號(hào)傳輸線51輸入外部信號(hào)處理設(shè)備，從而完成了轉(zhuǎn)動(dòng)軸參數(shù)測(cè)量信號(hào)的光電耦合導(dǎo)出過程。
權(quán)利要求1.一種動(dòng)態(tài)光電耦合信號(hào)導(dǎo)出裝置，包括殼體(1)和穿設(shè)于所述殼體(1)的測(cè)量軸(2)，其特征在于所述測(cè)量軸(2)表面上固設(shè)有紅外線發(fā)光管(4)，該紅外線發(fā)光管(4)的發(fā)射端面向所述殼體(1)的內(nèi)側(cè)表面；所述殼體(1)上設(shè)有一個(gè)與所述紅外線發(fā)光管(4)相對(duì)應(yīng)的紅外線接收管(5)，該紅外線接收管(5)的管腳通過信號(hào)傳輸線與外部信號(hào)處理設(shè)備連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)光電耦合信號(hào)導(dǎo)出裝置，其特征在于所述測(cè)量軸(2)上垂直固定環(huán)設(shè)有一個(gè)環(huán)形電路板(6)；所述紅外線發(fā)光管(4)設(shè)置在所述環(huán)形電路板(6)的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)態(tài)光電耦合信號(hào)導(dǎo)出裝置，其特征在于所述紅外線發(fā)光管(4)為多個(gè)，多個(gè)所述紅外線發(fā)光管(4)分布設(shè)置在所述環(huán)形電路板(6)的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)態(tài)光電耦合信號(hào)導(dǎo)出裝置，其特征在于所述紅外線發(fā)光管(4)為12個(gè)，并均勻分布設(shè)置在所述環(huán)形電路板(6)的表面邊緣處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的動(dòng)態(tài)光電耦合信號(hào)導(dǎo)出裝置，其特征在于所述殼體(1)上與所述紅外線發(fā)光管(4)相對(duì)應(yīng)的位置開設(shè)有容置孔(7)；所述紅外線接收管(5)設(shè)置在所述容置孔(7)中。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)態(tài)光電耦合信號(hào)導(dǎo)出裝置，包括殼體(1)和穿設(shè)于所述殼體(1)的測(cè)量軸(2)，所述測(cè)量軸(2)表面上固設(shè)有紅外線發(fā)光管(4)，該紅外線發(fā)光管(4)的發(fā)射端面向所述殼體(1)的內(nèi)側(cè)表面；所述殼體(1)上設(shè)有一個(gè)與所述紅外線發(fā)光管(4)相對(duì)應(yīng)的紅外線接收管(5)，該紅外線接收管(5)的管腳通過信號(hào)傳輸線與外部信號(hào)處理設(shè)備連接。本實(shí)用新型采用非接觸式的光電耦合連接，使測(cè)量信號(hào)的導(dǎo)出可靠、簡(jiǎn)便，并且不會(huì)受到外界的干擾，同時(shí)，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于生產(chǎn)調(diào)試，徹底消除了傳統(tǒng)信號(hào)導(dǎo)出方式所存在的缺陷和不足。
文檔編號(hào)G08C23/00GK2741126SQ20042011574
公開日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2004年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月19日
發(fā)明者張力, 楊俊飛 申請(qǐng)人:張力