位移傳感器信號(hào)變送裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及信號(hào)變送領(lǐng)域，尤其涉及一種位移傳感器信號(hào)變送裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]與其它位移傳感器相比，角位移傳感器(RVDT)和線位移傳感器(LVDT)有以下優(yōu)點(diǎn):采用非接觸結(jié)構(gòu)，具有無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)噪聲、高靈敏度、高重復(fù)性、高可靠性、無(wú)限分辨率、理論無(wú)限壽命、高頻響應(yīng)性好、輸入輸出隔離。由于其環(huán)境適用性強(qiáng)，這兩種類型的傳感器廣泛應(yīng)用與航空航天，機(jī)械，建筑，紡織，鐵路，煤炭，冶金，塑料，化工以及科研院校等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)。
[0003]LVDT與RVDT傳感器原理和變壓器相似，常用的LVDT及RVDT有“4線制”形式與“5線制”形式2種形式，如圖1、圖2所示。若不將中抽CT引出便形成了 “4線制”位移傳感器，在變壓器原邊兩端施加激勵(lì)信號(hào)后，在匝數(shù)相等的副邊兩部分將會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生相同頻率的交變信號(hào)。當(dāng)傳感器中的鐵芯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，副邊兩部分之間的耦合發(fā)生變化，從而使副邊兩部分的輸出電壓按正弦、余弦變化。當(dāng)鐵芯的零端點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)至中央時(shí)，兩個(gè)副邊所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等。鐵芯的零端點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)離中央位置越遠(yuǎn)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之差越大，輸出與鐵芯零端點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度成比例，從而實(shí)現(xiàn)位移或者角度檢測(cè)。
[0004]由于LVDT與RVDT傳感器輸出為交變信號(hào)，因此常規(guī)的直流信號(hào)測(cè)量設(shè)備不能完成對(duì)LVDT與RVDT傳感器信號(hào)的測(cè)量。市場(chǎng)上有專門用于對(duì)這兩類傳感器進(jìn)行測(cè)量的板卡，但往往價(jià)格高。同樣也有專用于電路設(shè)計(jì)的測(cè)量LVDT與RVDT傳感器的專用芯片，諸如AD598、AD698，但這兩類芯片同樣價(jià)格較高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本公開旨在提供一種通用性強(qiáng)、生產(chǎn)成本低的位移傳感器信號(hào)變送裝置。
[0006]根據(jù)本公開的一方面，提供一種位移傳感器信號(hào)變送裝置。該裝置包括交流信號(hào)隔直差分電路、整流濾波電路組和差分比例運(yùn)算電路；交流信號(hào)隔直差分電路包括電容器Cl至C4、電阻器Rl至R8以及運(yùn)算放大器Ul和U2，其中，電容器Cl和電阻器Rl的串聯(lián)電路的第一端操作地連接位移傳感器的輸出低端，且其第二端連接運(yùn)算放大器Ul的反向輸入端，電阻器R5的兩端分別連接至運(yùn)算放大器Ul的反向輸入端和輸出端，運(yùn)算放大器Ul的輸出端作為交流信號(hào)隔直差分電路的第一輸出端，電容器C2和電阻器R2的串聯(lián)電路的第一端操作地連接位移傳感器的中抽端，且其第二端連接運(yùn)算放大器Ul的正向輸入端，運(yùn)算放大器Ul的正向輸入端經(jīng)由電阻器R6接地，電容器C3和電阻器R3的串聯(lián)電路的第一端操作地連接位移傳感器的中抽端，且其第二端連接運(yùn)算放大器U2的反向輸入端，電阻器R7的兩端分別連接運(yùn)算放大器U2的反向輸入端和輸出端，運(yùn)算放大器U2的輸出端作為交流信號(hào)隔直差分電路的第二輸出端，電容器C4和電阻器R4的串聯(lián)電路的第一端連接位移傳感器的輸出高端，另一端連接運(yùn)算放大器U2的正向接入端，運(yùn)算放大器U2的正向接入端經(jīng)由電阻器R8接地；整流濾波電路組包括第一整流濾波電路和第二整流濾波電路，第一整流濾波電路的輸入端連接交流信號(hào)隔直差分電路的第一輸出端，第二整流濾波電路的輸入端連接交流信號(hào)隔直差分電路的第二輸出端；以及差分比例運(yùn)算電路包括電阻器R9至R12和運(yùn)算放大器U3，電阻器R9連接在整流濾波電路組的第一輸出端和運(yùn)算放大器U3的反向輸入端之間，電阻器RlO連接在整流濾波電路的第二輸出端和運(yùn)算放大器U3的正向輸入端之間，電阻器Rll的兩端分別連接至運(yùn)算放大器U3的反向輸入端和輸出端，運(yùn)算放大器U3的正向輸入端經(jīng)由電阻器R12接地，運(yùn)算放大器U3的輸出端作為差分比例運(yùn)算電路的輸出端。
[0007]根據(jù)本公開的位移傳感器變送裝置設(shè)計(jì)周期短、通用性強(qiáng)、電路簡(jiǎn)單實(shí)用、生產(chǎn)成本低、測(cè)量精度高，能夠?qū)⒕€位移傳感器LVDT與角位移傳感器RVDT的測(cè)量信號(hào)變換為所對(duì)應(yīng)的直流電壓信號(hào)，解決常規(guī)設(shè)備不能采集LVDT與RVDT傳感器信號(hào)的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0008]參照下面結(jié)合附圖對(duì)本公開實(shí)施例的說(shuō)明，會(huì)更加容易地理解本公開的以上和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中，相同的或?qū)?yīng)的技術(shù)特征或部件將采用相同或?qū)?yīng)的附圖標(biāo)記來(lái)表示。
[0009]圖1是示意性示出LVDT傳感器的電路原理圖。
[0010]圖2是示意性示出RVDT傳感器的電路原理圖。
[0011]圖3是示意性示出根據(jù)本公開的信號(hào)變送裝置的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合圖3詳細(xì)描述根據(jù)本公開的位移傳感器信號(hào)變送裝置。
[0013]如圖3所示，根據(jù)本公開的位移傳感器信號(hào)變送裝置包括交流信號(hào)隔直差分電路301、整流濾波電路組302和差分比例運(yùn)算電路303。
[0014]具體地，交流信號(hào)隔直差分電路301包括電容器Cl至C4、電阻器Rl至R8以及運(yùn)算放大器Ul和U2。電容器Cl和電阻器Rl的串聯(lián)電路的第一端操作地連接位移傳感器的輸出低端(L端)，且其第二端連接運(yùn)算放大器Ul的反向輸入端。電阻器R5的兩端分別連接至運(yùn)算放大器Ul的反向輸入端和輸出端，運(yùn)算放大器Ul的輸出端作為交流信號(hào)隔直差分電路的第一輸出端(B端)。電容器C2和電阻器R2的串聯(lián)電路的第一端操作地連接位移傳感器的中抽端，且其第二端連接運(yùn)算放大器Ul的正向輸入端。運(yùn)算放大器Ul的正向輸入端經(jīng)由電阻器R6接地。電容器C3和電阻器R3的串聯(lián)電路的第一端操作地連接位移傳感器的中抽(CT)端，且其第二端連接運(yùn)算放大器U2的反向輸入端。電阻器R7的兩端分別連接運(yùn)算放大器U2的反向輸入端和輸出端，運(yùn)算放大器U2的輸出端作為交流信號(hào)隔直差分電路的第二輸出端(A端)。電容器C4和電阻器R4的串聯(lián)電路的第一端連接位移傳感器的輸出高端(H端)，另一端連接運(yùn)算放大器U2的正向接入端。運(yùn)算放大器U2的正向接入端經(jīng)由電阻器R8接地。
[0015]整流濾波電路組302包括整流濾波電路I和整流濾波電路2。整流濾波電路I的輸入端連接交流信號(hào)隔直差分電路的B輸出端，整流濾波電路2的輸入端連接交流信號(hào)隔直差分電路的A輸出端。整流濾波電路I和2可以用本領(lǐng)域已知的任何整流濾波電路實(shí)現(xiàn)，例如用精密整流濾波電路實(shí)現(xiàn)。
[0016]此外，差分比例運(yùn)算電路包括303電阻器R9至R12和運(yùn)算放大器U3。電阻器R9連接在整流濾波電路組的B輸出端和運(yùn)算放大器U3的反向輸入端之間，電阻器RlO連接在整流濾波電路的A輸出端和運(yùn)算放大器U3的正向輸入端之間。電阻器Rll的兩端分別連接至運(yùn)算放大器U3的反向輸入端和輸出端，運(yùn)算放大器U3的正向輸入端經(jīng)由電阻器R12接地。運(yùn)算放大器U3的輸出端作為差分比例運(yùn)算電路的輸出端Vout。
[0017]下面簡(jiǎn)要描述根據(jù)本公開的變送裝置的工作原理。輸入H、CT及L端分別連接5線制LVDT與RVDT的H、CT及L端，經(jīng)電容隔直以及運(yùn)放差分輸入后分別進(jìn)行整流濾波，以將位移傳感器副邊兩線圈輸出的電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，變換的直流電壓經(jīng)差分比例運(yùn)算電路相減后便得到位移傳感器的測(cè)量位置所對(duì)應(yīng)的直流電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，電路中各電阻器的電阻值可以滿足以下關(guān)系:R1 = R2 = R5 = R6，R3 = R4 = R7 = R8，R9 = RlO =Rll = R12o
[0018]根據(jù)本公開的位移傳感器信號(hào)變送裝置實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、成本低、測(cè)量精度高，能夠代替專用位移傳感器采集板卡完成位移傳感器信號(hào)的直流變送，所使用芯片均為常用低價(jià)格芯片，大大降低了電路生產(chǎn)制造成本。
[0019]以上所述，僅為本公開的具體實(shí)施例，但本公開的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本公開揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本公開的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本公開的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種位移傳感器信號(hào)變送裝置，其特征在于，所述裝置包括交流信號(hào)隔直差分電路、整流濾波電路組和差分比例運(yùn)算電路； 所述交流信號(hào)隔直差分電路包括電容器Cl至C4、電阻器Rl至R8以及運(yùn)算放大器Ul和U2，其中，電容器Cl和電阻器Rl的串聯(lián)電路的第一端操作地連接位移傳感器的輸出低端，且其第二端連接運(yùn)算放大器Ul的反向輸入端，電阻器R5的兩端分別連接至運(yùn)算放大器Ul的反向輸入端和輸出端，所述運(yùn)算放大器Ul的輸出端作為所述交流信號(hào)隔直差分電路的第一輸出端，電容器C2和電阻器R2的串聯(lián)電路的第一端操作地連接位移傳感器的中抽端，且其第二端連接運(yùn)算放大器Ul的正向輸入端，所述運(yùn)算放大器Ul的正向輸入端經(jīng)由電阻器R6接地，電容器C3和電阻器R3的串聯(lián)電路的第一端操作地連接位移傳感器的中抽端，且其第二端連接運(yùn)算放大器U2的反向輸入端，電阻器R7的兩端分別連接運(yùn)算放大器U2的反向輸入端和輸出端，運(yùn)算放大器U2的輸出端作為交流信號(hào)隔直差分電路的第二輸出端，電容器C4和電阻器R4的串聯(lián)電路的第一端連接位移傳感器的輸出高端，另一端連接運(yùn)算放大器U2的正向接入端，運(yùn)算放大器U2的正向接入端經(jīng)由電阻器R8接地； 整流濾波電路組包括第一整流濾波電路和第二整流濾波電路，第一整流濾波電路的輸入端連接所述交流信號(hào)隔直差分電路的第一輸出端，第二整流濾波電路的輸入端連接所述交流信號(hào)隔直差分電路的第二輸出端；以及 所述差分比例運(yùn)算電路包括電阻器R9至R12和運(yùn)算放大器U3，電阻器R9連接在整流濾波電路組的第一輸出端和運(yùn)算放大器U3的反向輸入端之間，電阻器RlO連接在整流濾波電路的第二輸出端和運(yùn)算放大器U3的正向輸入端之間，電阻器Rll的兩端分別連接至運(yùn)算放大器U3的反向輸入端和輸出端，運(yùn)算放大器U3的正向輸入端經(jīng)由電阻器R12接地，運(yùn)算放大器U3的輸出端作為差分比例運(yùn)算電路的輸出端。
【專利摘要】提供一種位移傳感器信號(hào)變送裝置。該裝置包括交流信號(hào)隔直差分電路、整流濾波電路組和差分比例運(yùn)算電路。交流信號(hào)隔直差分電路由電容C1～C4、電阻R1～R8和運(yùn)算放大器U1～U2組成，整流濾波電路組由整流濾波電路1和整流濾波電路2組成，差分比例運(yùn)算電路由電阻R9～R12和運(yùn)算放大器U3組成。根據(jù)本公開的信號(hào)變送裝置采用常規(guī)器件，電路簡(jiǎn)單實(shí)用，設(shè)計(jì)周期短，生產(chǎn)成本低。能夠?qū)⒔俏灰苽鞲衅鱎VDT以及線位移傳感器LVDT信號(hào)變換為較易處理的直流電壓信號(hào)，降低了測(cè)試系統(tǒng)對(duì)專用位移傳感器采集板卡的需求，從而降低了測(cè)試系統(tǒng)成本。
【IPC分類】G01B7/02
【公開號(hào)】CN204854610
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520601224
【發(fā)明人】杜永良, 李寶環(huán)
【申請(qǐng)人】中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年8月11日