CN110160678A - 用于磁弹性传感器的功率放大电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于磁弹性传感器的功率放大电路，330Hz正弦波输出通过运算放大器的输出再经过功率三极管电路的放大，形成传感器励磁大电流输出给传感器，通过与负载传感器串联的变压器采样传感器输入电压波形，通过与负载传感器串联的电阻采样传感器输入电流，两路采样信号与输入的330Hz正弦波叠加后再次进入到运算放大器的输入端，形成电流、电压波形反馈闭环控制，保证形成的传感器励磁大电流稳定。电路既能输出恒定的电流，又能保证电压波形不失真。保证了磁弹性传感器测试的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种功率放大电路，特别涉及一种用于磁弹性传感器的功率放大电路。
背景技术
压磁式传感器是一种用于测量力的传感器，其基本原理建立在压磁效应的基础之上,当这种传感器受到机械力F产生弹性应力σ或残余应力作用时，机械力的变化转换成传感器导磁体的导磁率μ变化，也就是引起磁路磁阻Rm的变化，经测量电路处理后输出电压V信号，其一系列变换可以表示成F→σ→μ→Rm→V。压磁式传感器把力这样的非电量变换成电量，所以也可以把压磁式传感器叫做磁弹性变换器，在日本称其为磁应变计。压磁式传感器具有输出功率大、信号强、构造简单、结构牢靠、成本低便于制造等优点，其工作可靠，能在恶劣的工况条件下可靠使用。
压磁式传感器由许多片大小相同的硅钢片层叠构成，中间的四个孔交叉穿绕导线，形成空间上正交的两组线圈，将一次线圈接入交流励磁电流，一次线圈和二次线圈在无外力加载的状况下，其电磁耦合为零。当传感器受力时，磁力线被扭曲变形与二次绕组线圈交链，二次线圈中感应出的电压与受力值成线性关系。传感器一次线圈的励磁电流要恒定，且数值较大使传感器工作在磁路饱和的状态，励磁电流为330Hz，通过功率放大器放大后接入传感器的一次线圈。
当磁路饱和后，其电流的波形不再是正弦波，而是包含多次谐波的尖峰状。为保持励磁电流的恒定，必须在功率放大电路中采用电流闭环形成深度反馈，由于电流波形畸变严重，如果只有反馈的电流信号与输入的正弦波信号叠加，则功率放大电路输出的电压波形也会严重失真，造成传感器发热，且测量效果变差。
发明内容
本发明是针对压磁式传感器中传感器一次线圈的励磁电流稳定控制的问题，提出了一种用于磁弹性传感器的功率放大电路，对功率放大电路输出的波形进行闭环控制，通过连接在功率三极管处的变压器形成电压波形反馈，保证励磁电流波形稳定。
本发明的技术方案为：一种用于磁弹性传感器的功率放大电路，包括运算放大器、功率三极管电路、电流反馈电路、电压波形反馈电路；330Hz正弦波输出通过运算放大器的输出再经过功率三极管电路的放大，形成传感器励磁大电流输出给传感器，通过与负载传感器串联的变压器采样传感器输入电压波形，通过与负载传感器串联的电阻采样传感器输入电流，两路采样信号与输入的330Hz正弦波叠加后再次进入到运算放大器的输入端，形成电流、电压波形反馈闭环控制，保证形成的传感器励磁大电流稳定。
所述功率三极管电路的输出、运算放大器的输出和变压器初级的一端相连通，变压器初级的另一端接负载传感器输入；变压器次级线圈一端与反馈电阻R15相连，反馈电阻R15将信号返回330Hz正弦波，变压器次级线圈另一端接地。
本发明的有益效果在于：本发明用于磁弹性传感器的功率放大电路，电路既能输出恒定的电流，又能保证电压波形不失真。保证测试电路中励磁电流的稳定，从而保证测量的准确性。此类测力传感器广泛应用于冶金、造纸等行业，是板材轧制力、带料张力测量控制系统中的关键部件。
附图说明
图1为本发明用于磁弹性传感器的功率放大电路结构示意图；
图2为本发明用于磁弹性传感器的功率放大电路实施电路图。
具体实施方式
如图1所示用于磁弹性传感器的功率放大电路结构示意图，电路包括运算放大器、功率三极管电路、电流反馈电路、电压波形反馈电路。输入的330Hz正弦波输出通过运算放大器再经过功率三极管电路的放大，形成传感器励磁大电流输出给传感器，通过与负载传感器串联的变压器采样传感器输入电压波形，通过与负载传感器串联的电阻采样传感器输入电流，两路采样信号与输入的330Hz正弦波叠加后再次进入到运算放大器的输入端，形成电流、电压波形反馈闭环控制，使功率放大电路既能输出恒定的电流，又能保证电压波形不失真。
如图2所示实施电路图，电阻R20为330Hz正弦波信号输入电阻，一端接330Hz正弦波信号输出，一端接电阻R1和电阻R15，电阻R15是电压波形采样的反馈输入电阻，电阻R1是电流采样的反馈输入电阻。电阻R16是电流采样电阻，用于采样电流进行反馈，一端与负载传感器输入相连，另一端接地，R16上采样的信号通过电阻R2和电容C1串联接地组成的滤波电路，电阻R2和电容C1串联连接点接电阻R1。变压器T1是电压波形采样元件，其初级线圈一端接串联的功率三极管V5和V6连接点，串联的功率三极管V5和V6组成功率三极管电路，初级线圈另一端接负载传感器输入，其次级线圈一端与反馈电阻R15相连，另一端接地。电阻R20、R1、R15连接点连接运算放大器A3的反相输入端2，A3的同相输入端接地。三极管V3的集电极与V5的基极相连通，V3的发射极与V5的集电极相连通，V3是V5的推动级。三极管V4的发射极与V6的基极相连通，V4的集电极与V6的集电极相连通，V4是V6的推动级。三极管V5的发射极与V6的集电极、运算放大器A3的输出端口和变压器T1初级的一端相连通。R6、稳压管V9、R18、三级管V1、二极管V7、R4构成运算放大器A3正电源的控制线路，R8、稳压管V10、R5、二级管V8、三极管V2、R7构成运算放大器A3负电源的控制线路，确保运算放大器稳定工作。
Claims (2)
1.一种用于磁弹性传感器的功率放大电路，其特征在于，包括运算放大器、功率三极管电路、电流反馈电路、电压波形反馈电路；330Hz正弦波输出通过运算放大器后再经过功率三极管电路的放大，形成传感器励磁大电流输出给传感器，通过与负载传感器串联的变压器采样传感器输入电压波形，通过与负载传感器串联的电阻采样传感器输入电流，两路采样信号与输入的330Hz正弦波叠加后再次进入到运算放大器的输入端，形成电流、电压波形反馈闭环控制，保证形成的传感器励磁大电流稳定。
2.根据权利要求1所述用于磁弹性传感器的功率放大电路，其特征在于，所述功率三极管电路的输出、运算放大器的输出和变压器初级的一端相连通，变压器初级的另一端接负载传感器输入；变压器次级线圈一端与反馈电阻R15相连，反馈电阻R15将信号返回330Hz正弦波，变压器次级线圈另一端接地。
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