差動變壓傳感器的次級信號處理電路的制作方法
【專利摘要】差動變壓傳感器的次級信號處理電路，本發(fā)明涉及差動變壓傳感器的次級信號處理電路。它為了解決現(xiàn)有的差動變壓傳感器左右線圈次級初始感應(yīng)電壓存在誤差值，導致難以找到焊縫的中心位置的問題。本發(fā)明將變壓器的次級電壓信號通過第一電位器進行粗調(diào)，在平整金屬板的條件下，使左右線圈輸入信號差值盡可能小。信號通過第一運算放大器第二運算放大器、第三運算放大器和第四運算放大器處理后使差值放大；經(jīng)過隔直電容和電容進行全波整流，整流后進行積分處理。最后再經(jīng)過第二電位器進行細調(diào)，使在上述條件下左右線圈反映位置的電壓差值為零，提高差動變壓器的焊縫跟蹤精度。本發(fā)明應(yīng)用于焊縫跟蹤等領(lǐng)域。
【專利說明】差動變壓傳感器的次級信號處理電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種信號處理電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在差動變壓器傳感器的焊縫跟蹤過程控制中，由于現(xiàn)場需要差動變壓傳感器尺寸較小，繞線直徑較細，因此需要繞制的線圈匝數(shù)較多。人工用繞線機繞制后很難保證左右線圈匝數(shù)完全相等，不能精確保證在左右位置相同情況下，差動變壓傳感器左右線圈次級初始感應(yīng)電壓相等，即反映左右位置電壓信號存在誤差值。該誤差值使差動變壓傳感器難以找到焊縫的中心位置，進而影響差動變壓器傳感器的焊縫跟蹤過程控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的差動變壓傳感器左右線圈次級初始感應(yīng)電壓存在誤差值，導致難以找到焊縫的中心位置的問題，從而提出了差動變壓傳感器的次級信號處理電路。
[0004]差動變壓傳感器的次級信號處理電路包括電阻Rl至電阻R24、電容Cl至電容C5、第一電位器、第二電位器、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一運算放大器、第二運算放大器、第三運算放大器、第四運算放大器、第五運算放大器、第六運算放大器、第七運算放大器和第八運算放大器，
[0005]電阻Rl的一端通過輸入接口與差動變壓傳感器的次級電壓信號的一端連接，
[0006]第一運算放大器的正相輸入端與電阻Rl的一端連接，
[0007]電阻Rl的另一端接電源地，
[0008]第一運算放大器的負相輸入端同時接電阻R2的一端和電阻R3的一端，
[0009]電阻R2的另一端接電容Cl的一端，
[0010]第一運算放大器的雙相電源負極接-12V電源，
[0011]第一運算放大器的雙相電源正極接12V電源，
[0012]電阻R3的另一端同時接第一運算放大器的輸出端和電容C2的一端，
[0013]電容C2的另一端接電阻R5的一端，
[0014]電阻R5的另一端同時接電阻R7的一端和電阻R12的一端；
[0015]第一電位器的一端通過輸入接口與差動變壓傳感器的次級電壓信號的另 端連接，
[0016]第一電位器的另一端接電源地，
[0017]第一電位器的可調(diào)端接第二運算放大器的正相輸入端，
[0018]第二運算放大器的雙相電源負極接-12V電源，
[0019]第二運算放大器的雙相電源正極接12V電源，
[0020]第二運算放大器的負相輸入端同時接電容Cl的另一端和電阻R4的一端，
[0021]電阻R4的另一端接第二運算放大器的輸出端和電容C3的一端，
[0022]電容C3的另一端接電阻R6的一端，[0023]電阻R6的另一端同時接電阻R9的一端和電阻R16的一端；
[0024]電阻R7的另一端同時接第一二極管的陰極、電阻Rll的一端和第三運算放大器的負相輸入端，
[0025]第一二極管的陽極同時接第三運算放大器的輸出端和第二二極管的陰極，
[0026]第三運算放大器的正相輸入端接電阻R8的一端，
[0027]電阻R8的另一端接電源地，
[0028]第二二極管的陽極同時接電阻Rll的另一端和電阻R13的一端，
[0029]電阻R13的另一端同時接電阻R12的另一端、電容C4的一端、電阻R19的一端和第五運算放大器的負相輸入端，
[0030]第五運算放大器的正相輸入端接電阻R14的一端，
[0031]電阻R14的另一端接電源地，
[0032]第五運算放大器的輸出端同時接電阻R19的另一端、電容C4的另一端和電阻R21的一端，
[0033]電阻R21的另一端同時接電阻R23的一端和第七運算放大器的正相輸入端，
[0034]電阻R23的另一端接電源地，
[0035]第七運算放大器的負相輸入端同時接第七運算放大器的輸出端和輸出接口 ；
[0036]電阻R9的另一端同時接電阻R15的一端、第三二極管的陰極和第四運算放大器的負相輸入端，
[0037]第三二極管的陽極同時接第四運算放大器的輸出端和第四二極管的陰極，
[0038]第四運算放大器的正相輸入端接電阻RlO的一端，
[0039]電阻RlO的另一端接電源地，
[0040]第四二極管的陽極同時接電阻R15的另一端和電阻R17的一端，
[0041]電阻R17的另一端同時接電阻R16的另一端、電阻R20的一端、電容C5的一端和第六運算放大器的負相輸入端，
[0042]第六運算放大器的正相輸入端接電阻R18的一端，
[0043]電阻R18的另一端接電源地，
[0044]第六運算放大器的輸出端同時接電阻R20的另一端、電阻R22的一端和電容C5的
另一端，
[0045]電阻R22的另一端同時接電阻R24的一端和第八運算放大器的正相輸入端，
[0046]電阻R24的另一端接電源地，
[0047]第八運算放大器的負相輸入端同時接第八運算放大器的輸出端和第二電位器的
一端，
[0048]第二電位器的可調(diào)端和另一端同時接輸出接口。
[0049]第一運算放大器、第二運算放大器、第三運算放大器和第四運算放大器均采用型號為LM2902的運算放大器。
[0050]第五運算放大器、第六運算放大器、第七運算放大器和第八運算放大器均采用型號為0PA4277的運算放大器。
[0051]本發(fā)明所述的差動變壓傳感器的次級信號處理電路通過兩級調(diào)節(jié)電位器阻值，彌補制造工藝上的不足，消除因左右線圈匝數(shù)不等而造成反映左右位置的電壓信號初始誤差。同時又對次級信號分別進行放大、濾波、整流、積分等處理，為后續(xù)采集信號，準確跟蹤做好準備，從而提高了差動變壓跟蹤器的使用精度和靈敏性。可將微弱的次級信號進行放大，移動Imm位移將會有40mV的信號，經(jīng)過放大后可達2V。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0052]圖1為差動變壓傳感器的次級信號處理電路的電路圖，
[0053]圖2為差動變壓傳感器的次級信號處理的流程圖。
【具體實施方式】
[0054]【具體實施方式】一、結(jié)合圖1具體說明本實施方式，本實施方式所述的差動變壓傳感器的次級信號處理電路包括電阻Rl至電阻R24、電容Cl至電容C5、第一電位器P1、第二電位器P2、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第一運算放大器U1、第二運算放大器U2、第三運算放大器U3、第四運算放大器U4、第五運算放大器U5、第六運算放大器U6、第七運算放大器U7和第八運算放大器U8，
[0055]電阻Rl的一端通過輸入接口與差動變壓傳感器的次級電壓信號的一端連接，
[0056]第一運算放大器Ul的正相輸入端與電阻Rl的一端連接，
[0057]電阻Rl的另一端接電源地，
[0058]第一運算放大器Ul的負相輸入端同時接電阻R2的一端和電阻R3的一端，
[0059]電阻R2的另一端接電容Cl的一端，
[0060]第一運算放大器Ul的雙相電源負極接-12V電源，
[0061]第一運算放大器Ul的雙相電源正極接12V電源，
[0062]電阻R3的另一端同時接第一運算放大器Ul的輸出端和電容C2的一端，
[0063]電容C2的另一端接電阻R5的一端，
[0064]電阻R5的另一端同時接電阻R7的一端和電阻R12的一端；
[0065]第一電位器Pl的一端通過輸入接口與差動變壓傳感器的次級電壓信號的另端連接，
[0066]第一電位器Pl的另一端接電源地，
[0067]第一電位器Pl的可調(diào)端接第二運算放大器U2的正相輸入端，
[0068]第二運算放大器U2的雙相電源負極接-12V電源，
[0069]第二運算放大器U2的雙相電源正極接12V電源，
[0070]第二運算放大器U2的負相輸入端同時接電容Cl的另一端和電阻R4的一端，
[0071]電阻R4的另一端接第二運算放大器U2的輸出端和電容C3的一端，
[0072]電容C3的另一端接電阻R6的一端，
[0073]電阻R6的另一端同時接電阻R9的一端和電阻R16的一端；
[0074]電阻R7的另一端同時接第一二極管Dl的陰極、電阻Rll的一端和第三運算放大器U3的負相輸入端，
[0075]第一二極管Dl的陽極同時接第三運算放大器U3的輸出端和第二二極管D2的陰極，
[0076]第三運算放大器U3的正相輸入端接電阻R8的一端，[0077]電阻R8的另一端接電源地，
[0078]第二二極管D2的陽極同時接電阻Rll的另一端和電阻R13的一端，
[0079]電阻R13的另一端同時接電阻R12的另一端、電容C4的一端、電阻R19的一端和第五運算放大器U5的負相輸入端，
[0080]第五運算放大器U5的正相輸入端接電阻R14的一端，
[0081]電阻R14的另一端接電源地，
[0082]第五運算放大器U5的輸出端同時接電阻R19的另一端、電容C4的另一端和電阻R21的一端，
[0083]電阻R21的另一端同時接電阻R23的一端和第七運算放大器U7的正相輸入端，
[0084]電阻R23的另一端接電源地，
[0085]第七運算放大器U7的負相輸入端同時接第七運算放大器U7的輸出端和輸出接Π ；
[0086]電阻R9的另一端同時接電阻R15的一端、第三二極管D3的陰極和第四運算放大器U4的負相輸入端，
[0087]第三二極管D3的陽極同時接第四運算放大器U4的輸出端和第四二極管D4的陰極，
[0088]第四運算放大器U4的正相輸入端接電阻RlO的一端，
[0089]電阻RlO的另一端接電源地，
[0090]第四二極管D4的陽極同時接電阻R15的另一端和電阻R17的一端，
[0091]電阻R17的另一端同時接電阻R16的另一端、電阻R20的一端、電容C5的一端和第六運算放大器U6的負相輸入端，
[0092]第六運算放大器U6的正相輸入端接電阻R18的一端，
[0093]電阻R18的另一端接電源地，
[0094]第六運算放大器U6的輸出端同時接電阻R20的另一端、電阻R22的一端和電容C5
的另一端，
[0095]電阻R22的另一端同時接電阻R24的一端和第八運算放大器U8的正相輸入端，
[0096]電阻R24的另一端接電源地，
[0097]第八運算放大器U8的負相輸入端同時接第八運算放大器U8的輸出端和第二電位器P2的一端，
[0098]第二電位器P2的可調(diào)端和另一端同時接輸出接口。
[0099]本實施方式的信號處理過程如下，如圖1和圖2所示，將變壓器的次級電壓信號通過第一電位器Pl進行粗調(diào)，在平整金屬板的條件下，使左右線圈輸入信號差值盡可能小。信號通過第一運算放大器Ul、第二運算放大器U2、第三運算放大器U3和第四運算放大器U4處理后使差值放大；經(jīng)過隔直電容C2和電容C3進行全波整流，整流后進行積分處理。最后再經(jīng)過第二電位器P2進行細調(diào)，使在上述條件下左右線圈反映位置的電壓差值為零，提高差動變壓器的焊縫跟蹤精度。
[0100]當左右線圈感應(yīng)左右位置條件相同時或跟蹤前初始位置確定。左右線圈感應(yīng)電壓信號分別從輸入接口進入，線圈匝數(shù)多的一端連接第一電位器Pl的一個固定端，通過第一電位器Pl粗調(diào)節(jié)電位器阻值，使在平整金屬板條件下左右線圈感應(yīng)電壓差值盡可能要小，即第一運算放大器Ul和第二運算放大器U2的正相輸入端之間電壓差值盡可能的減小。接著兩路信號進行差動放大，差動放大倍數(shù)可根據(jù)需要調(diào)整電阻R2、電阻R3、電阻R4的值及電容Cl的復阻抗來確定，同時信號放大后通過電容C2和C3進行隔直處理。
[0101]隔直后的信號進入全波整流階段。差動信號分別進入第三運算放大器U3和第四運算放大器U4，經(jīng)過第三運算放大器U3和第四運算放大器U4的處理，第五運算放大器U5和第六運算放大器U6的負相輸入端輸出為全是正值的正弦波波形。接著通過積分電路將半波拉直，轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流信號。在上述條件下比較兩路電壓差值，細調(diào)節(jié)第二電位器P2阻值，并從輸出接口輸出信號，使差值輸出為零。
[0102]當左右線圈感應(yīng)條件不同時即跟蹤過程，左右線圈就會感應(yīng)出電壓分別為Ul和U2。Ul和U2從輸入接口進入，Ul和U2的差值經(jīng)第一運算放大器Ul和第二運算放大器U2進行差動放大，放大電壓倍數(shù)計算公式為:
[0103]
【權(quán)利要求】
1.差動變壓傳感器的次級信號處理電路，其特征在于:它包括電阻Rl至電阻R24、電容Cl至電容C5、第一電位器(P1)、第二電位器(P2)、第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第三二極管(D3)、第四二極管(D4)、第一運算放大器(U1)、第二運算放大器(U2)、第三運算放大器(U3)、第四運算放大器(U4)、第五運算放大器(U5)、第六運算放大器(U6)、第七運算放大器(U7)和第八運算放大器(U8)， 電阻Rl的一端通過輸入接口與差動變壓傳感器的次級電壓信號的一端連接， 第一運算放大器(Ul)的正相輸入端與電阻Rl的一端連接， 電阻Rl的另一端接電源地， 第一運算放大器(Ul)的負相輸入端同時接電阻R2的一端和電阻R3的一端， 電阻R2的另一端接電容Cl的一端， 第一運算放大器(Ul)的雙相電源負極接-12V電源， 第一運算放大器(Ul)的雙相電源正極接12V電源， 電阻R3的另一端同時接第一運算放大器(Ul)的輸出端和電容C2的一端， 電容C2的另一端接電阻R5的一端， 電阻R5的另一端同時接電阻R7的一端和電阻R12的一端； 第一電位器(Pl)的一端通過輸入接口與差動變壓傳感器的次級電壓信號的另端連接， 第一電位器(Pl)的另一端 接電源地， 第一電位器(Pl)的可調(diào)端接第二運算放大器(U2)的正相輸入端， 第二運算放大器(U2)的雙相電源負極接-12V電源， 第二運算放大器(U2)的雙相電源正極接12V電源， 第二運算放大器(U2)的負相輸入端同時接電容Cl的另一端和電阻R4的一端， 電阻R4的另一端接第二運算放大器(U2)的輸出端和電容C3的一端， 電容C3的另一端接電阻R6的一端， 電阻R6的另一端同時接電阻R9的一端和電阻R16的一端； 電阻R7的另一端同時接第一二極管(Dl)的陰極、電阻Rll的一端和第三運算放大器(U3)的負相輸入端， 第一二極管(Dl)的陽極同時接第三運算放大器(U3)的輸出端和第二二極管(D2)的陰極， 第三運算放大器(U3)的正相輸入端接電阻R8的一端， 電阻R8的另一端接電源地， 第二二極管(D2)的陽極同時接電阻Rll的另一端和電阻R13的一端， 電阻R13的另一端同時接電阻R12的另一端、電容C4的一端、電阻R19的一端和第五運算放大器(U5)的負相輸入端， 第五運算放大器(U5)的正相輸入端接電阻R14的一端， 電阻R14的另一端接電源地， 第五運算放大器(U5)的輸出端同時接電阻R19的另一端、電容C4的另一端和電阻R21的一端， 電阻R21的另一端同時接電阻R23的一端和第七運算放大器(U7)的正相輸入端，電阻R23的另一端接電源地， 第七運算放大器(U7)的負相輸入端同時接第七運算放大器(U7)的輸出端和輸出接Π ； 電阻R9的另一端同時接電阻R15的一端、第三二極管(D3)的陰極和第四運算放大器(U4)的負相輸入端， 第三二極管(D3)的陽極同時接第四運算放大器(U4)的輸出端和第四二極管(D4)的陰極， 第四運算放大器(U4)的正相輸入端接電阻RlO的一端， 電阻RlO的另一端接電源地， 第四二極管(D4)的陽極同時接電阻R15的另一端和電阻R17的一端， 電阻R17的另一端同時接電阻R16的另一端、電阻R20的一端、電容C5的一端和第六運算放大器(U6)的負相輸入端， 第六運算放大器(U6 )的正相輸入端接電阻R18的一端， 電阻R18的另一端接電源地， 第六運算放大器(U6)的輸出端同時接電阻R20的另一端、電阻R22的一端和電容C5的另一端， 電阻R22的另一端同時接電阻R24的一端和第八運算放大器(U8)的正相輸入端， 電阻R24的另一端接電源地， 第八運算放大器(U8)的負相輸入端同時接第八運算放大器(U8)的輸出端和第二電位器(P2)的一端， 第二電位器(P2)的可調(diào)端和另一端同時接輸出接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動變壓傳感器的次級信號處理電路，其特征在于--第一運算放大器(U1)、第二運算放大器(U2)、第三運算放大器(U3)和第四運算放大器(U4)均采用型號為LM2902的運算放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動變壓傳感器的次級信號處理電路，其特征在于:第五運算放大器(U5)、第六運算放大器(U6)、第七運算放大器(U7)和第八運算放大器(U8)均采用型號為OPA4277的運算放大器。
【文檔編號】G01D3/036GK103438908SQ201310410396
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】張忠典, 王天祥, 吳來軍, 劉殿寶, 李大用, 薄紅偉, 朱世良 申請人:哈爾濱工業(yè)大學