專利名稱：Lvdt位移傳感器調(diào)理電路的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種傳感器調(diào)理電路，特別是一種能將LVDT位移傳感器輸出信號進行處理、轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的電路。
背景技術：
LVDT位移傳感器把一個線圈磁場內(nèi)的芯軸的運動轉(zhuǎn)換成各種各樣的電子信號的傳感器。LVDT位移傳感器需要一個一定頻率和幅值的正弦波信號輸入作為激勵,輸出一個相同頻率和幅值變化的正弦波信號，這個幅值與位移傳感器的測頭位移量成線性比例關系O 圖I為現(xiàn)有技術LVDT位移傳感器調(diào)理電路的電原理框圖，位置傳感器經(jīng)AD698調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、控制器數(shù)據(jù)處理單元與上位機連接，AD698調(diào)理電路主要采用以AD698芯片為核心的正弦波處理電路。AD698是一款完整的單芯片線性可變差分變壓器(LVDT)信號調(diào)理子系統(tǒng)，結合LVDT使用，能夠以較高精度和可重復性將傳感器機械位置轉(zhuǎn)換為單極性或雙極性直流電壓。這種調(diào)理電路雖然集成度高，結構簡單，但由于AD698芯片本身的發(fā)熱，會導致一定的溫漂；而且AD698芯片的成本較高，這也是當前LVDT位移傳感器調(diào)理器價格昂貴的原因之一。

實用新型內(nèi)容本實用新型為了克服上述不足，提出了一種LVDT位移傳感器調(diào)理電路，通過分立元器件搭建調(diào)理電路，本實用新型的作用主要是兩方面一是產(chǎn)生LVDT位移傳感器所需的激勵正弦波信號；二是將傳感器輸出的正弦波信號進行處理，使之轉(zhuǎn)換成一個與位移傳感器的位移量對應的數(shù)字信號。本實用新型的技術方案是一種LVDT位移傳感器調(diào)理電路，包括半橋型的位置傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、控制器數(shù)據(jù)處理單元和上位機，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路經(jīng)控制器數(shù)據(jù)處理單元與上位機連接，還包括正弦波產(chǎn)生電路、反向電路、放大電路、通道選擇開關、絕對值電路和峰值保持電路，正弦波產(chǎn)生電路輸出端一路經(jīng)反向電路與位置傳感器的正輸入端連接、另一路與位置傳感器的負輸入端連接，位置傳感器的輸出端經(jīng)放大電路與通道選擇開關的輸入端連接，通道選擇開關的輸出端經(jīng)絕對值電路的輸入端、輸出端與峰值保持電路的輸入端連接，峰值保持電路的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，通道選擇開關的量程控制端與控制器數(shù)據(jù)處理單元的量程控制端連接，絕對值電路的兩個控制端分別連接到反向電路和正弦波產(chǎn)生電路的輸出端。所述放大電路包括放大電路Al、放大電路A2、放大電路AN，所述通道選擇開關為多選一通道選擇開關，放大電路Al的輸入端與所述位置傳感器的輸出端連接，放大電路Al的輸出端一路與通道選擇開關的第一輸入端連接、另一路與放大電路A2的輸入端連接，放大電路A2的輸出端一路與通道選擇開關的第二輸入端連接、另一路與放大電路AN的輸入端連接，放大電路AN的輸出端與通道選擇開關的第N輸入端連接。所述絕對值電路包括差分比較器、反相器、由兩組電子開關組成的模擬開關，電阻R41、電阻R42、電阻R43、電阻R44和電容C41、電容C42，所述差分比較器的二個輸入端即為絕對值電路的兩個控制端，差分比較器的二個輸出端分別與模擬開關的兩個控制端連接，所述通道選擇開關的輸出端一路與模擬開關的一個輸入端連接、另一路經(jīng)反相器與模擬開關的另一個輸入端連接，模擬開關的二個輸出端分別經(jīng)由電阻R41、電阻R42、電容C41以及電阻R43、電阻R44、電容C42組成的濾波電路后作為絕對值電路的輸出端與所述的峰值保持電路的輸入端連接。所述峰值保持電路包括運算放大器IC5、電阻R51、電阻R52、電阻R53、電阻R54和電容C51、電容C52，運算放大器IC5的負輸入端一路經(jīng)電阻R52、電容C51與所述絕對值電路的輸出端連接、另一路經(jīng)電阻R53接地，運算放大器IC5的正輸入端一路經(jīng)電阻R51與絕對值電路的輸出端連接、另一路經(jīng)電容C52接地，運算放大器IC5的輸出端一路與電阻R52和電容C51的連接端連接，另一路經(jīng)電阻R54與峰值保持電路的輸出端連接?！に瞿M開關為模擬開關集成電路MAX4521。本實用新型通過分立元器件搭建調(diào)理電路，具有溫漂小、成本低的有益效果。

圖I為現(xiàn)有技術的電原理框圖。圖2為本實用新型的電原理框圖。圖3為圖2的具體實施方案中部分電原理框圖。圖4為本實用新型圖3中絕對值電路的電路圖。圖5為本實用新型圖3中峰值保持電路的電路圖。圖6為圖4、圖5相關節(jié)點波形圖。
具體實施方式
如圖2所示，本實用新型一種LVDT位移傳感器調(diào)理電路的電原理框圖，包括激勵信號產(chǎn)生電路、半橋型的位置傳感器、傳感器信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、控制器數(shù)據(jù)處理單元和上位機，激勵信號產(chǎn)生電路的輸出端輸出激勵正弦波信號，該信號一路經(jīng)位置傳感器輸出與傳感器信號調(diào)理電路的一個輸入端連接、另一路與傳感器信號調(diào)理電路的另一個輸入端連接，傳感器信號調(diào)理電路的輸出端輸出直流電壓信號到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端經(jīng)控制器數(shù)據(jù)處理單元以上位機串口通信方式與上位機連接，該傳感器信號調(diào)理電路的量程控制端與控制器數(shù)據(jù)處理單元的量程控制端連接。如圖3所示，圖3的電路即為圖2電路虛線部分的具體實施方案電原理框圖，包括正弦波產(chǎn)生電路、反向電路、半橋型的位置傳感器、放大電路、通道選擇開關、絕對值電路和峰值保持電路，其中放大電路又包括放大電路Al、放大電路A2、放大電路AN，通道選擇開關為多選一通道選擇開關，正弦波產(chǎn)生電路的輸出端產(chǎn)生反向正弦波，該反向正弦波信號一路經(jīng)反向電路后產(chǎn)生正向正弦波信號，該正向正弦波信號與位置傳感器的正輸入端連接，該反向正弦波信號的另一路與位置傳感器的負輸入端連接，放大電路Al的輸入端與輸出正弦波信號的位置傳感器的輸出端連接，放大電路Al的輸出端一路與通道選擇開關的第一輸入端SI連接、另一路與放大電路A2的輸入端連接，放大電路A2的輸出端一路與通道選擇開關的第二輸入端S2連接、另一路與放大電路AN的輸入端連接，放大電路AN的輸出端與通道選擇開關的第N輸入端SN連接，通道選擇開關的輸出端OUT經(jīng)絕對值電路、峰值保持電路輸出直流電壓信號到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，通道選擇開關的量程控制端Cl-Cm與控制器數(shù)據(jù)處理單元的量程控制端連接，由控制器數(shù)據(jù)處理單元輸出量程控制的選擇信號，絕對值電路的兩個控制端分別連接到反向電路和正弦波產(chǎn)生電路的輸出端。如圖4所示，圖4為圖3中絕對值電路的電路圖，包括差分比較器、反相器、由兩組電子開關組成的模擬開關，電阻R41、電阻R42、電阻R43、電阻R44和電容C41、電容C42，差分比較器的二個輸入端A和B即為絕對值電路的兩個控制端，這兩個控制端分別接收圖3中反向電路的輸出端輸出的正向正弦波信號和正弦波產(chǎn)生電路輸出端輸出的反向正弦波信號，差分比較器的二個輸出端C和D分別與模擬開關的兩個控制端INl和IN2連接，通道選擇開關的輸出端OUT即E端點一路與模擬開關的一個輸入端COMl連接、另一路經(jīng)反相器的輸入端、輸出端F與模擬開關的另一個輸入端COM2連接,模擬開關的二個輸出端NCl 和NC2分別經(jīng)由電阻R41、電阻R42、電容C41以及電阻R43、電阻R44、電容C42組成的濾波電路后作為絕對值電路的輸出端P與峰值保持電路的輸入端連接。濾波電容C41的正極有一個波形節(jié)點M,濾波電容C42的正極有一個波形節(jié)點N。模擬開關為模擬開關集成電路MAX4521。在模擬開關MAX4521中，有兩組電子開關，IN1、IN2為邏輯電平控制端，C0M1、C0M2為公共的信號輸入端，NC1、NC2為常閉的信號輸出端，當INl為邏輯“O”時，COMl與NCl連通；當INl為邏輯“I”時，COMl與NCl斷開；同理，當IN2為邏輯“O”時，COM2與NC2連通；當IN2為邏輯“I”時，COM2與NC2斷開。 如圖5所示，圖5為圖3中峰值保持電路的電路圖。峰值保持電路包括運算放大器IC5、電阻R51、電阻R52、電阻R53、電阻R54和電容C51、電容C52，運算放大器IC5的負輸入端一路經(jīng)電阻R52、電容C51與絕對值電路的輸出端P連接、另一路經(jīng)電阻R53接地，運算放大器IC5的正輸入端一路經(jīng)電阻R51與絕對值電路的輸出端連接、另一路經(jīng)電容C52接地，運算放大器IC5的輸出端一路與電阻R52和電容C51的連接端連接，另一路經(jīng)電阻R54與峰值保持電路的輸出端R連接。圖6為圖4、圖5相關節(jié)點波形圖。
權利要求1.一種LVDT位移傳感器調(diào)理電路，包括半橋型的位置傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、控制器數(shù)據(jù)處理單元和上位機，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路經(jīng)控制器數(shù)據(jù)處理單元與上位機連接，其特征是還包括正弦波產(chǎn)生電路、反向電路、放大電路、通道選擇開關、絕對值電路和峰值保持電路，正弦波產(chǎn)生電路輸出端一路經(jīng)反向電路與位置傳感器的正輸入端連接、另一路與位置傳感器的負輸入端連接，位置傳感器的輸出端經(jīng)放大電路與通道選擇開關的輸入端連接，通道選擇開關的輸出端經(jīng)絕對值電路的輸入端、輸出端與峰值保持電路的輸入端連接，峰值保持電路的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，通道選擇開關的量程控制端與控制器數(shù)據(jù)處理單元的量程控制端連接，絕對值電路的兩個控制端分別連接到反向電路和正弦波產(chǎn)生電路的輸出端。
2.如權利要求I所述的LVDT位移傳感器調(diào)理電路，其特征是所述放大電路包括放大電路Al、放大電路A2、放大電路AN，所述通道選擇開關為多選一通道選擇開關，放大電路Al的輸入端與所述位置傳感器的輸出端連接，放大電路Al的輸出端一路與通道選擇開關的第一輸入端連接、另一路與放大電路A2的輸入端連接，放大電路A2的輸出端一路與通道選擇開關的第二輸入端連接、另一路與放大電路AN的輸入端連接，放大電路AN的輸出端與通道選擇開關的第N輸入端連接。
3.如權利要求I或2所述的LVDT位移傳感器調(diào)理電路，其特征是所述絕對值電路包括差分比較器、反相器、由兩組電子開關組成的模擬開關，電阻R41、電阻R42、電阻R43、電阻R44和電容C41、電容C42，所述差分比較器的二個輸入端即為絕對值電路的兩個控制端，差分比較器的二個輸出端分別與模擬開關的兩個控制端連接，所述通道選擇開關的輸出端一路與模擬開關的一個輸入端連接、另一路經(jīng)反相器與模擬開關的另一個輸入端連接，模擬開關的二個輸出端分別經(jīng)由電阻R41、電阻R42、電容C41以及電阻R43、電阻R44、電容C42組成的濾波電路后作為絕對值電路的輸出端與所述的峰值保持電路的輸入端連接。
4.如權利要求3所述的LVDT位移傳感器調(diào)理電路，其特征是所述峰值保持電路包括運算放大器IC5、電阻R51、電阻R52、電阻R53、電阻R54和電容C51、電容C52，運算放大器IC5的負輸入端一路經(jīng)電阻R52、電容C51與所述絕對值電路的輸出端連接、另一路經(jīng)電阻R53接地，運算放大器IC5的正輸入端一路經(jīng)電阻R51與絕對值電路的輸出端連接、另一路經(jīng)電容C52接地，運算放大器IC5的輸出端一路與電阻R52和電容C51的連接端連接、另一路經(jīng)電阻R54與峰值保持電路的輸出端連接。
5.如權利要求3所述的LVDT位移傳感器調(diào)理電路，其特征是所述模擬開關為模擬開關集成電路MAX4521。
專利摘要本實用新型公開了一種LVDT位移傳感器調(diào)理電路，包括半橋型的位置傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、控制器數(shù)據(jù)處理單元和上位機，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路經(jīng)控制器數(shù)據(jù)處理單元與上位機連接，還包括正弦波產(chǎn)生電路、反向電路、放大電路、通道選擇開關、絕對值電路和峰值保持電路，正弦波產(chǎn)生電路輸出端一路經(jīng)反向電路與位置傳感器的正輸入端連接、另一路與位置傳感器的負輸入端連接，位置傳感器的輸出端經(jīng)放大電路與通道選擇開關的輸入端連接，通道選擇開關的輸出端經(jīng)絕對值電路的輸入端、輸出端與峰值保持電路的輸入端連接，峰值保持電路的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接。本實用新型通過分立元器件搭建調(diào)理電路，具有溫漂小、成本低的有益效果。
文檔編號G01B7/02GK202676128SQ20122035645
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月23日 優(yōu)先權日2012年7月23日
發(fā)明者金良, 屠斌杰, 馬少軍 申請人:紹興中軸自動化設備有限公司