CN102946234B - 一种用于纱线张力检测的高精度放大电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于纱线张力检测的高精度放大电路，现有技术中电位器精度不高，长时间工作后张力检测结果会出现较大偏差，使得纱线的质量变差，本发明包括双抽头数控电位器、N沟道场效应管Q1、MCU、线性霍尔传感器、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一电阻R1和第二电阻R2；本发明在正常工作过程中每一分钟自动进行一次偏置电压调节和放大倍数调节，从而确保放大电路长时间工作时输出失调电压为零，且输出电压的幅值保持在后级AD转换器基准电压源的一半至2/3之间。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于纱线张力检测的高精度放大电路，主要用于纺织机械上纱线张力检测，属于纺织电子领域。
背景技术
纱线张力检测的高精度放大电路作为纺织工纱线张力检测产过程中一个重要的传感器，有着非常重要的作用。纱线张力的平衡与稳定直接关系到产品的质量、生产效率以及后续加工的顺利进行。实际生产过程中纱线张力检测的高精度放大电路是二十四小时工作的，工作温度也在时刻发生变化，会出现零漂和温漂等。不同的纱线在设定的纱线张力的范围也不一样，所以需要纱线张力检测的高精度放大电路能自动调整放大倍数使得后级电路能够顺利处理。现有的张力传感器放大倍数和零点调节是使用电位器，调节过程需要手工参与，且电位器精度不高，长时间工作的情况下会出现张力检测结果偏差变大的，使得纱线的质量变差。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供一种用于纱线张力检测的高精度放大电路。
本发明包括双抽头数控电位器、N沟道场效应管Q1、MCU、线性霍尔传感器、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2；
所述的双抽头数控电位器为SPI接口，内含两个可调电阻，两个电阻的阻值都为100KΩ。
所述的MCU的第25脚与N沟道场效应管Q1栅极连接，MCU上的第20脚与双抽头数控电位器的CS脚连接，MCU上的第21脚与双抽头数控电位器的SCK脚连接，MCU上的第23脚与双抽头数控电位器的SI脚连接，双抽头数控电位器的PA0脚与线性霍尔传感器的VI输出端连接，双抽头数控电位器的PWO脚、PB0脚与N沟道场效应管Q1的漏极、第一电阻R1的一端连接，双抽头数控电位器的PA1脚接+5V电压，双抽头数控电位器的PW1脚与第一运算放大器U1的同向输入端连接，双抽头数控电位器的PB1脚接-5V电压，第一运算放大器U1的正供电端接+12V电压，第一运算放大器U1的负供电端接－12V电压，N沟道场效应管Q1的源极接地，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端、第二运算放大器U2的反向输入端连接，第二电阻R2的另一端与第二运算放大器U2的输出端连接并作为电压输出端VO，电压输出端VO与电压采样端口连接，第二运算放大器U2的正供电端接+12V电压，第二运算放大器U2的负供电端接－12V电压，第一运算放大器U1的反向输入端与第一运算放大器的输出端、第二运算放大器U2的同向输入端连接。
所述的N沟道场效应管Q1的导通内阻低于0.7mΩ；
所述的MCU的型号为STM32F103RBT6。
本发明的有益效果：具有调节过程智能化和精度高，长时间工作稳定性高，电路结构简单，电路维护简单，成本低廉，温度湿度对电路的影响小。
附图说明
图1是本发明的电路图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种用于纱线张力检测的高精度放大电路包括双抽头数控电位器（MCP42100）、运算放大器电路、N沟道场效应管Q1(STS19N3LLH6)、MCU（STM32F103RBT6）和线性霍尔传感器(SS495A)。
所述的运算放大器电路包括第一运算放大器U1(NE5534)、第二运算放大器U2(NE5534)、第一电阻R1(1KΩ)、第二电阻R2(100KΩ)；
MCU的25脚与N沟道场效应管Q1栅极连接，MCU上的20脚与双抽头数控电位器的CS脚连接，MCU上的21脚与双抽头数控电位器的SCK脚连接，MCU上的23脚与双抽头数控电位器的SI脚连接，双抽头数控电位器的PA0脚与线性霍尔传感器的VI输出端连接，双抽头数控电位器的PWO脚、PB0脚与N沟道场效应管Q1的漏极、第一电阻R1的一端连接，双抽头数控电位器的PA1脚接+5V电压，双抽头数控电位器的PW1脚与第一运算放大器U1的同向输入端连接，双抽头数控电位器的PB1脚接-5V电压，第一运算放大器U1的正电压端接+12V电压，第一运算放大器U1的负电压端接－12V电压，N沟道场效应管Q1的源极接地，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端、第二运算放大器U2的反向输入端连接，第二电阻R2的另一端与第二运算放大器U2的输出端连接并作为电压输出端VO，电压输出端VO与电压采样端口连接，第二运算放大器U2的正电压端接+12V电压，第二运算放大器U2的负电压端接－12V电压，第一运算放大器U1的反向输入端与第一运算放大器的输出端、第二运算放大器U2的同向输入端连接。
本发明通过置高MCU的25脚，使N沟道场效应管Q1导通，使得第二运算放大器U2的反相输入端接地,再控制MCU的20、21、23脚，调节第二可调电阻R4，第二可调电阻R4的阻值变化引起第一运算放大器U1的正输入端的电压改变，使第二运算放大器U2的正输入端的电压改变，从而实现张力传感器放大电路的偏置调节，可调电阻R4的分压比变大则传感器放大电路的偏置电压越大，第二可调电阻R4的分压比变大则传感器放小电路的偏置电压越小，整个过程称之为张力传感器放大电路的偏置自动调节。本发明通过置低MCU的25脚，使N沟道场效应管Q1关断，使得线性霍尔传感器的信号能够送到第二运算放大器U2的反相输入端，再控制外部输入的20、21、23脚，调节第一可调电阻R3，第一可调电阻R3阻值的变化使得运算放大器U2的反向放大的倍数改变，从而实现张力传感器放大电路的放大倍数的调节，第二可调电阻R4的阻值越大第二运算放大器U2的反向放大倍数越小，第二可调电阻R4的阻值越小第二运算放大器U2的反向放大倍数越大，整个过程称之为张力传感器放大电路的放大倍数的自动调节。张力传感器放大电路在正常使用的过程中，每一分钟进行一次张力传感器放大电路的偏置自动调节，确保当运算放大器U2的反向输入信号为零时，使第二运算放大器U2的输出电压为零，从而实现放大电路的自动调零；再进行张力传感器放大电路的放大倍数的自动调节，使第二运算放大器U2的输出电压为AD转换器电压基准源的一半到三分之二之间，从而使放大电路的输出电压范围最优。从上分析可看出，整个调节过程由单片机通过程序自动完成，且放大电路的精度主要由数控电位器的抽头数所决定。
Claims (3)
1.一种用于纱线张力检测的高精度放大电路，包括双抽头数控电位器、N沟道场效应管Q1、MCU、线性霍尔传感器、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2；
所述的MCU的第25脚与N沟道场效应管Q1栅极连接，MCU上的第20脚与双抽头数控电位器的CS脚连接，MCU上的第21脚与双抽头数控电位器的SCK脚连接，MCU上的第23脚与双抽头数控电位器的SI脚连接，双抽头数控电位器的PA0脚与线性霍尔传感器的VI输出端连接，双抽头数控电位器的PWO脚、PB0脚与N沟道场效应管Q1的漏极、第一电阻R1的一端连接，双抽头数控电位器的PA1脚接+5V电压，双抽头数控电位器的PW1脚与第一运算放大器U1的同向输入端连接，双抽头数控电位器的PB1脚接-5V电压，第一运算放大器U1的正供电端接+12V电压，第一运算放大器U1的负供电端接－12V电压，N沟道场效应管Q1的源极接地，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端、第二运算放大器U2的反向输入端连接，第二电阻R2的另一端与第二运算放大器U2的输出端连接并作为电压输出端VO，电压输出端VO与电压采样端口连接，第二运算放大器U2的正供电端接+12V电压，第二运算放大器U2的负供电端接－12V电压，第一运算放大器U1的反向输入端与第一运算放大器的输出端、第二运算放大器U2的同向输入端连接，第一运算放大器的输出端与第二运算放大器U2的同向输入端连接；所述的双抽头数控电位器为SPI接口，内含两个可调电阻，两个电阻的阻值都为100KΩ。
2.根据权利要求1所述的一种用于纱线张力检测的高精度放大电路，其特征在于：所述的N沟道场效应管Q1的导通内阻低于0.7mΩ。
3.根据权利要求1所述的一种用于纱线张力检测的高精度放大电路，其特征在于：所述的MCU的型号为STM32F103RBT6。
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