[发明专利]转矩转速传感器

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种转矩转速传感器，该转矩转速 传感器能够经由现场总线向外界传输数字测量信号。

背景技术

目前，转矩转速传感器在电动机、发动机、发电机、风机、搅拌机、卷 扬机、钻探机械等众多的旋转动力测试系统中及数控机械加工中心、自动机 床等机电一体化设备中已获得广泛的应用。在现有技术中，转矩转速传感器 由测量转矩的转矩传感器和测量转速的转速传感器两部分组成。转矩传感器 通常以电阻应变片为敏感元件，在转轴或与转轴串接的弹性轴上安装四片精 密电阻应变片，并把他们连接成惠思顿电桥。轴的变形会引起应变片的阻值 发生变化，电桥输出信号与转矩成比例，并采用导电滑环来耦合电源输入及 应变信号输出。传统的转速传感器有采用齿轮的方式测量转速的，也有采用 在旋转轴上安装加工有栅槽的齿盘，通过发光晶体管产生光源以及光敏电阻 接收光信号来输出脉冲式电压或者电流脉冲信号测量转速的。

现有技术的缺陷是：无论是转矩传感器还是转速传感器，其输出信号均 为模拟信号，而随着用户对系统集成化程度的要求不断提高，模拟信号的输 出已经不能满足测量电路设计的需求。而且，随着大规模集成电路以及自动 控制技术的不断发展，将转矩转速传感器获取的测量信号通过工业现场总线 进行传输已经成为迫切需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种转矩转速传感器，以实 现经由现场总线向外界传输数字测量数据。

为实现上述目的，本发明提供了一种转矩转速传感器，包括：

转矩传感器，用于测量转矩并输出与所述转矩成数学关系的转矩频率信 号；

转速传感器，用于测量转速并输出与所述转速成数学关系的转速频率信 号；

信号处理器，与所述转矩传感器和所述转速传感器连接，用于对所述转 矩频率信号和所述转速频率信号进行信号处理，获取转矩参数和转速参数， 输出与所述转矩参数对应的模拟转矩信号、与所述转速参数对应的模拟转速 信号，将所述模拟转矩信号和所述模拟转速信号转换成数字转矩信号和数字 转速信号并经由现场总线输出。

由上述技术方案可知，本发明通过信号处理器能够对转矩频率信号和转 速频率信号进行信号处理，从而获取相应的转矩参数和转速参数。同时，还 能够通过信号转换将转矩参数和转速参数按照现场总线的接口协议转换成适 用于经由现场总线传输的数字转矩信号和数字转速信号，满足了用户对系统 集成化程度的要求不断提高以及能够通过工业现场总线接口传输测量数据的 技术需求。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明转矩转速传感器第一实施例的结构框图；

图2为本发明转矩转速传感器第二实施例的结构框图；

图3为本发明转矩转速传感器第二实施例转矩传感器的结构图；

图4为本发明转矩转速传感器第三实施例的结构框图；

图5为本发明转矩转速传感器第三实施例信号预处理单元的输入波形 图；

图6为本发明转矩转速传感器第三实施例信号预处理单元的输出波形 图。

具体实施方式

图1为本发明转矩转速传感器第一实施例的结构框图。如图1所示，该 转矩转速传感器包括：转矩传感器1、转速传感器2以及信号处理器3。

具体地，转矩传感器1用于测量转矩，并输出与转矩成数学关系的转矩 频率信号。转速传感器2用于测量转速，并输出与转速成数学关系的转速频 率信号。该数学关系可以为具有一定斜率的线性关系，也可以为先在某段时 间内具有一定斜率，再转变为斜率为零的线性关系，同样也可以为非线性关 系，依据测量需求，该数学关系可以自行选择。信号处理器3与转矩传感器 1和转速传感器2连接，用于对转矩频率信号和转速频率信号进行信号处理， 获取转矩参数和转速参数，输出与转矩参数对应的模拟转矩信号、与转速参 数对应的模拟转速信号，并将模拟转矩信号和模拟转速信号转换成数字转矩 信号和数字转速信号并经由现场总线输出。