CN103454952A

CN103454952A - 一种焊缝跟踪传感器的励磁源电路

Info

Publication number: CN103454952A
Application number: CN2013104216142A
Authority: CN
Inventors: 张忠典; 王天祥; 薄红伟; 夏裕俊; 吴来军; 朱世良; 李奇伟; 刘殿宝; 李大用; 齐嵩宇
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2033-09-16
Also published as: CN103454952B

Abstract

一种焊缝跟踪传感器的励磁源电路，涉及电子电路技术领域。本发明解决了现有硬件励磁采用的方波和正弦波的频率和幅值无法调整的问题。本发明所述电路包括单片机电路，键盘电路、微分电路和功率放大电路；单片机电路的幅值控制信号输入端连接键盘电路幅值控制信号输出端，单片机电路的频率控制信号输入端连接键盘电路频率控制信号输出端，单片机电路的正弦信号输出端连接微分电路的正弦信号输入端，微分电路的微分信号输出端连接功率放大电路的微分信号输入端。本发明适用于电子电路技术领域。

Description

一种焊缝跟踪传感器的励磁源电路

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域。

背景技术

常见的差动变压器励磁方式通常为硬件励磁，包括方波励磁和正弦波励磁等。方波励磁时带有高频杂波，变压器需要励磁电流大，功率大，元器件亦发热寿命减小，同时传感器输出信号杂波多，稳定性差；而硬件正弦波励磁克服高频杂波影响，产热小，稳定性好。但硬件励磁只能通过电位器调整励磁信号频率和幅值，使信号频率和幅值不能准确获得。并且不能根据需要智能准确的调整励磁信号频率和幅值，而励磁频率和幅值又与差动变压传感器的灵敏度有很大关系，这就影响焊缝跟踪的准确性，灵敏性等技术指标。

发明内容

本发明为了解决现有硬件励磁采用的方波和正弦波的频率和幅值无法调整的问题，提出了一种焊缝跟踪传感器的励磁源电路。

一种焊缝跟踪传感器的励磁源电路，该电路包括单片机电路，键盘电路、微分电路和功率放大电路；单片机电路的幅值控制信号输入端连接键盘电路幅值控制信号输出端，单片机电路的频率控制信号输入端连接键盘电路频率控制信号输出端，单片机电路的正弦信号输出端连接微分电路的正弦信号输入端，微分电路的微分信号输出端连接功率放大电路的微分信号输入端。

本发明采用单片机输出正弦波，同时通过键盘电路实现对正弦波的幅度与频率的调节，通过微分电路和功率放大电路对正弦波进行调节，最终获得频率和幅值可调整励磁源信号。

附图说明

图1为本发明所述焊缝跟踪传感器的励磁源电路的系统示意图，

图2为具体实施方式二所述的微分电路示意图，

图3为具体实施方式三所述功率放大电路的示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种焊缝跟踪传感器的励磁源电路，该电路包括单片机电路1，键盘电路2、微分电路3和功率放大电路4；单片机电路1的幅值控制信号输入端连接键盘电路2幅值控制信号输出端，单片机电路1的频率控制信号输入端连接键盘电路2频率控制信号输出端，单片机电路1的正弦信号输出端连接微分电路3的正弦信号输入端，微分电路3的微分信号输出端连接功率放大电路4的微分信号输入端。

通过单片机的DA功能和定时器计时输出功能，发送频率可以调整的正弦波。该波形是通过定时器定时，每隔一段时间发送一个数。在一个周期内发送360个数，乘以间隔时间即为发送周期，

智能选择信号波形频率。设置所发数组，数组中元素为一个波形周期的的360个点每个点间隔时间为2.8us，360个数即为1ms，即频率为1k。通过调节间隔时间即可控制波形频率。360个点的数对应着0-3.3V电压的波形，如改变幅值，可使峰值的数字减小，达到减小幅值的目的。单片机的点数4096对应3.3V电压。那么2048就对应1.65V电压，调整数组内数字大小即可调整幅值。

本发明为提高差动变压器焊缝跟踪稳定性、灵敏度和适应性，减小励磁电流，延长元器件寿命，通过硬件部分处理电路正弦波信号幅值可调，并采用功率运算放大器代替三极管推挽输出，减少三极管等元器件的发热量，延长元器件寿命。

同时可以通过计算机或人机界面上即可设置频率和幅值，调节方便，使输出信号波形光滑，频率稳定，可作为差动变压器的励磁源。提高差动变压器焊缝跟踪稳定性、灵敏度和适应性。

具体实施方式二、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种焊缝跟踪传感器的励磁源电路的进一步说明，微分电路2包括一号接口电路CON1、一号电阻R1、二号电阻R2、一号电容C1、二号电容C2、一号运算放大器U1、三号电阻R3、三号电容C3、一号可调电位器P3、四号电容C4、五号电阻R5、五号电容C5、六号电阻R6、二号可调电位器P6、二号运算放大器U2和七号电阻R7；

一号二端接口CON1的1号接口接地，一号二端接口CON1的2号接口连接一号电阻R1的一端，一号电阻R1的另一端同时连接一号运算放大器U1的反相输入端，一号电容C1的一端和二号电阻R2的一端，一号运算放大器U1的同相输入端连接三号电阻R3的一端，三号电阻R3的另一端接地，一号运算放大器U1的双相电源负极同时连接负12V电源和二号电容C2的一端，二号电容C2的另一端接地，一号运算放大器U1的双相电源正极同时连接正12V电源和三号电容C3的一端，三号电容C3的另一端接地，一号运算放大器U1的输出端同时连接一号电容C1的另一端，二号电阻R2的另一端和一号可调电位器P3的固定端，一号可调电位器P3的可调端连接四号电容C4的一端，四号电容C4的另一端连接五号电阻R5的一端，五号电阻R5的另一端同时连接二号运算放大器U2的反相输入端，六号电阻R6的一端和五号电容C5的一端，六号电阻R6的另一端连接二号可调电位器P6的可调端，二号运算放大器U2的同相输入端接地，二号运算放大器U2的输出端同时连接五号电容C5的另一端，二号可调电位器P6的固定端和七号电阻R7的一端，七号电阻R7的另一端为微分电路3的微分信号输出端。

该电路对单片机DA发出波形微分处理电路。单片机DA发出正弦波波形无正负交变，需要经过电容C4部分微分处理后才能满足励磁要求。该电路设计主要选用LM224四路运放放大器芯片。单片机DA发出信号首先从J1端经过电阻R1进入U1A运算放大器2脚输入端，进行反向等比例放大，同时进行滤波。然后1脚输出端输出信号进过微分后进入U1B运算放大器，该微分电路设计可调电位器P3目的为适应不同频率的微分信号。同理反馈电路上设计电位器P6，可根据需要调节放大倍数，防止放大输出饱和。

具体实施方式三、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种焊缝跟踪传感器的励磁源电路的进一步说明，功率放大电路3包括八号电阻R8、三号运算放大器U3、一号极性电容C6、七号电容C7、九号电阻R9、八号电容C8、二号极性电容C9、十号电容C10和二号二端接口CON2；

八号电阻R8的一端为功率放大电路4的微分信号输入端，八号电阻R8的另一端连接三号运算放大器U3的反相输入端，三号运算放大器U3的同相输入端接地，三号运算放大器U3的正向电源端同时连接七号电容C7的一端，一号极性电容C6的正极和正12V电源，七号电容C7的另一端接地，一号极性电容C6的负极接地，三号运算放大器U3的负向电源端同时连接九号电阻R9的一端，八号电容C8的一端，十号电容C10的一端，负12V电源和二号极性电容C9的负极，九号电阻R9的另一端和八号电容C8的另一端同时连接三号运算放大器U3的输出电流控制端，十号电容C10的另一端接地，二号极性电容C9的正极接地，三号运算放大器U3的输出端连接二号二端接口CON2的一号接口，二号二端接口CON2的二号接口接地。

最后U1输出信号经过电阻R7进入功率放大器，再经过2倍反比例放大后，单片机输出电压幅值由原来的的0～3.1V变化为±6V，而频率保持不变为4K。波形光滑，频率稳定，可作为差动变压器的励磁源。

具体实施方式四、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种焊缝跟踪传感器的励磁源电路的进一步说明，一号运算放大器U1和二号运算放大器U2的型号均为LM224。

具体实施方式五、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种焊缝跟踪传感器的励磁源电路的进一步说明，三号运算放大器U3的型号为OPA547。

集成OPA547大功率运放带负载驱动能力强，输出电流大，线性度高，故处理后的信号可满足差动变压器的励磁要求，频率为4K。

Claims

1.一种焊缝跟踪传感器的励磁源电路，其特征在于，该电路包括单片机电路（1）、键盘电路（2）、微分电路（3）和功率放大电路（4）；单片机电路（1）的幅值控制信号输入端连接键盘电路（2）幅值控制信号输出端，单片机电路（1）的频率控制信号输入端连接键盘电路（2）频率控制信号输出端，单片机电路（1）的正弦信号输出端连接微分电路（3）的正弦信号输入端，微分电路（3）的微分信号输出端连接功率放大电路（4）的微分信号输入端。

2.根据权利要求1所述的一种焊缝跟踪传感器的励磁源电路，其特征在于，微分电路（2）包括一号接口电路（CON1）、一号电阻（R1）、二号电阻（R2）、一号电容（C1）、二号电容（C2）、一号运算放大器（U1）、三号电阻（R3）、三号电容（C3）、一号可调电位器（P3）、四号电容（C4）、五号电阻（R5）、五号电容（C5）、六号电阻（R6）、二号可调电位器（P6）、二号运算放大器（U2）和七号电阻（R7）；

一号二端接口（CON1）的1号接口接地，一号二端接口（CON1）的2号接口连接一号电阻（R1）的一端，一号电阻（R1）的另一端同时连接一号运算放大器（U1）的反相输入端，一号电容（C1）的一端和二号电阻（R2）的一端，一号运算放大器（U1）的同相输入端连接三号电阻（R3）的一端，三号电阻（R3）的另一端接地，一号运算放大器（U1）的双相电源负极同时连接负12V电源和二号电容（C2）的一端，二号电容（C2）的另一端接地，一号运算放大器（U1）的双相电源正极同时连接正12V电源和三号电容（C3）的一端，三号电容（C3）的另一端接地，一号运算放大器（U1）的输出端同时连接一号电容（C1）的另一端，二号电阻（R2）的另一端和一号可调电位器（P3）的固定端，一号可调电位器（P3）的可调端连接四号电容（C4）的一端，四号电容（C4）的另一端连接五号电阻（R5）的一端，五号电阻（R5）的另一端同时连接二号运算放大器（U2）的反相输入端，六号电阻（R6）的一端和五号电容（C5）的一端，六号电阻（R6）的另一端连接二号可调电位器（P6）的可调端，二号运算放大器（U2）的同相输入端接地，二号运算放大器（U2）的输出端同时连接五号电容（C5）的另一端，二号可调电位器（P6）的固定端和七号电阻（R7）的一端，七号电阻（R7）的另一端为微分电路（3）的微分信号输出端。

3.根据权利要求1所述的一种焊缝跟踪传感器的励磁源电路，其特征在于，功率放大电路（3）包括八号电阻（R8）、三号运算放大器（U3）、一号极性电容（C6）、七号电容（C7）、九号电阻（R9）、八号电容（C8）、二号极性电容（C9）、十号电容（C10）和二号二端接口（CON2）；

八号电阻（R8）的一端为功率放大电路（4）的微分信号输入端，八号电阻（R8）的另一端连接三号运算放大器（U3）的反相输入端，三号运算放大器（U3）的同相输入端接地，三号运算放大器（U3）的正向电源端同时连接七号电容（C7）的一端，一号极性电容（C6）的正极和正12V电源，七号电容（C7）的另一端接地，一号极性电容（C6）的负极接地，三号运算放大器（U3）的负向电源端同时连接九号电阻（R9）的一端，八号电容（C8）的一端，十号电容（C10）的一端，负12V电源和二号极性电容（C9）的负极，九号电阻（R9）的另一端和八号电容（C8）的另一端同时连接三号运算放大器（U3）的输出电流控制端，十号电容（C10）的另一端接地，二号极性电容（C9）的正极接地，三号运算放大器（U3）的输出端连接二号二端接口（CON2）的一号接口，二号二端接口（CON2）的二号接口接地。

4.根据权利要求2所述的一种焊缝跟踪传感器的励磁源电路，其特征在于，一号运算放大器（U1）和二号运算放大器（U2）的型号均为LM224。

5.根据权利要求3所述的一种焊缝跟踪传感器的励磁源电路，其特征在于，三号运算放大器（U3）的型号为OPA547。