專利名稱：運動部件間的非接觸模擬信號傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及運動部件間的非接觸模擬信號傳輸?shù)难b置，可在運動部件間進行非接觸模擬信號傳輸。
背景技術(shù)：
部件間的數(shù)據(jù)傳輸主要包括能量傳輸、模擬量傳輸和數(shù)字量傳輸三類，如果能在部件之間實現(xiàn)這三類信號的非接觸傳輸，部件就可以實現(xiàn)完全非接觸工作，避免部件的摩擦損耗，使設(shè)備工作更加安全，同時增加設(shè)備的工作壽命。關(guān)于非接觸能量傳輸問題，中國專利申請《諧振跟蹤式非接觸供電裝置及供電方法》(公開號101834473A)提出了供電裝置及方法，解決了非接觸電能傳輸問題，使得無線電能傳輸成為可能，在大功率能量傳輸上取得了突破。現(xiàn)有的用于非接觸數(shù)字量傳輸?shù)姆绞街饕詿o線射頻傳輸和光傳輸兩種技術(shù)手段為主，已取得大量的成果并有商業(yè)產(chǎn)品問世?，F(xiàn)有的用于非接觸結(jié)構(gòu)模擬信號傳輸?shù)姆椒ㄖ饕袃煞N，一種是通過滑環(huán)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)并沒有實現(xiàn)真正的非接觸傳輸；另一種是通過微處理器及AD完成對模擬信號的量化采樣，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳輸，后經(jīng)過DA輸出模擬信號，這種裝置可以實現(xiàn)模擬信號的非接觸傳輸，但是依然存在以下缺陷I、使用了微處理器，面對復(fù)雜電磁環(huán)境時，容易造成死機的問題，致使傳輸錯誤或者中斷，可靠性差，而且成本高；2、使用DA輸出模擬信號，輸出波形有階梯，不是平滑的模擬信號，造成模擬信號的失真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有裝置的不足，提出一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、易于實現(xiàn)的運動部件間的非接觸模擬信號傳輸裝置，提高模擬信號傳輸?shù)木?。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明運動部件間的非接觸模擬信號傳輸裝置，其特征在于包括Sigma-delta調(diào)制器、兩組非接觸耦合電容、兩組積分器、減法器、可控增益放大器、兩個比較器、解調(diào)器和RS觸發(fā)器；所述Sigma-delta調(diào)制器，用于對輸入的模擬信號A進行調(diào)制，輸出兩路差分的數(shù)據(jù)流Ip I2，第一路數(shù)據(jù)流I1經(jīng)過第一組耦合電容，輸出耦合信號通過第一組積分器積分運算后輸入到減法器的正輸入端；第二路數(shù)據(jù)流I2經(jīng)過第二組耦合電容，輸出耦合信號通過第二組積分器積分運算后輸入到減法器的負輸入端；所述減法器，用于完成對兩路差分信號的相減運算，輸出差值信號給可控增益放大器，可控增益放大器對該差值信號進行調(diào)整后，同時輸入到正向比較器和負向比較器；所述正向比較器，用于將減法器輸出信號中的正向單脈沖信號與設(shè)定的正門限電壓U1進行比較，在輸入信號由0到I的跳變時刻，輸出一個方波脈沖給RS觸發(fā)器，其中U1取值不超過減法器輸出的差值信號的正向峰值的二分之一；所述負向比較器，用于將減法器輸出信號中的負向單脈沖信號與設(shè)定的負門限電壓U2進行比較，在輸入信號由I到O的跳變時刻，輸出一個方波脈沖給RS觸發(fā)器，其中U2^U1 ；所述RS觸發(fā)器，用于在上述兩個比較器輸出的方波脈沖信號的觸發(fā)下，產(chǎn)生與第一路數(shù)據(jù)流I1 一致的數(shù)據(jù)流I8輸入到解調(diào)器；所述解調(diào)器，用于將數(shù)據(jù)流I8解調(diào)成與從Sigma-delta調(diào)制器輸入的模擬信號&一致的模擬信號上述運動部件間的非接觸模擬信號傳輸裝置，其特征在于所述的Sigma-delta調(diào)
制器包括一個比較器、一個D觸發(fā)器、一個振蕩器、一個減法器和一個積分器；比較器的正輸入端輸入模擬信號fo，輸出端輸出采樣信號Itl,該采樣信號通過D觸發(fā)器量化為兩路差分數(shù)據(jù)流I1和I2，分別輸出到兩組耦合電容，同時第一路數(shù)據(jù)流I1輸入到減法器與基準電壓U0=2. 5V相減之后，輸出的差值信號通過積分器完成D/A轉(zhuǎn)化，輸出的模擬信號f2再反饋到比較器的負輸入端，振蕩器輸出信號輸入到D觸發(fā)器的時鐘輸入端。上述運動部件間的非接觸模擬信號傳輸裝置，其特征在于所述的兩組非接觸耦合電容均由兩個電容極板組成，并安裝在外部的兩個運動部件A、B上，即第一組非接觸耦合電容由兩個電容極板H1和H3構(gòu)成，兩個電容極板H1和H3分別安裝在外部的部件A和部件B上，沿部件左右滑動；第二組非接觸耦合電容由兩個電容極板H2和H4構(gòu)成，兩個電容極板H2和H4分別安裝在外部的部件A和部件B上，沿部件左右滑動。上述運動部件間的非接觸模擬信號傳輸裝置，其特征在于所述的減法器由一個運算放大器V1和四個電阻Rp R2, R3、R4組成，數(shù)據(jù)流I1通過第三電阻R3輸入到運算放大器V1的正輸入端，第四電阻R4—端接運算放大器V1的正輸入端，另一端接地，基準電壓U0 =2. 5V通過第一電阻R1輸入到運算放大器V1的負輸入端，在運算放大器V1的輸出端通過第二電阻R2反饋到運算放大器V1的負輸入端，其中四個電阻滿足關(guān)系式
權(quán)利要求
1.一種運動部件間的非接觸模擬信號傳輸裝置，其特征在于包括Sigma-delta調(diào)制器(101)、兩組非接觸耦合電容(102AU02B)、兩組積分器(103AU03B)、減法器(104)、可控增益放大器(105)、兩個比較器(106、107)、解調(diào)器(109)和RS觸發(fā)器(108)； 所述Sigma-delta調(diào)制器(101 )，用于對輸入的模擬信號&進行調(diào)制，輸出兩路差分的數(shù)據(jù)流I1U2，第一路數(shù)據(jù)流I1經(jīng)過第一組耦合電容(102A)，輸出耦合信號通過第一組積分器(103A)積分運算后輸入到減法器(104)的正輸入端；第二路數(shù)據(jù)流I2經(jīng)過第二組耦合電容(102B)，輸出耦合信號通過第二組積分器(103B)積分運算后輸入到減法器(104)的負輸入端; 所述減法器(104)，用于完成對兩路差分信號的相減運算，輸出差值信號給可控增益放大器(105)，可控增益放大器(105)對該差值信號進行調(diào)整后，同時輸入到正向比較器(106)和負向比較器(107)； 所述正向比較器(106)，用于將可控增益放大器(105)輸出信號中的正向單脈沖信號與設(shè)定的正門限電壓U1進行比較，在輸入信號由0到I的跳變時刻，輸出一個方波脈沖給RS觸發(fā)器，其中U1取值不超過減法器(104)輸出的差值信號的正向峰值的二分之一； 所述負向比較器(107)，用于將可控增益放大器(105)輸出信號中的負向單脈沖信號與設(shè)定的負門限電壓U2進行比較，在輸入信號由I到0的跳變時刻，輸出一個方波脈沖給RS觸發(fā)器，其中U2=-U1 ； 所述RS觸發(fā)器(108)，用于在上述兩個比較器輸出的方波脈沖信號的觸發(fā)下，產(chǎn)生與第一路數(shù)據(jù)流I1 一致的數(shù)據(jù)流I8輸入到解調(diào)器(109)； 所述解調(diào)器(109)，用于將數(shù)據(jù)流I8解調(diào)成與從Sigma-delta調(diào)制器(101)輸入的模擬信號& 一致的模擬信號f\。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的運動部件間的非接觸模擬信號傳輸裝置，其特征在于Sigma-delta調(diào)制器(101)包括一個比較器(201)、一個D觸發(fā)器(202)、一個振蕩器(203)、一個減法器(204)和一個積分器(205);比較器(201)的正輸入端輸入模擬信號f。，輸出端輸出采樣信號Itl,該采樣信號通過D觸發(fā)器(202)量化為兩路差分數(shù)據(jù)流I1和I2，分別輸出到兩組耦合電容(102AU02B)，同時第一路數(shù)據(jù)流I1輸入到減法器(204)與基準電壓Utl = 2. 5V相減之后，輸出的差值信號通過積分器(205)完成D/A轉(zhuǎn)化，輸出的模擬信號4再反饋到比較器(201)的負輸入端，振蕩器(203)輸出信號輸入到D觸發(fā)器(202)的時鐘輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的運動部件間的非接觸模擬信號傳輸裝置，其特征在于兩組非接觸耦合電容(102AU02B)均由兩個電容極板組成，并安裝在外部的兩個運動部件A、B上，即第一組非接觸耦合電容(102A)由兩個電容極板H1和H3構(gòu)成，兩個電容極板H1和H3分別安裝在外部的部件A和部件B上，沿部件左右滑動；第二組非接觸耦合電容(102B)由兩個電容極板H2和H4構(gòu)成，兩個電容極板H2和H4分別安裝在外部的部件A和部件B上，沿部件左右滑動。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的運動部件間的非接觸模擬信號傳輸裝置，其特征在于Sigma-delta調(diào)制器(101)與兩組耦合電容(102A、102B)的連接，和兩組耦合電容(102A、102B)與兩組積分器(103AU03B)的連接，均采用屏蔽線連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的運動部件間的非接觸模擬信號傳輸裝置，其特征在于減法器(204)由一個運算放大器V1和四個電阻Rp R2, R3、R4組成，數(shù)據(jù)流I1通過第三電阻R3輸入到運算放大器V1的正輸入端，第四電阻R4的一端接運算放大器V1的正輸入端，另一端接地，基準電壓Utl = 2. 5V通過第一電阻R1輸入到運算放大器V1的負輸入端，在運算放大器V1的輸出端通過第二電阻R2反饋到運算放大器V1的負輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的運動部件間的非接觸模擬信號傳輸裝置，其特征在于四個電阻Rp R2、R3> R4滿足如下關(guān)系式
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于運動部件間的非接觸模擬信號傳輸裝置，主要解決現(xiàn)有裝置傳輸模擬信號失真、抗干擾能力差的問題；其包括Sigma-delta調(diào)制器(101)、兩組耦合電容(102A.102B)、兩組積分器(103A.103B)、減法器(104)，可控增益放大器(105)、兩個比較器(106.107)、RS觸發(fā)器(108)及解調(diào)器(109)；Sigma-delta調(diào)制器對輸入信號f0進行調(diào)制，輸出兩路差分數(shù)據(jù)流，分別輸入到兩組耦合電容進行耦合，兩組積分器、減法器和可控增益放大器構(gòu)成差分電荷放大器，對數(shù)據(jù)流進行提取與放大，放大后的數(shù)據(jù)流通過兩個比較器，輸出兩路方波脈沖到RS觸發(fā)器，RS觸發(fā)器在兩路方波脈沖的觸發(fā)下輸出最終數(shù)據(jù)流，解調(diào)器對該數(shù)據(jù)流進行解調(diào)，輸出與f0一致的模擬信號f1。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、信號傳輸精度高的優(yōu)點。
文檔編號H03K19/00GK102780481SQ201210245520
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者劉彥明, 史軍剛, 李小平, 石強, 謝楷, 黎劍兵 申請人:西安電子科技大學(xué)