CN116344133A - 一种等效替换电位器的非接触电位器及替换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种等效替换电位器的非接触电位器及替换方法，包括：一用以供一电位器接入的供电端，供电端提供一第一供电电压；一升压模块，连接供电端，用以将供电端提供的第一供电电压升压至非接触电位器的后级信号处理模块所需的工作电压幅度。有益效果：本发明通过升压模块将原先适用于电位器的供电端提供的第一供电电压升压至非接触电位器的后级信号处理模块所需的工作电压幅度，无需改造供电端电路即可直接升级至非接触电位器。
Description
技术领域
本发明涉及电子元器件技术领域，尤其涉及一种等效替换电位器的非接触电位器及替换方法。
背景技术
电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件，广泛应用于自动化设备、工程车辆、仪器、船舶、机械设备等领域中，用于调节位置、速度、方向、温度、流量、压力等各种变量，或用于反馈位置信息。电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。电位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可视作一可变电阻器，以获得与输入电压(外加电压)成一定关系的输出电压。如图1所示的电位器应用电路中，电位器的输入端连接电源供电端，电源供电端用以提供10V电压，电位器的输出端用以输出幅度为0～10V的输出电压。
非接触电位器作为电位器的升级产品，在寿命、信号多样性、耐恶劣环境等方面存在优势。相比现有的电位器的电气工作电路，非接触电位器的工作电源的电压要大于电位器的工作电压，因此，原使用电位器的用户在升级使用非接触电位器时，无法直接替换升级，需要对原先布局的供电端供电电压进行改造或者另外增加一路供电端后，再替换使用非接触电位器，导致升级困难、不便；并且，当用户由于某些原因无法改变供电电压时，难以实现替换升级的目的。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种等效替换电位器的非接触电位器及替换方法，解决非接触电位器的供电电压必须高于其输出电压的最大幅度的问题，实现非接触电位器10V供电，0～10V输出，使用非接触电位器实现对电位器的直接替换。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：
一种等效替换电位器的非接触电位器，包括：
一用以供一电位器接入的供电端，所述供电端提供一第一供电电压；
一升压模块，连接所述供电端，用以将所述供电端提供的所述第一供电电压升压至所述非接触电位器的后级信号处理模块所需的工作电压幅度。
优选地，所述升压模块包括：
一储能元件，所述储能元件的一端连接所述供电端，所述储能元件的另一端通过一开关组件连接所述后级信号处理模块；
一开关型升压芯片，所述开关型升压芯片的输入端口和开关控制端口并联连接于所述储能元件的两端，所述开关型升压芯片的使能端口通过一RC串联网络连接所述输入端口，所述开关型升压芯片的反馈端口用以接收所述升压模块的输出电压的反馈信号，所述开关控制端口用以根据所述反馈信号输出一开关控制信号至所述开关组件。
优选地，所述反馈信号通过一电阻分压电路产生，所述电阻分压电路包括至少两个分压电阻，所述至少两个分压电阻串联地连接于所述升压模块的输出端与接地端之间，所述反馈信号自其中两个分压电阻之间的分压节点引出。
优选地，所述开关型升压芯片的所述输入端口和所述供电端和之间串接有一防反接二极管。
优选地，所述开关型升压芯片的所述输入端口和接地端之间串接有一过压保护支路。
优选地，所述RC串联网络分别包括串联连接的一电阻和一电容，所述电容的一端通过所述电阻连接所述使能端口，所述电容的另一端连接接地端。
优选地，所述后级信号处理模块包括：
一传感器单元，用以检测所述非接触电位器中磁钢移动所产生的磁场强度变化，并将所述磁场强度变化转成一转动角度以及与所述转动角度对应的检测电压；
一信号转换单元，连接所述传感器单元，用以将所述检测电压转换为所述非接触电位器的对外输出的一第二预设电压幅度。
优选地，所述第一供电电压为10V。
优选地，所述后级信号处理模块所需的工作电压幅度为15V。
本发明还提供一种等效替换电位器的非接触电位器的替换方法，应用于如上述的等效替换电位器的非接触电位器中，包括：
提供一用以供一电位器接入的供电端，所述供电端提供一第一供电电压；
将所述非接触电位器接入所述供电端，所述非接触电位器的升压模块将所述供电端提供的所述第一供电电压升压至所述非接触电位器的后级信号处理模块所需的工作电压幅度。
本发明技术方案的优点或有益效果在于：
本发明通过升压模块将原先适用于电位器的供电端提供的第一供电电压升压至非接触电位器的后级信号处理模块所需的工作电压幅度，无需改造供电端电路即可直接升级至非接触电位器。
附图说明
图1为现有技术中，电位器的示意图；
图2为本发明较佳实施例中，等效替换电位器的非接触电位器的电路图；
图3为本发明较佳实施例中，等效替换电位器的非接触电位器的替换方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
参见图2，本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种等效替换电位器的非接触电位器，包括：
一用以供一电位器接入的供电端，供电端提供一第一供电电压，第一供端电压为10V；
一升压模块1，连接供电端，用以将供电端提供的第一供电电压升压至非接触电位器的后级信号处理模块所需的工作电压幅度。
具体的，针对现有的已布设好电位器由于其供电电压与非接触电位器的后级信号处理模块的电路工作电压幅度不同，导致无法直接将电位器替换升级为非接触电位器的问题。本发明实施例提供的非接触电位器中，设置升压模块1，通过升压模块1将原先适用于电位器的供电端提供的第一供电电压升压至非接触电位器的后级信号处理模块所需的工作电压幅度，无需改造供电端电路即可直接升级至非接触电位器。
作为优选的实施方式，其中，如图2所示，升压模块1包括：
一储能元件L，储能元件L的一端连接供电端，储能元件L的另一端通过一开关组件连接后级信号处理模块；
一开关型升压芯片U3，开关型升压芯片U3的输入端口和开关控制端口并联连接于储能元件L的两端，开关型升压芯片U3的使能端口通过一RC串联网络连接输入端口，开关型升压芯片U3的反馈端口用以接收升压模块1的输出电压的反馈信号，开关控制端口用以根据反馈信号输出一开关控制信号至开关组件。
进一步的，开关组件可采用快恢复二极管D3实现，在开关型升压芯片U3的控制下，储能元件L1交替进行充电过和放电过程。
进一步的，升压模块1还包括：储能电容C1，连接于开关组件输出端和接地端之间，用以在开关组件导通时，储能元件L1通过开关组件对储能电容C1进行充电。
作为优选的实施方式，其中，反馈信号通过一电阻分压电路产生，电阻分压电路包括至少两个分压电阻，至少两个分压电阻串联地连接于升压模块1的输出端与接地端之间，反馈信号自其中两个分压电阻之间的分压节点引出。
具体的，在本实施例中，分压电阻至少包括两个，通过电阻分压电路的分压电阻对升压模块1的输出电压进行分压处理，形成一反馈信号，开关型升压芯片U3的反馈端口接收反馈信号，并将反馈信号与内部基准电压进行比较，从而调整储能元件L1的通断时间，控制升压模块1的输出电压在要求的幅度。作为举例而非限定，本实施例中，电阻分压电路由分压电阻R6和R7组成，通过分压电阻R6和R7对升压模块1的输出电压进行分压，自分压电阻R6和R7之间的分压节点输出上述反馈信号。
作为优选的实施方式，其中，开关型升压芯片的输入端口和供电端和之间串接有一防反接二极管D1。
具体的，在本实施例中，防反接二极管D1可采用整流二极管实现，提供反接保护。
作为优选的实施方式，其中，开关型升压芯片的输入端口和接地端之间串接有一过压保护支路。
具体的，在本实施例中，过压保护支路可采用TVS管D2实现，通过TVS管D2吸收瞬态尖峰电压，提供过压保护。
作为优选的实施方式，其中，RC串联网络分别包括串联连接的一电阻R5和一电容C6，电容C6的一端通过电阻R5连接使能端口EN，电容C6的另一端连接接地端。
作为优选的实施方式，其中，后级信号处理模块包括：
一传感器单元2，用以检测非接触电位器中磁钢移动所产生的磁场强度变化，并将磁场强度变化转成一转动角度以及与转动角度对应的检测电压；
一信号转换单元3，连接传感器单元2，用以将检测电压转换为非接触电位器的对外输出的一第二预设电压幅度。
进一步的，信号转换单元3还用以根据升压模块1输出的电压转换得到可供传感器单元工作的传感器工作电压。
进一步的，上述传感器单元2包括传感器芯片U1、第二电容C2、第四滤波电容C4、第五滤波电容C5和第一电阻R1；其中，传感器芯片U1的型号优选为MLX90365KDC，传感器芯片U1的Test_0引脚、Test_1引脚、Test_2引脚、Not_Used引脚、Vss引脚均连接接地端，传感器芯片U1的VDD引脚通过第四滤波电容C4连接接地端，传感器芯片U1的VDIG引脚通过第五滤波电容C5连接接地端；上述VDD引脚还连接传感器工作电压，传感器工作电压优选为5V；传感器芯片U1的OUT输出引脚连接信号转换单元，第二电容C2和第一电阻R1为输出负载元件，连接在OUT输出引脚处，保证电路的输出稳定。
进一步的，信号转换单元3包括信号处理芯片U2、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第三滤波电容C3；其中，信号处理芯片U2的型号优选为AM461，信号处理芯片U2的VCC引脚连接升压模块1的输出端，经过信号处理芯片U2转换后输出稳定的电压经VREF引脚输出至上述传感器芯片U1的VDD引脚；信号处理芯片U2的CVREF引脚连接CVSET引脚，GND引脚连接接地端，INP引脚连接上述传感器芯片U1的OUT输出引脚，接收传感器单元输出的检测电压，经过信号处理芯片U2内部电路放大后自VOUT引脚输出，作为非接触电位器的输出端。
上述信号转换单元3中，第二电阻R2和第三电阻R3是放大电路的反馈电阻，其阻值比例决定其输入电压信号的放大倍数，第四电阻R4和第三滤波电容C3是信号转换单元3输出级的负载元件。
进一步的，在一个较佳的实施例中，升压模块1、传感器单元2和信号转换单元3布置在一块印刷电路板(PCB)上，印刷电路板与非接触电位器的机械部分组成整体，成为一个输出随轴转动变化的非接触电位器。需要说明的是，非接触电位器的机械部分可采用现有技术实现，本发明不对其机械部分做限定，但应包含在本发明保护范围内。
作为优选的实施方式，其中，第一供电电压为10V。
作为优选的实施方式，其中，后级信号处理模块所需的工作电压幅度为15V。
参见图3，本发明还提供一种等效替换电位器的非接触电位器的替换方法，应用于如上述的等效替换电位器的非接触电位器中，包括：
提供一用以供一电位器接入的供电端，供电端提供一第一供电电压；
将非接触电位器接入供电端，非接触电位器的升压模块将供电端提供的第一供电电压升压至非接触电位器的后级信号处理模块所需的工作电压幅度。
具体的，在本实施例中，通过升压模块1将原先适用于电位器的供电端提供的第一供电电压升压至非接触电位器的后级信号处理模块所需的工作电压幅度，即将10V的第一供电电压提升至15V以上，为信号处理芯片U2供电，实现与现有的电位器同等的供电电压和输出幅度，在非接触电位器对电位器进行替换时，无需改造供电端电路，实现非接触电位器在供电电压10V、输出电压0～10V的条件下对电位器的直接等效替代。
本发明的技术方案的有益效果在于：本发明通过升压模块将原先适用于电位器的供电端提供的第一供电电压升压至非接触电位器的后级信号处理模块所需的工作电压幅度，无需改造供电端电路即可直接升级至非接触电位器。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种等效替换电位器的非接触电位器，其特征在于，包括：
一用以供一电位器接入的供电端，所述供电端提供一第一供电电压；
一升压模块，连接所述供电端，用以将所述供电端提供的所述第一供电电压升压至所述非接触电位器的后级信号处理模块所需的工作电压幅度。
2.根据权利要求1所述的等效替换电位器的非接触电位器，其特征在于，所述升压模块包括：
一储能元件，所述储能元件的一端连接所述供电端，所述储能元件的另一端通过一开关组件连接所述后级信号处理模块；
一开关型升压芯片，所述开关型升压芯片的输入端口和开关控制端口并联连接于所述储能元件的两端，所述开关型升压芯片的使能端口通过一RC串联网络连接所述输入端口，所述开关型升压芯片的反馈端口用以接收所述升压模块的输出电压的反馈信号，所述开关控制端口用以根据所述反馈信号输出一开关控制信号至所述开关组件。
3.根据权利要求2所述的等效替换电位器的非接触电位器，其特征在于，所述反馈信号通过一电阻分压电路产生，所述电阻分压电路包括至少两个分压电阻，所述至少两个分压电阻串联地连接于所述升压模块的输出端与接地端之间，所述反馈信号自其中两个分压电阻之间的分压节点引出。
4.根据权利要求2所述的等效替换电位器的非接触电位器，其特征在于，所述开关型升压芯片的所述输入端口和所述供电端和之间串接有一防反接二极管。
5.根据权利要求2所述的等效替换电位器的非接触电位器，其特征在于，所述开关型升压芯片的所述输入端口和接地端之间串接有一过压保护支路。
6.根据权利要求2所述的等效替换电位器的非接触电位器，其特征在于，所述RC串联网络分别包括串联连接的一电阻和一电容，所述电容的一端通过所述电阻连接所述使能端口，所述电容的另一端连接接地端。
7.根据权利要求1所述的等效替换电位器的非接触电位器，其特征在于，所述后级信号处理模块包括：
一传感器单元，用以检测所述非接触电位器中磁钢移动所产生的磁场强度变化，并将所述磁场强度变化转成一转动角度以及与所述转动角度对应的检测电压；
一信号转换单元，连接所述传感器单元，用以将所述检测电压转换为所述非接触电位器的对外输出的一第二预设电压幅度。
8.根据权利要求1所述的等效替换电位器的非接触电位器，其特征在于，所述第一供电电压为10V。
9.根据权利要求1所述的等效替换电位器的非接触电位器，其特征在于，所述后级信号处理模块所需的工作电压幅度为15V。
10.一种等效替换电位器的非接触电位器的替换方法，应用于如权利要求1-9任意一项所述的等效替换电位器的非接触电位器中，其特征在于，包括：
提供一用以供一电位器接入的供电端，所述供电端提供一第一供电电压；
将所述非接触电位器接入所述供电端，所述非接触电位器的升压模块将所述供电端提供的所述第一供电电压升压至所述非接触电位器的后级信号处理模块所需的工作电压幅度。
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