一種非接觸式自發電無線扭矩傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及自動化技術領域，涉及一種扭矩測量裝置，特別涉及一種非接觸式自發電無線扭矩傳感器。
【背景技術】
[0002]按照信號、能源的傳遞方式不同，動態扭矩傳感器可以分為集流環式和調頻發射機式兩種類別。
[0003]集流環式扭矩傳感器依靠4-16甚至更多組純銀或是白金集流環和碳刷傳遞信號，集流環的存在使得轉軸不能承受很高的轉速，即使采用空氣降溫或液體降溫，碳刷依舊會逐漸磨損，信號噪音會隨著使用增加。并且隨著通路數的增加，滑環長度會逐漸加長，摩擦產生的粉塵容易堆積，造成相鄰環之間耐壓不足，信號之間產生干擾，集流環式并不適合長時間及多通道數據通信。
[0004]調頻發射機式扭矩傳感器依靠射頻信號傳遞信號和能源到旋轉的彈性軸，雖然去除了集流環等易損裝置，但是在傳感器與上位機之間仍然需要依靠數據線進行數據傳送。隨著數據通道的增加，通信線纜的數量也會增加，加大了安裝難度。同時當進行深井鉆探或現場環境復雜時，扭矩傳感器的數據線和電源線極易纏繞在一起或因磨損造成線路破損導致ig號丟失。
[0005]以上現有的兩種傳感器，僅做到了彈性軸與傳感器殼體之間的無線數據交換，傳感器整體仍需要供電或連接數據電纜，并沒有從根源上解決傳感器的無線問題。同時現有的扭矩傳感器均采用檢測部分與彈性軸硬性連接的結構，當傳感器任何一部分損壞都需要將整體拆卸進行維護。尤其現在普遍采用的調頻發射機式扭矩傳感器將應變片與彈性軸直接粘貼在一起，彈性軸損壞時應變片隨之報廢無法繼續使用，造成了極大的浪費。
【發明內容】
[0006]為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種非接觸式自發電無線扭矩傳感器，傳感器和上位機之間整體無線連接，解決了現有傳感器供電和多通道數據傳輸問題。
[0007]本發明所采用的技術方案是:
[0008]—種非接觸式自發電無線扭矩傳感器，傳感器整體為圓柱體結構，圓柱體由通過螺絲緊固的兩個半圓環組成，傳感器通過螺絲組合后固定在扭矩軸上，傳感器所有元器件均安裝在兩個半圓環內，圓柱體結構整體由外殼、軸承、線圈和內殼組成，兩個半圓環通過螺絲固定在扭矩軸上，內殼與扭矩軸固定，外殼通過軸承安裝在內殼上能夠相對內殼轉動，線圈固定在內殼上，外殼內表面上鑲嵌永磁體，線圈與永磁體形成無刷發電機結構，傳感器運轉時為所有元器件供給電源;所述圓柱體內還集成有無線串口模塊，傳感器通過RS232與無線串口模塊相連，傳感器檢測到的所有數據均通過無線模式發送到上位機。
[0009]進一步，所述永磁體為釹鐵硼強磁鐵。
[0010]進一步，所述圓柱體內還設置有變壓器、整流橋和多路穩壓模塊，無刷發電機發出的交流電通過降壓、整流變成低電壓直流電，再通過多路穩壓電源分別為所有元器件供電。
[0011]進一步，所述元器件均采用卡口固定在兩個半圓環內。
[0012]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0013]圓柱體由通過螺絲緊固的兩個半圓環組成，傳感器通過螺絲組合后固定在扭矩軸上，可拆卸結構極大的降低了扭矩傳感器的維護時間與成本，線圈與永磁體形成無刷發電機結構，傳感器運轉時為所有元器件供給電源，自發電結構的采用使得扭矩傳感器做到的完全的無線化。發電部分采用永磁式結構，省去了勵磁式發電的勵磁繞組、碳刷、滑環結構，整機結構簡單，避免了勵磁繞組易燒毀、斷線等故障，可靠性大為提高。永磁結構的采用，使得發電部分內部結構設計排列很緊湊，體積、重量大為減少。所述圓柱體內還集成有無線串口模塊，傳感器通過RS232與無線串口模塊相連，自發電與無線模塊的結合，省略掉了傳感器上的所有線纜，使得傳感器在安裝和使用時不需考慮線纜布局，多通道通信更加簡單便捷。同時因為傳感器沒有任何線纜，在使用過程中不會出現線路損壞故障，設備可靠性得到了極大的提尚。
[0014]新式傳感器將解決傳感器供電和多通道數據傳輸問題，將包括在電源線在內的所有線纜淘汰，做到傳感器和上位機之間整體無線連接;采用新式機械結構可以快速從被測軸軸體上快速拆卸下來，維修保養時成本更低，更加便捷。
【附圖說明】
[0015]圖1為傳感器側面示意圖；
[0016]圖la為左視圖；圖lb為后側視圖；圖lc為圖la的A_A向剖視圖；圖1d為圖lb的J-J向剖視圖。
[0017]圖2為傳感器爆炸視圖；
[0018]圖2a為左視圖；圖213為圖2a的A-A向剖視圖；圖2c為前側示意圖。
[0019]圖3為扭矩軸傳動示意圖。
[0020]圖4為變比傳動結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0022]下面結合附圖對本發明進一步說明。
[0023]扭矩傳感器的工作原理為將轉軸的扭矩轉變為應變力或位移量等其它可以方便測得的數據，進而測量得到轉軸的扭矩值。傳感器自身是一個空心圓柱體形狀安裝平臺，圓柱體可以拆分為兩半圓環形，傳感器可以通過螺絲組合然后固定在扭矩軸上。單片機、信號發送及電源穩壓等電子部分均采用卡口固定在傳感器上，當傳感器發生故障時，可以通過將螺絲松開將傳感器從扭矩軸上拿下，然后單獨檢查或更換扭矩軸和扭矩傳感器，不需要整體拆除。
[0024]現有的傳感器沒有可拆卸結構，傳感器便是傳動軸。非接觸式自發電扭矩傳感器整體為一個圓柱筒形外殼，圓柱筒形外殼通過螺絲固定在扭矩軸上，為測量部分和電路提供安裝平臺。圓柱筒形外殼可拆解為兩半，當傳感器需要維護時可以直接從扭矩軸上拆卸。
[0025]扭矩傳感器在運行時需要電源供電，現有的傳感器均需要外接電源供電。非接觸式自發電扭矩傳感器為無刷發電機結構，傳感器運轉時，自身可以為所有電路供給電源。
[0026]扭矩傳感器需要將檢測到的數據發送到上位機上。現有的傳感器大都采用線纜或無線方波方式發送到上位機中再進行數據解碼，而非接觸式自發電扭矩傳感器直接通過RS232與無線串口相連，無線串口直接將數據發送到上位機，數據通道帶寬更大。
[0027]傳感器整體具有可拆卸結構，拆卸后可直接固定在扭矩軸軸體上，間接測量扭矩軸的扭矩值。傳感器具備自發電和無線數據傳輸功能，傳感器與外界不需要任何電纜連接，使用和安裝時不需考慮布線問題。自身為無刷發電機結構，運轉時自行發電，發出的交流電通過變壓器降壓、整流橋整流后變成低電壓直流電。傳感器硬件電路中帶有多路穩壓電源，分別為無線數據傳輸和數據處理芯片供電，發電電路與降壓、整流電路整合在一個電路中，不需要集流環或無