非接觸旋轉裝置光電耦合傳輸系統及其旋轉裝置的製作方法

2023-12-02 15:05:31 5

專利名稱：非接觸旋轉裝置光電耦合傳輸系統及其旋轉裝置的製作方法
技術領域：
本發明是利用光電耦合方法使旋轉機械中轉子和定子之間在相對旋轉狀態下能夠同 時高速雙向傳輸多路測控信號，屬旋轉機械信號傳輸領域。
背景技術：
旋轉機械是在各個領域應用十分廣泛的一類機械。由於旋轉件製造過程的非對稱性， 使用時會出現振動。這不但會引起系統工作不穩定，產生噪聲，還會加劇其疲勞損傷。 因此，需要對轉動部件的狀況(如應力、應變、振動)進行監測甚至控制，抑制噪聲。 傳統的旋轉部件信號傳輸系統是一種集流環結構，它的應用可以追述到十九世紀末，它 依靠電刷與環壁接觸，從轉動的金屬環向靜止環傳輸電力電流和數據信號，集流環對工 作環境要求高，工作不可靠，而且需要定期維護更換，不適於高速旋轉時的信號傳輸， 通道擴展也不方便。通常的信號傳輸方法還有遙測，遙測遙控方式則存在系統複雜、抗 幹擾能力差、對其它電子設備產生幹擾的缺點。也有利用電磁耦合實現非接觸信號傳輸 的技術，較好的解決了以上問題，但是信號傳輸的帶寬仍受較大限制。傳統旋轉機械信 號傳輸存在很多不足，不能滿足現代系統對於高速率數據實時傳輸的需求。

發明內容
針對傳統旋轉機械信號傳輸方法可靠性不高、傳輸信號的最高頻率受到限制等缺點， 本發明利用光電耦合高頻響特性，進行旋轉機械中轉子和定子之間在相對旋轉狀態下多 路測控信號的同時雙向高速傳輸，為旋轉機械的測量與控制提供高可靠、寬帶信號傳輸 平臺。
本發明利用一種電光-光電轉換手段對旋轉裝置旋轉側採集到的多路信號或基座側 的發出控制信號進行高速、高效、可靠傳輸，從而實現對旋轉側機械監測與控制的目的。
光通信技術是一種成熟的信號傳輸技術，光通信的載波頻率在1014Hz 10"Hz之間， 它具有很高的通信容量。目前市面上常用的半導體雷射器的調製速率在155Mb/s
2.5Gb/s之間，具有很快的傳輸速度，可以滿足實時控制的需要。把光傳輸應用於旋轉
連接部件的信號傳輸系統，不僅簡化了系統的結構，而且還解決了傳輸速度、頻帶的限 制，同時其抗幹擾能力也得到很大的提高。基於以上原因，在本發明選用光電耦合通道 對旋轉裝置信號進行傳輸。
本發明利用壓電傳感器和採樣電路對旋轉側機械信號進行採樣，然後將採集到的多 路信號通過調製和多路復用技術，變成適合於單通道傳輸的數位訊號進行傳輸，這樣多 路信號可以從旋轉裝置的旋轉側傳至旋轉裝置的基座側，當需要對旋轉側機械進行控制 時，控制信號也可以從旋轉裝置的基座側傳至旋轉裝置的旋轉側，這樣就實現了多路信
號的雙向傳輸。光電傳輸耦合通道是由響應速度很快的雷射發光二極體(LD發光二極 管)和並聯在一起的光接收元件PIN型光電二極體構成。LD發光二極體由調製好的多 路採樣信號或控制信號控制，接收二極體在收到接收開始信號後對信號進行有效接收， 本發明就是利用以上方式對多路信號進行雙向傳輸。
本發明的一種非接觸旋轉裝置光電耦合傳輸系統包括信號採集單元，控制驅動單元， 信號傳輸單元，數據處理單元，電磁耦合器，其中信號採集單元，控制驅動單元位於旋
轉裝置的旋轉側上，數據處理單元位於旋轉裝置的基座側上；信號採集單元的輸出端接
信號傳輸單元的第一輸入端，信號傳輸單元的第一輸出端接數據處理單元的輸入端，信 號採集單元採集到的信號經信號傳輸單元傳輸給數據處理單元，從而對旋轉裝置旋轉側
的工作狀態進行監測；數據處理單元的輸出端接信號傳輸單元的第二輸入端，信號傳輸 單元的第二輸出端接控制驅動單元的輸入端，數據處理單元產生的控制信號經信號傳輸 單元傳輸給控制驅動單元，從而最終實現對旋轉裝置旋轉側的控制；電磁耦合器的原邊 和電磁耦合器的副邊相耦合，為信號採集單元和控制驅動單元提供電源，其中電磁耦合 器的副邊位於旋轉裝置的旋轉側上，電磁耦合器的原邊位於旋轉裝置的基座側上；所述 信號採集單元包括壓電傳感器，信號放大器，信號採集單元多路選擇開關，模數轉換器， 信號採集單元編碼器和多路復用器；壓電傳感器的輸出端接信號放大器的輸入端，信號 放大器將壓電傳感器輸出的採樣信號放大，信號放大器的輸出端接信號採集單元多路選 擇開關，信號採集單元多路選擇開關將信號放大器的輸出信號進行選擇，信號採集單元 多路選擇開關的輸出端接模數轉換器，模數轉換器將輸入的模擬信號轉換為數位訊號， 模數轉換器的輸出端接信號採集單元編碼器和多路復用器，信號採集單元編碼器和多路 復用器對信號進行編碼和復用，以便用於串行傳輸，信號採集單元編碼器和多路復用器
的輸出端為信號採集單元的輸出端；所述數據處理單元包括編碼器和多路復用器、解碼 器及分路器、微機，數據處理單元把接收到的信號進行處理，從而對旋轉機械的旋轉裝 置工作狀態進行監測，並且分析和計算得出控制信號；所述控制驅動單元包括控制驅動 單元解碼器及分路器，數模轉換器，控制驅動單元多路選擇開關，功率放大器，驅動器; 控制驅動單元解碼器及分路器的輸入端為控制驅動單元的輸入端，控制驅動單元解碼器
及分路器的輸出端接數模轉換器的輸入端，數模轉換器將輸入的數位訊號轉換為模擬信 號，數模轉換器的輸出端接控制驅動單元多路選擇開關，控制驅動單元多路選擇開關對 輸入的信號進行選擇，判斷對哪個驅動元件進行使能驅動，控制驅動單元多路選擇開關 的輸出端接功率放大器，功率放大器將信號放大後傳輸給驅動器，從而控制驅動器工作； 所述信號傳輸單元包括第一光發射器，第一光接收器，第二光發射器，第二光接收器， 第一光發射器的輸入端為信號傳輸單元的第一輸入端，第一光接收器的輸出端為信號傳 輸單元的第一輸出端，第二光發射器的輸入端為信號傳輸單元的第二輸入端，第二光接 收器的輸出端為信號傳輸單元的第二輸出端;第一光發射器的輸入端接信號釆集單元的 輸出端，第一光發射器接收到信號採集單元的信號後發光，將信號採集單元輸出的電信 號轉化為光信號，第一光發射器發出的光被第一光接收器接收，第一光接收器的輸出端 接數據處理單元的輸入端，把接收到的光信號轉化為電信號後傳給數據處理單元，從而 實現對採集信號的傳輸；數據處理單元的輸出端接第二光發射器的輸入端，第二光發射 器接收到數據處理單元輸出的控制信號後發光，將數據處理單元輸出的電信號轉化為光 信號，第二光發射器發出的光被第二光接收器接收，第二光接收器的輸出端接控制驅動 單元的輸入端，把接收到的光信號轉化為電信號後傳給控制驅動單元，從而實現控制信 號的傳輸。
本發明的非接觸旋轉裝置光電耦合傳輸系統的旋轉裝置，包括固定座，磁罐對，外 殼，旋轉軸；外殼安裝在固定座上，旋轉軸將非接觸旋轉裝置光電耦合傳輸系統的旋轉 側和基座側連接在一起，磁罐對的內側對固定在旋轉軸上，磁罐對的外側對固定在外殼 上，電磁耦合器設置在磁罐對內，其中電磁耦合器副邊位於磁罐對的內側對內，電磁耦 合器原邊位於磁罐對的外側對內，外殼內固定有基座固定支架，基座固定支架上設置第 二光發射器和第一光接收器，旋轉軸上固定有旋轉固定支架，旋轉固定支架上設置第一 光發射器和第二光接收器。第一光接收器與第二光接收器分別為PIN型光電二極體組 成的環狀光電接收器，每個光電接收器上的PIN光電二極體相互並聯。第一光發射器
為兩個LD雷射發光二極體並聯組成，兩個LD雷射發光二極體對稱分布在旋轉裝置旋轉 固定支架上。第二光發射器為兩個LD雷射發光二極體並聯組成，兩個LD雷射發光二極 管對稱分布在旋轉裝置基座固定支架上。
非接觸旋轉裝置光電耦合傳輸系統及其旋轉裝置，可以實現信號穩定、準確、快速 的傳輸，推動其向低成本、高效率、低損耗的方向發展，不僅能促進信息傳送技術的快 速進步，也在其他更多領域推廣其應用上具有重大意義。本發明可用於旋轉系統的測量 與控制，如轉矩測量、轉子溫度壓力和動態測量、旋轉機械振動控制，以及旋轉機械的 健康監控。


圖1是光電耦合傳輸系統結構圖
圖2是光電傳輸裝置示意圖
圖3 (a)是LD雷射發光二極體示意圖
圖3 (b)是光電接收器平面示意圖
圖4是LD發光二極體驅動電路
圖5是光接收放大電路
附圖中的標號名稱A.信號採集單元，B.控制驅動單元，C.信號傳輸單元，D.數 據處理單元，E.電磁耦合器，l.壓電傳感器，2.驅動器，3.信號放大器，4.功率放大 器，5.信號採集單元多路選擇開關，6.控制驅動單元多路選擇開關，7.模數轉換器，8. 數模轉換器，9.信號採集單元編碼器和多路復用器，10.控制驅動單元解碼器及分路器， 11.電磁耦合器副邊，12.第一光發射器(包括LD發光二極體以及LD發光二極體驅動 電路)，13.第二光接收器(包括PIN光電二極體組以及光接收放大電路)，14.電磁耦 合器原邊，15.第一光接收器(包括PIN光電二極體組以及光接收放大電路)，16.第二 光發射器(包括LD發光二極體以及LD發光二極體驅動電路)，17.旋轉軸，18.旋轉裝 置旋轉固定支架，19.旋轉裝置基座固定支架，20.引線槽，21.外殼，22.磁罐對，23. 固定座，24.LD雷射發光二極體，25.PIN光電二極體，Rl.第一電阻，R2.滑動變阻器， R3.第二電阻，Rf.第三電阻，Dz.穩壓二極體，UA.運算放大器，V1+.運算放大器UA 電源正輸入端，Vl-.運算放大器UA電源負輸入端，LD1.第一LD雷射發射二極體，LD2. 第二LD雷射發射二極體，IN.LD發光二極體驅動電路輸入端，Ild. LD雷射發射二極體
驅動電流，PIN1.第一光電二極體，PINn.第n光電二極體(n為大於l的整數)，Cl. 第一電容，C2.第二電容，C3.第三電容，R4.第四電阻，R5.第五電阻，R6.第六電阻， R7.第七電阻，R8.第八電阻，R9.第九電阻，R10.第十電阻，U1A.第一運算放大器，U2A. 第二運算放大器，113九第三運算放大器，V2+.三個運算放大器U1A、 U2A、 U3A電源正輸 入端，V2-.三個運算放大器U1A、 U2A、 U3A電源負輸入端，V(-).第二運算放大器U2A 同向輸入端，V(+).第三運算放大器U3A同向輸入端，Vr.第二運算放大器U2A反向輸入 端，OUT.光接收放大電路輸出端。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述
圖l為光電耦合傳輸系統結構圖；本發明的非接觸旋轉裝置光電耦合傳輸系統，包 括信號採集單元A，控制驅動單元B，信號傳輸單元C，數據處理單元D，電磁耦合器 E，其中信號採集單元A、控制驅動單元B位於旋轉裝置的旋轉側上，數據處理單元D位 於旋轉裝置的基座側上；信號採集單元A的輸出端接信號傳輸單元C的第一輸入端a， 信號傳輸單元C的第一輸出端b接數據處理單元D的輸入端，信號採集單元A採集到的 信號經信號傳輸單元C傳輸給數據處理單元D，從而對旋轉裝置旋轉側的工作狀態進行 監測；數據處理單元D的輸出端接信號傳輸單元C的第二輸入端d，信號傳輸單元C的 第二輸出端c接控制驅動單元B的輸入端，數據處理單元D產生的控制信號經信號傳輸 單元C傳輸給控制驅動單元B，從而最終實現對旋轉裝置旋轉側的控制；電磁耦合器的 原邊14和電磁耦合器的副邊11相耦合，為信號採集單元和控制驅動單元提供電源，其 中電磁耦合器的副邊11位於旋轉裝置的旋轉側上，電磁耦合器的原邊14位於旋轉裝置 的基座側上；所述信號採集單元A包括壓電傳感器1，信號放大器3，信號採集單元多 路選擇開關5，模數轉換器7，信號採集單元編碼器和多路復用器9;壓電傳感器l的 輸出端接信號放大器3的輸入端，信號放大器3將壓電傳感器輸出的採樣信號放大，信 號放大器3的輸出端接信號採集單元多路選擇開關5，信號採集單元多路選擇開關5將 信號放大器的輸出信號進行選擇，信號採集單元多路選擇開關5的輸出端接模數轉換器 7，模數轉換器7將輸入的模擬信號轉換為數位訊號，模數轉換器7的輸出端接信號採 集單元編碼器和多路復用器9，信號採集單元編碼器和多路復用器9對信號進行編碼和 復用，以便用於串行傳輸，信號採集單元編碼器和多路復用器9的輸出端為信號採集單 元A的輸出端；所述數據處理單元D包括編碼器和多路復用器、解碼器及分路器、微機， 數據處理單元D把接收到的信號進行處理，從而對旋轉機械的旋轉裝置工作狀態進行監 測，並且分析和計算得出控制信號；所述控制驅動單元B包括控制驅動單元解碼器及分 路器IO，數模轉換器8，控制驅動單元多路選擇開關6，功率放大器4，驅動器2;控
制驅動單元解碼器及分路器10的輸入端為控制驅動單元B的輸入端，控制驅動單元解 碼器及分路器10的輸出端接數模轉換器8的輸入端，數模轉換器8將輸入的數位訊號 轉換為模擬信號，數模轉換器8的輸出端接控制驅動單元多路選擇開關6，控制驅動單 元多路選擇開關6對輸入的信號進行選擇，判斷對哪個驅動元件進行使能驅動，控制驅 動單元多路選擇開關6的輸出端接功率放大器4，功率放大器4將信號放大後傳輸給驅 動器2，從而控制驅動器工作；所述信號傳輸單元C包括第一光發射器12，第一光接收 器15，第二光發射器16，第二光接收器13，其中第一光發射器12、第二光接收器13 位於旋轉裝置的旋轉固定支架18上，第一光接收器15、第二光發射器16位於旋轉裝 置的基座固定支架19上，第一光發射器12的輸入端為信號傳輸單元C的第一輸入端a， 第一光接收器15的輸出端為信號傳輸單元C的第一輸出端b，第二光發射器16的輸入 端為信號傳輸單元C的第二輸入端d，第二光接收器13的輸出端為信號傳輸單元C的 第二輸出端c;第一光發射器12的輸入端接信號採集單元A的輸出端，第一光發射器 12接收到信號採集單元A的信號後發光，將信號採集單元A輸出的電信號轉化為光信 號，第一光發射器12發出的光被第一光接收器15接收，第一光接收器15的輸出端接 數據處理單元D的輸入端，把接收到的光信號轉化為電信號後傳給數據處理單元D，從 而實現對採集信號的傳輸；數據處理單元D的輸出端接第二光發射器16的輸入端，第 二光發射器16接收到數據處理單元D輸出的控制信號後發光，將數據處理單元D輸出 的電信號轉化為光信號，第二光發射器16發出的光被第二光接收器13接收，第二光接 收器13的輸出端接控制驅動單元B的輸入端，把接收到的光信號轉化為電信號後傳給 控制驅動單元B，從而實現控制信號的傳輸。
圖2為光電傳輸裝置示意圖，固定座23固定整個旋轉裝置，外殼21安裝在固定座 23上，基座固定支架19設置在外殼21內側，第二光發射器16和第一光接收器15位 於基座固定支架19上，旋轉軸17將非接觸旋轉裝置光電耦合傳輸系統的旋轉側和基座 側連接在一起，旋轉固定支架18設置在旋轉軸17上，第一光發射器12和第二光接收 器13位於旋轉固定支架18上，磁罐對22的內側對固定在旋轉軸17上，磁罐對22的 外側對固定在外殼21上，電磁耦合器E設置在磁罐對22內，其中電磁耦合器副邊ll 位於磁罐對22的內側對內，電磁耦合器原邊14位於磁罐對22的外側對內，引線槽20 是在旋轉軸17內為方便導線布置所開的槽，其中與旋轉軸17 —起轉動的有信號採集單
元A、控制驅動單元B、電磁耦合器副邊ll、第一光發射器12 、第二光接收器13，不 隨旋轉軸轉動的有電磁耦合器原邊14、第一光接收器15、第二光發射器16、數據處理 單元D。
本發明的系統利用位於旋轉裝置旋轉側的壓電傳感器對旋轉側的工作狀態(如應力、 應變、振動)進行採樣，用位於旋轉裝置旋轉側的驅動器來抵消振動信號，他們的作用 正好相反。本發明選用壓電陶瓷作為傳感器和驅動器，因為壓電陶瓷具備正逆壓電效應， 易於在複合材料中布置及相容性好等諸多優點。在旋轉裝置中，把分布式壓電傳感器和 壓電驅動器粘貼在同一部位的兩側表面，構成模態傳感/驅動器。利用這種組合元件， 對結構的振動實現同位控制，避免控制溢出。
因為壓電傳感器在表面受力後會在元件表面產生一定量的電荷，由於電荷量很小， 所以需要利用信號放大器對電荷進行放大，使之轉化為電壓信號，提供給後續電路進行 處理。
有害振動的消除是通過壓電驅動器來實現的，當在壓電驅動器兩個電極上施加一定 電壓後，由於逆壓電效應，壓電片會在一定方向上產生形變，實驗證明在一定驅動電壓 下，形變與驅動電壓之間具有很好的線性度。控制器輸出的電壓一般在-10V +10V範 圍內，這樣的電壓很難使壓電驅動器產生大範圍的形變，所以需要高壓功率放大器對控 制信號進行放大，使驅動器產生大範圍的形變來抵消振動。本發明採用非接觸電磁耦合 線圈給旋轉裝置旋轉側提供電源。
信號採集單元編碼器採用脈衝編碼調製(PCM， pulse code modulation)方式。為了 在一個物理通道上進行多路信號的傳輸，採用時分多路復用技術(TDM， Time Division Multiplexing)。即將多路信號的PCM編碼按一定順序分時傳送，在接收端再按相同順 序分離編碼信號，組合成原編碼序列，最後進行解碼，得到多路模擬輸出。
LD雷射二極體具有高亮度，高輸出，高響應速度，高可靠性，線性度好，體積小， 重量輕，耗電低等優點，適合作為本發明光電耦合通道的發光元件。圖3 (a)為LD 雷射二極體平面示意圖，光發射能量集中在0。 30°範圍內，發射球的外殼為有機玻 璃，LD發出的光經有機玻璃折射後以一定角度的空間立體角成圓錐行射出。為了保證 傳輸的可靠性，在光發射器中本發明採用兩個雷射發光二極體並聯同時傳輸信號的方 式，當有信號輸入時兩個LD雷射二極同時發射光信號。第一光發射器12為兩個LD激 光發光二極體並聯組成，兩個LD雷射發光二極體對稱分布在旋轉裝置旋轉固定支架18
上。第二光發射器16也為兩個LD雷射發光二極體並聯組成，兩個LD雷射發光二極體 對稱分布在旋轉裝置基座固定支架19上。由於雷射發光二極體的開啟電流比較大，所 以經過PCM編碼的信號需要通過驅動電路來驅動雷射二極體發光。LD雷射二極驅動 電路如圖4所示，負載電流的確定與穩壓二極體Dz、第一電阻R1、滑動變阻器R2、 第三電阻Rf有關，LD雷射發射二極體驅動電流lLD與放大器參數無關、與輸出端的激 光二極體的參數無關，所以使之成為恆流源，而簡單地調節滑動變阻器R2就可以調節 恆流大小。同時這又是一個電流並聯負反饋電路，故當第一電阻R1變化時，LD雷射發 射二極體驅動電流lLD可自行穩定。另外，第三電阻Rf需要選擇大功率電阻。
光接收器如圖3 (b)所示，它是由PIN型光電二極體組成的環狀光電接收器。PIN 型光電二極暗電流小，響應速度快，靈敏度高。接收器設計為環狀可以保證無論在高速 還是低速的旋轉場合，數據都可以有效傳輸與接收，這樣數據傳輸速度與旋轉件的轉速 沒有任何關係，實現了數據高速傳輸。第一光接收器15與第二光接收器13分別為PIN 型光電二極體組成的環狀光電接收器，每個光電接收器上的PIN光電二極體相互並聯， 只要其中一個光電二極體接收到信號就認為信號有效。光電二極體受到光照會產生光電 流，這個電流很小，需要將其轉換並且放大。其轉換放大電路如圖5所示，當有光照射 到光電二極體上時，會產生光電流，先將其輸入由第一運算放大器U1A、第一電容C1、 第二電容C2、第四電阻R4、第十電阻R10組成的電流-電壓(I-V)轉換電路把電流信 號轉化為電壓信號，由於這個信號的幅值很小，所以要將此信號輸入由第二運算放大器 U2A、第三運算放大器U3A、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、 第九電阻R9、第三電容C3組成的雙運放器放大電路放大，雙運放差動輸入放大電路 優於單運放前置放大電路，並且通過對反饋電阻的擴展，減小了電阻所帶來的熱噪聲電 流。雙運放器放大電路輸入端採用的雙通道差分式輸入，使得輸入信號中的不穩定誤差 信號通過差值抵消掉，增強了系統的穩定性。這樣經過放大後的信號才可以送入解碼器 解碼，解碼好的信號可以用來對旋轉機械的工作狀況進行監測，同時對該信號進行處理 再將處理後的信號經光電耦合通道上傳，可實現對旋轉機械的控制。
權利要求
1、一種非接觸旋轉裝置光電耦合傳輸系統，包括信號採集單元(A)，控制驅動單元(B)，信號傳輸單元(C)，數據處理單元(D)，電磁耦合器(E)，其中信號採集單元(A)，控制驅動單元(B)位於旋轉裝置的旋轉側上，數據處理單元(D)位於旋轉裝置的基座側上；信號採集單元(A)的輸出端接信號傳輸單元(C)的第一輸入端(a)，信號傳輸單元(C)的第一輸出端(b)接數據處理單元(D)的輸入端，數據處理單元(D)的輸出端接信號傳輸單元(C)的第二輸入端(d)，信號傳輸單元(C)的第二輸出端(c)接控制驅動單元(B)的輸入端；電磁耦合器的原邊(14)和電磁耦合器的副邊(11)相耦合，為信號採集單元(A)和控制驅動單元(B)提供電源，其中電磁耦合器的副邊(11)位於旋轉裝置的旋轉側上，電磁耦合器的原邊(14)位於旋轉裝置的基座側上；所述信號採集單元(A)包括壓電傳感器(1)，信號放大器(3)，信號採集單元多路選擇開關(5)，模數轉換器(7)，信號採集單元編碼器和多路復用器(9)；壓電傳感器(1)的輸出端接信號放大器(3)的輸入端，信號放大器(3)的輸出端接信號採集單元多路選擇開關(5)，信號採集單元多路選擇開關(5)的輸出端接模數轉換器(7)，模數轉換器(7)的輸出端接信號採集單元編碼器和多路復用器(9)，信號採集單元編碼器和多路復用器(9)的輸出端為信號採集單元(A)的輸出端；所述數據處理單元(D)包括編碼器和多路復用器、解碼器及分路器、微機；控制驅動單元(B)包括控制驅動單元解碼器及分路器(10)，數模轉換器(8)，控制驅動單元多路選擇開關(6)，功率放大器(4)，驅動器(2)；控制驅動單元解碼器及分路器(10)的輸入端為控制驅動單元(B)的輸入端，控制驅動單元解碼器及分路器(10)的輸出端接數模轉換器(8)的輸入端，數模轉換器(8)的輸出端接控制驅動單元多路選擇開關(6)，控制驅動單元多路選擇開關(6)的輸出端接功率放大器(4)，功率放大器(4)的輸出端接驅動器(2)；其特徵在於，所述信號傳輸單元(C)包括第一光發射器(12)，第一光接收器(15)，第二光發射器(16)，第二光接收器(13)，第一光發射器(12)的輸入端為信號傳輸單元(C)的第一輸入端(a)，此輸入端(a)與信號採集單元(A)的輸出端相連，第一光發射器(12)發出的光被第一光接收器(15)接收，第一光接收器(15)的輸出端為信號傳輸單元(C)的第一輸出端(b)，此輸出端(b)與數據處理單元(D)的輸入端相連接，第二光發射器(16)的輸入端為信號傳輸單元(C)的第二輸入端(d)，此輸入端(d)與數據處理單元(D)的輸出端相連，第二光發射器(16)發出的光被第二光接收器(13)接收，第二光接收器(13)的輸出端為信號傳輸單元(C)的第二輸出端(c)，此輸出端(c)與控制驅動單元(B)的輸入端相連接。
2、 一種基於權利要求1所述的非接觸旋轉裝置光電耦合傳輸系統的旋轉裝置，包括 固定座(23)，磁罐對(22)，外殼(21)，旋轉軸(17);外殼(21)安裝在固定 座(23)上，旋轉軸(17)將非接觸旋轉裝置光電耦合傳輸系統的旋轉側和基座側連接 在一起，磁罐對(22)的內側對固定在旋轉軸(17)上，磁罐對(22)的外側對固定在外殼 (21)上，電磁耦合器(E)設置在磁罐對(22)內，其中電磁耦合器副邊(ll)位於磁罐 對(22)的內側對內，電磁耦合器原邊(14)位於磁罐對(22)的外側對內，其特徵在 於外殼(21)內固定有基座固定支架(19)，基座固定支架(19)上設置第二光發 射器(16)和第一光接收器(15)，旋轉軸(17)上固定有旋轉固定支架(18)，旋 轉固定支架(18)上設置第一光發射器(12)和第二光接收器(13)。
3、 如權利要求2所述的一種基於非接觸旋轉裝置光電耦合傳輸系統的旋轉裝置， 其特徵在於第一光接收器(15)與第二光接收器(13)分別為PIN型光電二極體組 成的環狀光電接收器，每個光電接收器上的PIN光電二極體相互並聯。
4、 如權利要求2所述的一種基於非接觸旋轉裝置光電耦合傳輸系統的旋轉裝置， 其特徵在於第一光發射器(12)為兩個LD雷射發光二極體並聯組成，兩個LD雷射 發光二極體對稱分布在旋轉裝置旋轉固定支架(18)上。
5、 如權利要求2所述的一種基於非接觸旋轉裝置光電耦合傳輸系統的旋轉裝置， 其特徵在於第二光發射器(16)為兩個LD雷射發光二極體並聯組成，兩個LD雷射 發光二極體對稱分布在旋轉裝置基座固定支架(19)上。
全文摘要
一種非接觸旋轉裝置光電耦合傳輸系統及其旋轉裝置，屬旋轉機械信號傳輸領域。信號採集單元採集到的多路信號從旋轉裝置的旋轉側傳至旋轉裝置的基座側，當需要對旋轉側機械進行控制時，控制信號從旋轉裝置的基座側傳至旋轉裝置的旋轉側，這樣就實現了多路信號的雙向傳輸。光電傳輸耦合通道是由響應速度很快的雷射發光二極體和並聯在一起的PIN型光電二極體構成。雷射發光二極體由調製好的多路採樣信號或控制信號控制，PIN型光電二極體在收到接收開始信號後對信號進行有效接收，本發明就是利用以上方式對多路信號進行雙向傳輸，為旋轉機械的測量與控制提供了高可靠、寬帶信號傳輸平臺。
文檔編號G08C23/00GK101339690SQ20081002098
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月12日 優先權日2008年8月12日
發明者陳仁文, 磊 高 申請人:南京航空航天大學