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专利号: 2020102234485
申请人: 西南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种等效模拟型无线转速传感器,其特征在于,包括发射模块(1)、接收模块(2)以及速度测试仪器(3);所述发射模块(1)固定安装在被测轴(4)上,发射模块(1)与接收模块(2)无线连接,接收模块(2)与速度测试仪器(3)通过通信电缆相连;

所述发射模块(1)设置有第一微控制器(11),第一微控制器(11)连接有姿态感应式转速传感器(12)和第一无线通信模块(13);

所述接收模块(2)设置有第二微控制器(21),第二微控制器(21)连接有第二无线通信模块(22);

第二无线通信模块(22)与第一无线通信模块(13)无线连接;

第二微控制器(21)经第二上位机接口芯片(23)连接速度测试仪器(3);

姿态感应式转速传感器(12)用于检测被测轴(4)的姿态感应信号;

第一微控制器(11)获取姿态感应信号计算出被测轴(4)的转速数据,通过第一无线通信模块(13)发送与转速数据相应的载波信号;

第二微控制器(21)通过第二无线通信模块(22)接收相应的载波信号,转换成相应的方波信号并将方波信号发送给速度测试仪器(3)。

2.根据权利要求1所述的等效模拟型无线转速传感器,其特征在于:所述第一无线通信模块(13)为H34S无线通信模块;第二无线通信模块(22)为JR43B无线通信模块;所述第一微控制器(11)还连接有第一上位机接口芯片(14)。

3.根据权利要求1所述的等效模拟型无线转速传感器,其特征在于:所述姿态感应式转速传感器(12)为三轴加速度传感器或六轴姿态传感器。

4.根据权利要求2所述的等效模拟型无线转速传感器,其特征在于:所述发射模块(1)设置有外壳(15),第一微控制器(11)、姿态感应式转速传感器(12)、第一无线通信模块(13)以及第一上位机接口芯片(14)均设置于外壳(15)中,外壳(15)固定在被测轴(4)上;

所述外壳(15)或者通过扎带(151)、或者通过胶带捆绑在被测轴(4)上,或者通过螺钉(152)固定在被测轴(4)上。

5.根据权利要求4所述的等效模拟型无线转速传感器,其特征在于:所述外壳(15)为环形或矩形,所述发射模块(1)的重心位于外壳(15)的中心,该中心设置有螺钉(152)穿过的过孔;外壳(15)通过螺钉(152)固定在被测轴(4)上。

6.根据权利要求4所述的等效模拟型无线转速传感器,其特征在于:所述外壳(15)为长条形;外壳(15)或者通过扎带(151)、或者通过胶带捆绑在被测轴(4)上。

7.根据权利要求1所述的等效模拟型无线转速传感器的测速方法,其特征在于:所述第一微控制器(11)内设置有固定转角输出模式流程和/或滞后补偿输出模式流程;

当所述第一微控制器(11)内设置有固定转角输出模式流程和滞后补偿输出模式流程时,第一微控制器(11)连接有模式切换装置切换固定转角输出模式流程和滞后补偿输出模式流程;

其中固定转角输出模式流程包括如下步骤:

步骤A1:第一微控制器(11)获取姿态感应式转速传感器(12)的姿态感应信号,辨识被测轴(4)的倾角和旋转半径;

步骤A2:第一微控制器(11)通过第一无线通信模块(13)发送载波信号;计算被测轴(4)的目标转角;

步骤A3:第一微控制器(11)获取姿态感应式转速传感器(12)的姿态感应信号计算被测轴(4)的转速数据和当前转角;

步骤A4:第一微控制器(11)判断当前转角是否到达目标转角?如果否,转步骤A3;如果是,转步骤A2;

其中滞后补偿输出模式流程包括如下步骤:

步骤B1:第一微控制器(11)获取姿态感应式转速传感器(12)的姿态感应信号,辨识被测轴(4)的倾角和旋转半径;

步骤B2:第一微控制器(11)通过第一无线通信模块(13)发送载波信号,开始计时;

步骤B3:第一微控制器(11)获取姿态感应式转速传感器(12)的姿态感应信号,计算被测轴(4)的转速数据和对应的方波周期;

步骤B4:第一微控制器(11)判断计时≥方波周期?如果否,转步骤B3;如果是,转步骤B2。

8.根据权利要求1所述的等效模拟型无线转速传感器的测速方法,其特征在于:所述第一微控制器(11)内设置有低功耗固定转角输出模式流程和/或低功耗滞后补偿输出模式流程;

当所述第一微控制器(11)内设置有低功耗固定转角输出模式流程和低功耗滞后补偿输出模式流程时,第一微控制器(11)连接有模式切换装置切换低功耗固定转角输出模式流程和低功耗滞后补偿输出模式流程;

其中低功耗固定转角输出模式流程包括如下步骤:

步骤C1:第一微控制器(11)获取姿态感应式转速传感器(12)的姿态感应信号,辨识被测轴(4)的倾角和旋转半径;

步骤C2:第一微控制器(11)通过第一无线通信模块(13)发送载波信号;计算被测轴(4)的目标转角;

步骤C3:第一微控制器(11)获取姿态感应式转速传感器(12)的姿态感应信号计算被测轴(4)的转速数据和当前转角;

步骤C4:第一微控制器(11)判断当前转角是否到达目标转角?如果否,调用第一延时流程一次,转步骤C3;如果是,转步骤C2;

第一延时流程包括如下步骤;

步骤C41:第一微控制器(11)计算最短脉冲间隔时间;

步骤C42:第一微控制器(11)和姿态感应式转速传感器(12)进入低功耗模式;

步骤C43:第一微控制器(11)延时最短脉冲间隔时间;

步骤C44:第一微控制器(11)和姿态感应式转速传感器(12)唤醒;

其中低功耗滞后补偿输出模式流程包括如下步骤:

步骤D1:第一微控制器(11)获取姿态感应式转速传感器(12)的姿态感应信号,辨识被测轴(4)的倾角和旋转半径;

步骤D2:第一微控制器(11)通过第一无线通信模块(13)发送载波信号,开始计时;

步骤D3:第一微控制器(11)获取姿态感应式转速传感器(12)的姿态感应信号,计算被测轴(4)的转速数据和对应的方波周期;

步骤D4:第一微控制器(11)判断计时≥方波周期?如果否,调用第二延时流程一次;转步骤D3;如果是,转步骤D2;

第二延时流程包括如下步骤;

步骤D41:第一微控制器(11)计算最短脉冲间隔时间;

步骤D42:第一微控制器(11)和姿态感应式转速传感器(12)进入低功耗模式;

步骤D43:第一微控制器(11)延时最短脉冲间隔时间;

步骤D44:第一微控制器(11)和姿态感应式转速传感器(12)唤醒。

9.根据权利要求8所述的等效模拟型无线转速传感器的测速方法,其特征在于:所述步骤C41中:第一微控制器(11)采用公式(1)或公式(2)计算最短脉冲间隔时间;

其中,t为最短脉冲间隔时间, 为最大角加速度;

θt为目标转角,θa为当前转角,na为当前转速,ωa为当前角速度;

公式(1)-公式(2)中,目标转角θt每次增大固定角度 度,n为测速齿轮的齿数,当前转角θa、当前转速na、当前角速度ωa三个参数通过读取姿态感应式转速传感器(12)的数据计算得到。

10.根据权利要求8所述的等效模拟型无线转速传感器的测速方法,其特征在于:所述步骤D41中:第一微控制器(11)采用公式(3)计算最短脉冲间隔时间;

其中,t为最短脉冲间隔时间,n为测速齿轮的齿数, 为最大角加速度;

ωa为当前角速度;ta为当前时间;

当前角速度ωa通过读取姿态感应式转速传感器(12)的数据计算得到,当前时间ta通过第一微控制器(11)的计时器读取,根据该公式可以计算出t。