專利名稱：使用ZigBee通信的扭矩傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種使用ZigBee通信的扭矩傳感器，可應(yīng)用于動(dòng)力輸出裝置扭 矩的測(cè)量。
背景技術(shù)：
公知的扭矩傳感器采用應(yīng)變技術(shù)測(cè)量扭矩。應(yīng)變片安裝在彈性軸上組成應(yīng)變電 橋，應(yīng)變電橋的輸出端與信號(hào)放大電路連接，信號(hào)放大電路與電壓頻率轉(zhuǎn)換電路連接。彈性 軸扭轉(zhuǎn)時(shí)改變應(yīng)變片的電阻值，從而改變應(yīng)變電橋的輸出電壓，扭矩電壓經(jīng)信號(hào)經(jīng)放大電 路處理后輸入電壓頻率轉(zhuǎn)換電路，電壓頻率轉(zhuǎn)換電路將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)輸出至顯 示儀表，顯示儀表顯示測(cè)量的扭矩值。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題現(xiàn)有的扭矩傳感器存在以下幾個(gè)問題其一，現(xiàn)有扭矩傳感器是一種功能單一的測(cè)量裝置，不具有一體化的結(jié)構(gòu)。其二，傳統(tǒng)的扭矩傳感器必需通過電纜線將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至顯示儀表，顯示儀表 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后指示扭矩，該連接方式導(dǎo)致傳感器的安裝變得復(fù)雜。其三，傳統(tǒng)扭矩傳感器的輸出信號(hào)需要經(jīng)過中間處理環(huán)節(jié)，扭矩模擬電壓信號(hào)必 須先轉(zhuǎn)化為頻率信號(hào)輸出至顯示儀表，然后由顯示儀表將頻率信號(hào)轉(zhuǎn)化為實(shí)際扭矩值。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出了一種使用ZigBee通信的扭矩傳感器，其 技術(shù)方案如下所述使用ZigBee通信的扭矩傳感器，包括主體、基座、凸臺(tái)、輸入軸、輸出軸、傳感 部分、控制按鍵、通信指示燈、電源管理模塊、電池，所述傳感部分包括應(yīng)變電橋、信號(hào)調(diào)理 電路，其特征在于使用ZigBee通信的扭矩傳感器還包括無線通信部份，所述無線通信部 分包括射頻天線和實(shí)現(xiàn)Zigbee網(wǎng)絡(luò)通信的無線單片機(jī)(11)，無線單片機(jī)與射頻天線連接。所述的使用ZigBee通信的扭矩傳感器，其射頻天線安裝于凸臺(tái)的頂部。所述的使用ZigBee通信的扭矩傳感器，其控制按鍵位于凸臺(tái)頂部，安裝在靠近使 用ZigBee通信的扭矩傳感器背面的位置。所述的使用ZigBee通信的扭矩傳感器，其通信指示燈位于凸臺(tái)頂部，安裝在靠近使用ZigBee通信的扭矩傳感器正面的位置。所述的使用ZigBee通信的扭矩傳感器，其使用ZigBee通信的扭矩傳感器還包括 通用串行總線接口，通用串行總線接口與無線單片機(jī)連接。所述的使用ZigBee通信的扭矩傳感器，其電池與電源管理模塊連接，通用串行總 線接口與電源管理模塊連接，電源管理模塊與無線單片機(jī)連接。所述的使用ZigBee通信的扭矩傳感器，還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與無線單片機(jī)連接。所述的使用ZigBee通信的扭矩傳感器，其主體為六菱柱形，主體的上部有一個(gè)凸 臺(tái)，凸臺(tái)的中央有一個(gè)凸起的平臺(tái)，主體的一個(gè)六邊形端面安裝輸入軸，另一個(gè)六邊形端面 安裝輸出軸，輸入輸出軸上均設(shè)置有鍵槽，主體的底部與基座連接。技術(shù)效果 相對(duì)于現(xiàn)有扭矩傳感技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下有益技術(shù)效果1、本實(shí)用新型使用ZigBee通信的扭矩傳感器是一種一體化測(cè)量機(jī)構(gòu)，包含多個(gè) 功能模塊，不但能夠測(cè)量扭矩值，而且能夠?qū)y(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波和工程物理量轉(zhuǎn)換，并 通過各種接口發(fā)送數(shù)據(jù)。2、本實(shí)用新型使用ZigBee通信的扭矩傳感器包含無線單片機(jī)和射頻天線，傳感 器可通過無線方式傳送數(shù)據(jù)，去除了傳感器與顯示儀表之間的連接電纜線。3、本實(shí)用新型使用ZigBee通信的扭矩傳感器包含無線單片機(jī)，傳感器能夠直接 處理扭矩模擬電壓信號(hào)，減少了測(cè)量數(shù)據(jù)的中間處理過程，避免了中間過程所產(chǎn)生的計(jì)量誤差。4、本實(shí)用新型使用ZigBee通信的扭矩傳感器包含數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以 存儲(chǔ)部份測(cè)量數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)收發(fā)次數(shù)，從而降低無線通信的負(fù)荷。

圖1使用ZigBee通信的扭矩傳感器外觀圖；圖2使用ZigBee通信的扭矩傳感器正視圖；圖3使用ZigBee通信的扭矩傳感器背視圖；圖4使用ZigBee通信的扭矩傳感器側(cè)視圖；圖5使用ZigBee通信的扭矩傳感器底視圖；圖6使用ZigBee通信的扭矩傳感器頂視圖；圖7使用ZigBee通信的扭矩傳感器背向外觀圖；圖8使用ZigBee通信的扭矩傳感器電原理框圖。標(biāo)號(hào)說明1 主體2基座3 凸臺(tái)4輸入軸5輸出軸6射頻天線7通用串行總線接口 8控制按鍵9通信指示燈10無線單片機(jī)11應(yīng)變電橋12信號(hào)調(diào)理電路13數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器14電源管理模塊15 電池
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。本實(shí)用新型使用ZigBee通信的扭矩傳感器的外觀如圖1至圖7，包括主體1、基座2、凸臺(tái)3、輸入軸4、輸出軸5、傳感部分、無線通信部份、通用串行總線接口 7、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 13、控制按鍵8、通信指示燈9。所述扭矩傳感器主體1為一個(gè)六菱柱形，主體1的上部有一 個(gè)凸臺(tái)3，主體1的一個(gè)六邊形端面上安裝輸入軸4，另一個(gè)六邊形端面上安裝輸出軸5，輸 入輸出軸上均設(shè)置有鍵槽，主體1的底部與基座2連接。所述凸臺(tái)3上具有一個(gè)凸起的小 平臺(tái)，凸臺(tái)頂部安裝通信指示燈9、射頻天線6和控制按鍵8，通信指示燈9靠近平臺(tái)正面， 射頻天線6位于平臺(tái)的中央，控制按鍵8靠近平臺(tái)背面。 所述傳感部分包括應(yīng)變電橋11和信號(hào)調(diào)理電路12，應(yīng)變電橋11的輸出端與信號(hào) 調(diào)理電路12連接，信號(hào)調(diào)理電路12與無線單片機(jī)10連接。所述應(yīng)變電橋11包含應(yīng)變片， 應(yīng)變片安裝在彈性軸上，應(yīng)變片能夠?qū)椥暂S的扭矩轉(zhuǎn)換為電阻變化，而應(yīng)變電橋11利用 應(yīng)變片的電阻變化產(chǎn)生與轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。轉(zhuǎn)矩電壓信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路12放大調(diào) 整后輸入無線單片機(jī)10。所述無線通信部份包括無線單片機(jī)10、射頻天線6，無線單片機(jī)10與射頻天線6 連接。Zigbee是在IEEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上建立的通信協(xié)議，IEEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)定義 了 Zigbee協(xié)議的媒體接入層和物理層，Zigbee協(xié)議本身添加了網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層和安全服 務(wù)提供層。Zigbee網(wǎng)絡(luò)具有安全、可靠、低功耗、動(dòng)態(tài)擴(kuò)充等優(yōu)良特性，可適用于各種環(huán)境。 Zigbee網(wǎng)絡(luò)包括協(xié)調(diào)器、路由器、終端設(shè)備三種節(jié)點(diǎn)，本實(shí)用新型使用ZigBee通信的扭矩 傳感器是一種Zigbee網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)，主要用于采集扭矩?cái)?shù)據(jù)，所采集的數(shù)據(jù)可通過路 由器或協(xié)調(diào)器的多跳傳輸發(fā)送至儀表。無線單片機(jī)10與射頻天線6共同實(shí)現(xiàn)Zigbee無線 網(wǎng)絡(luò)通信。圖8是本實(shí)用新型的電原理框圖，無線單片機(jī)10與信號(hào)調(diào)理電路12連接，接收由 應(yīng)用電橋12轉(zhuǎn)換的扭矩電壓信號(hào)，然后對(duì)接收的扭矩?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波與工程物理量轉(zhuǎn) 換，通過射頻天線6或通用串行總線接口 7發(fā)送扭矩?cái)?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器13與無線單片機(jī)10 連接，可用來存放一部份扭矩測(cè)量數(shù)據(jù)，以減輕通信負(fù)荷，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器13內(nèi)的扭矩?cái)?shù)據(jù)可 通過通用串行總線接口 7拷貝。位于凸臺(tái)3頂部的控制按鍵8和通信指示燈9與無線單片 機(jī)10連接，控制按鍵8用于啟動(dòng)或停止使用ZigBee通信的扭矩傳感器，通信指示燈9由無 線單片機(jī)10驅(qū)動(dòng)閃爍，用來指示通信狀態(tài)。本實(shí)用新型使用ZigBee通信的扭矩傳感器的供電方式如下通用串行總線接口 7沒有連接時(shí)，使用ZigBee通信的扭矩傳感器通過電池15供電，通用串行總線接口 7連接 時(shí)，使用ZigBee通信的扭矩傳感器通過通用串行總線接口 7供電，通用串行總線接口 7同 時(shí)通過電源管理模塊14給電池15充電。本實(shí)用新型使用ZigBee通信的扭矩傳感器將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù) 據(jù)收發(fā)多種功能融為一體，添加了扭矩?cái)?shù)據(jù)的無線傳送方式，減少了扭矩?cái)?shù)據(jù)的中間處理 步驟，是一種一體化的無線傳感裝置。
權(quán)利要求一種使用ZigBee通信的扭矩傳感器，包括主體(1)、基座(2)、凸臺(tái)(3)、輸入軸(4)、輸出軸(5)、傳感部分、控制按鍵(8)、通信指示燈(9)、電源管理模塊(14)、電池(15)，所述傳感部分包括應(yīng)變電橋(11)、信號(hào)調(diào)理電路(12)，其特征在于使用ZigBee通信的扭矩傳感器還包括無線通信部份，所述無線通信部分包括射頻天線(6)和實(shí)現(xiàn)Zigbee網(wǎng)絡(luò)通信的無線單片機(jī)(10)，無線單片機(jī)(10)與射頻天線(6)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用ZigBee通信的扭矩傳感器，其特征在于射頻天線(6) 安裝于凸臺(tái)(3)的頂部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用ZigBee通信的扭矩傳感器，其特征在于控制按鍵(8) 位于凸臺(tái)(3)頂部，靠近使用ZigBee通信的扭矩傳感器的背面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用ZigBee通信的扭矩傳感器，其特征在于通信指示燈(9)位于凸臺(tái)(3)頂部，靠近使用ZigBee通信的扭矩傳感器的正面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用ZigBee通信的扭矩傳感器，其特征在于使用ZigBee通 信的扭矩傳感器還包括通用串行總線(USB)接口(7)，通用串行總線接口(7)與無線單片機(jī)(10)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的使用ZigBee通信的扭矩傳感器，其特征在于電池(15) 與電源管理模塊(14)連接，通用串行總線接口(7)與電源管理模塊(14)連接，電源管理模 塊(14)與無線單片機(jī)(10)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用ZigBee通信的扭矩傳感器，其特征在于使用ZigBee通 信的扭矩傳感器還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(13)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(13)與無線單片機(jī)(10)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用ZigBee通信的扭矩傳感器，其特征在于使用ZigBee通 信的扭矩傳感器的主體(1)為六菱柱形，主體(1)的上部有一個(gè)凸臺(tái)(3)，凸臺(tái)(3)的中央 有一個(gè)凸起的平臺(tái)，主體(1)的一個(gè)六邊形端面上安裝輸入軸(4)，另一個(gè)六邊形端面上安 裝輸出軸(5)，輸入輸出軸上均設(shè)置有鍵槽，主體(1)的底部與基座(2)連接。
專利摘要一種使用ZigBee通信的扭矩傳感器，包括主體、基座、凸臺(tái)、輸入軸、輸出軸、傳感部分、無線通信部份、通用串行總線接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、控制按鍵、通信指示燈、電源管理模塊、電池，傳感部分包括應(yīng)變電橋、信號(hào)調(diào)理電路，無線通信部分包括實(shí)現(xiàn)Zigbee網(wǎng)絡(luò)通信的無線單片機(jī)、射頻天線。應(yīng)變電橋?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，扭矩電壓信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路調(diào)整傳送至無線單片機(jī)，無線單片機(jī)通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)，通過射頻天線或通用串行總線接口收發(fā)數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型所提出的使用ZigBee通信的扭矩傳感器是一種一體化裝置，同時(shí)具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)無線收發(fā)的功能，可應(yīng)用于各種動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)扭矩的測(cè)量。
文檔編號(hào)H04B5/02GK201594025SQ201020117158
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月24日
發(fā)明者彭希南, 管于球, 荀慶來, 謝穩(wěn) 申請(qǐng)人:管于球;彭希南