[发明专利]无线扭矩信号采集和接收模块及其控制方法

权利要求书

1.一种无线扭矩信号采集和接收模块，包括应变片(1)，其特征在于，所述应变片(1)连接有无线采集模块(2)，无线采集模块(2)无线连接有无线接收模块(3)；

无线采集模块(2)包括第一单片机(21)，第一单片机(21)经第一调理电路(22)连接应变片(1)；第一调理电路(22)将应变片(1)的扭矩信号调零和增益处理后发送第一单片机(21)，第一单片机(21)还连接有第一无线通信模块(23)；

无线接收模块(3)包括第二单片机(31)，第二单片机(31)连接有第二无线通信模块(32)、以及第二调理电路(33)；第二无线通信模块(32)与第一无线通信模块(23)无线连接；

第二单片机(31)经第一单片机(21)远程控制第一调理电路(22)调零和调节增益；

第二单片机(31)获取第一单片机(21)的扭矩信号经第二调理电路(33)放大输出；

第二无线通信模块(32)与第一无线通信模块(23)频率可调；

所述第一调理电路(22)包括差分放大电路(221)和两路数字电位器(222)，所述第一单片机(21)连接两路数字电位器(222)控制两路数字电位器(222)的第一可变电阻输出调零信号，差分放大电路(221)的第一差分信号输入端SIN+连接应变片(1)获取扭矩信号，差分放大电路(221)的第二差分信号输入端SIN-连接第一可变电阻获取调零信号；差分放大电路(221)经其第一差分信号输出端SOUT+和第二差分信号输出端SOUT-连接第一单片机(21)输出扭矩信号；

第一单片机(21)还可设置为标定模式，在标定模式下，第一单片机(21)可对差分放大电路(221)采集的应变片(1)的扭矩信号进行调零处理；在被测轴无扭矩的时候，通过第一单片机(21)获取第一差分信号输出端SOUT+和第二差分信号输出端SOUT-的输出信号，如果两者的差值小于第一阈值，则在误差允许的范围内，不需要调零，如果两者的差值大于第一阈值，则需要进行调零，一是有利于提高测量精度，二是有利于充分利用第一单片机(21)的AD转换器的转换范围；

两路数字电位器(222)设置有第一可变电阻，第一单片机(21)在标定模式下，无线接收第二单片机(31)的调零指令后，控制两路数字电位器(222)的第一可变电阻逐渐增大，第一可变电阻与差分放大电路(221)连接输出调零信号，使第一差分信号输出端SOUT+和第二差分信号输出端SOUT-的输出信号的差值小于第一阈值，控制误差在允许范围内，则调零成功；

所述两路数字电位器(222)的第一可变电阻经并联式调零半桥电路连接第二差分信号输入端SIN-；

所述并联式调零半桥电路包括电阻R40、电阻R41、电阻R42以及电阻R43，电阻R40的一端连接基准电压，电阻R40的另一端经电阻R41连接电阻R42的一端，电阻R42的另一端接地；

第一可变电阻的调节端AD_W2连接电阻R40和电阻R41的公共端，电阻R40和电阻R41的公共端连接第二差分信号输入端SIN-；第一可变电阻的固定端AD_B2经电阻R43接地；

所述第一单片机(21)连接两路数字电位器(222)控制其第二可变电阻输出增益调节信号；第二可变电阻与差分放大电路(221)连接调节其增益；

所述差分放大电路(221)为两级差分放大电路，差分放大电路(221)包括正向初级运放U4B、正向次级运放U5B、反向初级运放U4A、反向次级运放U5A；

正向初级运放U4B的同相输入端为第一差分信号输入端SIN+；正向初级运放U4B的输出端经电阻R1连接正向初级运放U4B的反相输入端；

反向初级运放U4A的同相输入端作为第二差分信号输入端SIN-；反向初级运放U4A的输出端经电阻R2连接反向初级运放U4A的反相输入端；

正向初级运放U4B的输出端连接正向次级运放U5B的同相输入端，正向次级运放U5B的输出端经电阻R3连接正向次级运放U5B的反相输入端，正向次级运放U5B的输出端作为第一差分信号输出端SOUT+；

反向初级运放U4A的输出端连接反向次级运放U5A的同相输入端；反向次级运放U5A的输出端经电阻R5连接反向次级运放U5A的反相输入端；反向次级运放U5A的输出端作为第二差分信号输出端SOUT-；

正向次级运放U5B的反相输入端经电阻R6连接反向次级运放U5A的反相输入端；

正向初级运放U4B的反相输入端还连接第二可变电阻的可调端AD_W1；第二可变电阻的固定端AD_B1连接反向初级运放U4A的反相输入端。