專利名稱：單片機(jī)大位移測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測量儀表技術(shù)。
目前水電控制設(shè)備中調(diào)速器是控制電網(wǎng)頻率的重要設(shè)備，而調(diào)速器的頻率-位移特性是通過改變油動機(jī)行程進(jìn)行標(biāo)定。對油動機(jī)行程測量范圍寬(0-200mm)，要求測量精度高達(dá)0.1%。一般國內(nèi)研制的油動機(jī)行程傳感器是差動變壓器式位移傳感器儀表，其主要缺欠是體積大，精度低(1.5級)，而且是模擬量輸出、顯示不直觀。英國研制生產(chǎn)的電容式位移傳感器(GB2128750)為圓柱形結(jié)構(gòu)，這種傳感器主要缺點(diǎn)是初始電容較小，因而靈敏度、分辨率低、且加工工藝較復(fù)雜。
本發(fā)明的目的是為了提高分辨率及測量精度，采用電容-頻率轉(zhuǎn)換電路，由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及顯示，以滿足工藝性能要求。
本發(fā)明的技術(shù)特征是由傳感器部分和電路部分組成。傳感器部分系采用平行板變面積式電容傳感器，電容變化與被測位移量成線性關(guān)系，傳感器電容-頻率轉(zhuǎn)換電路部分是由振蕩器、限幅檢波及跟隨器組成。該線路將變化電容轉(zhuǎn)換為頻率信號，再輸入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及數(shù)字顯示。
附圖解釋

圖1為傳感器結(jié)構(gòu)原理2為電容-頻率轉(zhuǎn)換電路結(jié)合實(shí)施例將本發(fā)明技術(shù)特征加以說明。電容式傳感器結(jié)構(gòu)如圖1所示。它是由二塊固定板電極和一塊滑動板電極組成，每塊固定板兩側(cè)分別鍍有電極A和B，中間金屬滑動極板與被測位移件連接作往復(fù)直線運(yùn)動。為提高傳感器的搞干擾能力，定極板外表面電極B與動極板一起良好接地，而兩個(gè)內(nèi)側(cè)電極A保持等電位，與動極板構(gòu)成傳感器電容Cx1、Cx2，使傳感器初使電容與單固定極板電容增大一倍。因此當(dāng)動極板無位移時(shí)，傳感器初始電容由四個(gè)電容(C01、C02、Cx1、Cx2)并聯(lián)組成，設(shè)計(jì)制作時(shí)應(yīng)滿足條件C01＝C02，而Cx1和Cx2則與動極板插入定極板的深度成正比。圖2系電容一頻率轉(zhuǎn)換電路，該電路由振蕩、限幅檢波及跟隨器組成，振蕩器采用遲滯比較器與RC負(fù)反饋回路構(gòu)成方波發(fā)生器，使變化電容轉(zhuǎn)換成頻率信號，其輸出頻率為f= 1/(2R1C1ln3) 該轉(zhuǎn)換電路頻率變化范圍為40-60KHZ，分辨率可達(dá)100HZ/mm，經(jīng)電容-頻率轉(zhuǎn)換電路后，明顯地提高傳感器的分辨率。然后將所輸出的頻率信號送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及數(shù)字顯示，可以精確地測出被測件的位移大小。
本發(fā)明將電容-頻率轉(zhuǎn)換器電路與傳感器構(gòu)成一體，可大大地減少分布電容，采用單片機(jī)測頻也簡易方便，因而使單片機(jī)大位移測量儀結(jié)構(gòu)簡單、性能精確可靠。
權(quán)利要求
1.一種單片機(jī)大位移測量儀，其特征是由兩塊固定電極板和一塊滑動極板組成的變面積式電容傳感，與電容一頻率轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成一體，通過單片機(jī)測量位移變化量。
2.按照權(quán)利要求1所述的測量儀，其特征是變面積電容傳感器是由兩塊平行定板電極和一塊動板電極組成，其中電容C01＝C02。
3.按照權(quán)利要求1所述的測量儀，其特征是所說變面積電容傳感器中電容Cx1和Cx2與動極板插入定極板深度成正比。
4.按照權(quán)利要求1所述的測量儀，其特征是由電容-頻率轉(zhuǎn)換電路由振蕩器、限幅檢波及限隨器組成。
5.按照權(quán)利要求4所述的測量儀，其特征是電容-頻率轉(zhuǎn)換電路中振蕩器采用遲滯比較器與RC負(fù)反饋回路構(gòu)成的方波發(fā)生器。
全文摘要
一種單片機(jī)大位移測量儀是采用平行板變面積式電容傳感器，通過電容—頻率轉(zhuǎn)換電路，將輸出的頻率信號送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及顯示。該儀器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理、緊湊，工藝性能可靠，不僅測量范圍寬(0-200mm)，而且測量精度高(0.1％)，是一種理想高分辨率大位移測量儀器。該儀器可廣泛用于油動機(jī)行程測量、汽車道路試驗(yàn)及汽車零部件臺架試驗(yàn)以及各種高精度位移測量。
文檔編號G01B7/02GK1041217SQ8910829
公開日1990年4月11日 申請日期1989年11月7日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月7日
發(fā)明者張淑英, 王化祥, 高以仁, 王志杰, 董式菊 申請人:天津大學(xué)