[发明专利]无线扭矩信号采集和接收模块及其控制方法

说明书

本发明公开了一种无线扭矩信号采集和接收模块及其控制方法，包括应变片，所述应变片连接有无线采集模块，无线采集模块包括第一单片机，第一单片机经第一调理电路连接应变片；第一调理电路将应变片的扭矩信号调零和增益处理后发送第一单片机，第一单片机还连接有第一无线通信模块；无线接收模块包括第二单片机，第二单片机连接有第二无线通信模块、以及第二调理电路；第二无线通信模块与第一无线通信模块无线连接；第二单片机获取第一单片机的扭矩信号经第二调理电路放大输出。本发明的接收模块的输出信号为电压信号，具有通用性；实现了无线采集模块远程调零和调节增益。

技术领域

本发明涉及一种传感器信号采集设备，特别是涉及一种无线扭矩信号采集和接收模块及其控制方法。

背景技术

传动轴的扭矩测试方式主要包括两种，一种是采用常规扭矩传感器，将扭矩传感器和被测轴相连，串联在传动路线中，由于扭矩传感器经过标定和检测，精度较高，输出信号为电压信号或频率信号，可以利用常规的通用数据采集设备进行采集，如研华科技的PCI-1711和PCI-1780采集卡。但是这种测试方式需要改动原传动结构，使传动结构的轴向距离增大，因此一般用于实验室的台架测试，例如北京中航科电测控技术股份有限公司的ZH07系列扭矩传感器。

另一种扭矩测试方式是在被测轴上粘贴应变片，应变片与无线扭矩测试模块相连，测试模块将应变信号进行调理和采集后，通过无线通信方式发送至接收设备(测试设备或网关)。通常将无线扭矩测试模块的体积做的很小，由小型电池供电，常用的电池是6F22电池和3.7V方形锂电池，将无线扭矩测试模块和电池捆绑固定在被测轴上。由于不需要改变传动结构，适用于现场测试，例如车辆道路试验时的半轴扭矩测试。这种测试方式需要自行粘贴应变片和标定被测轴，精度偏低，需要经常更换电池，使用不便。市场上也有相应的产品，例如北京必创科技有限公司的TQ201H型无线扭矩传感器节点，需配套相应的接收设备，即专用网关。

现有技术的缺陷是，无线扭矩采集模块的体积小，通常为密封结构，没有校准电路用于调零和调节增益(放大倍数)，由于应变片本身存在不平衡误差，若不进行调零，则不能充分利用AD转换器的参考电压范围，使用时对应变片的质量和粘贴工艺要求较高。各个厂家的采集模块和接收模块之间为双向通信，接收模块的外部通信接口一般为RS485或CAN总线，数据传输速率较低，扭矩信号更新频率一般在1kHz以内，不能用于高动态扭矩应用场合。各个厂家的接收模块的通信接口及通信协议互不兼容，只能用于本公司的无线传感器模块，不具有通用性。

发明内容

有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明的目的是提供一种无线扭矩信号采集和接收模块及其控制方法，其中无线接收模块的输出信号为电压信号，具有通用性；实现了无线采集模块远程调零和调节增益，可以在被测轴运转过程中标定。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种无线扭矩信号采集和接收模块，包括应变片，其关键在于，所述应变片连接有无线采集模块，无线采集模块无线连接有无线接收模块；

无线采集模块包括第一单片机，第一单片机经第一调理电路连接应变片；第一调理电路将应变片的扭矩信号调零和增益处理后发送第一单片机，第一单片机还连接有第一无线通信模块；

无线接收模块包括第二单片机，第二单片机连接有第二无线通信模块、以及第二调理电路；第二无线通信模块与第一无线通信模块无线连接；

第二单片机经第一单片机远程控制第一调理电路调零和调节增益；

第二单片机获取第一单片机的扭矩信号经第二调理电路放大输出。

本发明的结构分为采集和接收两个部分，采集部分包括应变片和无线采集模块，其中应变片粘贴在被测轴上，无线采集模块通过捆绑等方式固定在被测轴上，无线采集模块与应变片相连并采集扭矩信号，无线采集模块用于和无线接收模块进行通信，接收无线接收模块发来的调零或调节增益指令，并向无线接收模块发送采集得到的扭矩数据。