基于双通道光电耦合离轴旋转连接器设计

本文针对现有旋转连接技术实现方法中的不足，设计了一种易于实现的双通道光电耦合离轴旋转连接装置的方案，对其原理进行了分析并通过实验对该设计方法的实际可行性进行了
验证。实验结果表明，本方案能够实现相对旋转的机构之间的非接触通信，同时结构简单，机械加工精度要求低，成本低，某些场合下可以代替光纤连接器实现多路多通道数据传输，
也可应用于一些总线通信中
基于双通道光电耦合离轴旋转连接器设计
1.引言

在一些设备或装置中需要在相对旋转的部件之间进行相互通信，传输如视频信号、音频信号、
控制信号、传感信号等。现今使用的旋转连接技术实现方法主要有：

1)采用光纤旋转连接器，但是该器件必须安装于旋转轴中心或允许偏离中心很小的距离，在
一些旋转轴中需要进行液压、气压传动以及需要布设其他线路的场合则不适用，且机械加工
精度要求也较高;

2)采用集电环，但是随着信号传输路数的增加需要相应增加集电环数，使信号传输可靠性降
低，且容易受到环境电磁干扰;

3)采用光电耦合进行非接触信号传输，目前文献中存在一些利用红外耦合实现在相对旋转的
部件之间的通信的方案，但是红外发射与接收电路及信号变换电路集于光电耦合板中且光信
号轴向发射，使旋转连接件体积较大在一些空间受到限制的场合难以应用。

为了解决上述旋转连接技术实现方法中的一些不足，本文提出一种基于光电耦合技术的旋转
信号传输装置。该旋转信号传输装置在相对旋转的部件之间以光为 信号载体进行非接触信
号传输，使用发光二极管(LED)和光电二极管作为光发射器件与光接收器件，整个装置结构
简单，对机械加工精度要求低，易于组装和安 装，且成本低。

2.装置组成及原理

本装置由信号收发电路模块Ⅰ、信号收发电路模块Ⅱ、光电耦合旋转连接部件三部分组成，
如图1所示。
2.1 光电耦合旋转连接部件

如图2所示，光电耦合旋转连接部件套在设备的转动轴上，旋转套管固定于转动轴随转动轴
一起转动，固定套管通过法兰结构与设备的固定平台连接。考虑到 在光电传输的过程中，
外界光辐射以及发光 LED 在套管内壁的反射光也会对信号传输可靠性造成影响，对因此在
固定套管内壁涂有吸光涂层以吸收外界光辐射和反 射光。




2.1.1 工作原理

旋转套管随转动轴一起转动，使旋转套管和固定套管上的 LED 和