CN202903119U - 一种位移传感器的检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种位移传感器的检测电路，所述位移传感器包括采集线圈，还包括：激励信号产生电路，用于产生激励信号，所述激励信号加载在所述采集线圈的两端；移相电路，用于对采集线圈由激励信号产生的信号进行相位移动；所述差分信号输出电路，用于将移相电路输出的信号转变为差分信号；电源模块用于为各电路供电。本实用新型使得位移传感器的尺寸能够减小，提高位移传感器的精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及电路检测技术领域，特别是涉及一种位移传感器的检测电路。
背景技术
目前传感器在各种机床行业设备中应用已经到了很重要的地位，没有了传感器提供准确位置，机床行业加工出来的产品都将无法使用。传感器甚至成为了机床行业厂商的一个重要卖点。性能优越的传感器将会给这些产品在加工过程中提供精确的定位，减少了一些不必要的麻烦，从而给厂商带来极大的经济效益，也带动了机床行业的产业发展。
随着机床行业的不断发展，对传感器装置要求也越来越高。因此高精度，寿命长，抗油抗水抗尘抗震，能在恶劣的环境中工作的传感器是时代的需要。
目前的传感器中测量位移主要有光信号采集处理和电信号采集处理两种装置，本公司产品属于电信号采集处理装置。由一根装有经过特殊处理过的磁性钢珠和钢管组成的尺加上一个带有激励线圈和采集线圈以及信号处理电路的读数和数显表三大部分组成。通过数显表供12V电压和大约3V的正弦波激励信号给读数头，然后采集线圈采集的微弱信号通过一个4通的运放，经过一，二级放大，低通，高通电路出来一个标准的正弦波给数显表处理，最后在数码管上显示读数，也就是位移值。
目前市场上的该种位移传感器存在的缺点是尺寸较大，精度不够，难以满足小机床对位移传感器的尺寸及精度要求。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种位移传感器的检测电路，使得位移传感器的尺寸能够减小，提高位移传感器的精度。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种位移传感器的检测电路，所述位移传感器包括采集线圈，还包括：激励信号产生电路，用于产生激励信号，所述激励信号加载在所述采集线圈的两端；移相电路，用于对采集线圈由激励信号产生的信号进行相位移动；所述差分信号输出电路，用于将移相电路输出的信号转变为差分信号；电源模块用于为各电路供电。
所述激励信号产生电路包括方波信号产生电路，用于产生方波信号；正弦波信号产生电路，用于将方波信号转换为正弦波信号；放大电路，用于将正弦波信号进行放大。
所述移相电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器、第六运算放大器、第七运算放大器和移相控制芯片；所述第一运算放大器的正输入端与采集线圈的输出端相连，负输入端与输出端之间通过一个电阻相连；所述第二运算放大器的正输入端与采集线圈的输出端相连，负输入端通过一个电阻与输出端相连；所述第三运算放大器的正输入端与所述第一运算放大器的输出端通过一个电容相连，负输入端通过一个电阻与输出端相连；所述第四运算放大器的负输入端通过一个电阻与输出端相连；所述第五运算放大器的正输入端与第三运算放大器和第四运算放大器的输出端相连，输出端通过一个电阻与负输入端相连，通过一个电容与正输入端相连；所述第六运算放大器的正输入端与第五运算放大器的输出端通过两个电容相连，所述输出端通过一个电阻与负输入端相连，通过另一个电阻连接在正输入端的两个电容之间；所述第七运算放大器的负输入端与第六运算放大器的输出端相连，输出端通过一个电阻与正输入端相连；所述移相控制芯片的第一输出端与第一运算放大器的正输入端相连，第二输出端与第二运算放大器的正输入端相连，第三输出端与第四运算放大器的正输入端相连，第四输出端与第一运算放大器的负输入端相连。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本实用新型可在球栅尺上移动产生变化的磁场，读数头电路处理得到移相信号，再经过单片机处理最终输出差分的TTL信号，可以应用于小机床，并且达到足够的精度，适应各种复杂恶劣的测量环境。
附图说明
图1是本实用新型的原理方框图；
图2是本实用新型中激励信号产生电路的电路图；
图3是本实用新型中移相电路的电路图；
图4是本实用新型中差分信号输出电路的电路图；
图5是本实用新型中电源模块的电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本实用新型的实施方式涉及一种位移传感器的检测电路，如图1所示，所述位移传感器包括采集线圈，还包括：激励信号产生电路，用于产生激励信号，所述激励信号加载在所述采集线圈的两端；移相电路，用于对采集线圈由激励信号产生的信号进行相位移动；所述差分信号输出电路，用于将移相电路输出的信号转变为差分信号；电源模块用于为各电路供电。
所述激励信号产生电路包括方波信号产生电路，用于产生方波信号；正弦波信号产生电路，用于将方波信号转换为正弦波信号；放大电路，用于将正弦波信号进行放大。本实施方式中，如图2所示，方波信号产生电路由单片机U40实现。单片机U40从PC5管脚输出1kHz的方波信号，该方波信号输入至芯片U41的A管脚，芯片U41的输出管脚Y的输出信号经过芯片U42后形成一正弦波信号。其中，芯片U42的COM管脚经过电容与地相连，IN管脚与芯片U41的Y管脚相连，OUT管脚输出正弦波信号。该正弦波信号经过芯片U12放大处理后得到激励信号。其中，芯片U12的-INA管脚经过电阻R156与正弦波信号相连，芯片U12的+INA管脚通过电阻R153与+5V电源相连，并且通过电容C143与芯片U12的V-管脚相连，芯片U12的OUTA管脚输出激励信号COIL+，芯片U12的-INA管脚还与电容C146相连，C146的另一端输出激励信号COIL-，激励信号COIL+和激励信号COIL-分别加载在采集线圈的两端。其中，单片机U40可以是LM3s1627，芯片U41可以是74AHC1G14，芯片U42可以是MAX7427CUA，芯片U12可以是AD8531。
激励信号加载在所述采集线圈的两端，通过移相电路对采集线圈的输出信号进行处理，得到一个模拟的移相信号。如图3所示，所述移相电路包括第一运算放大器U2A、第二运算放大器U2B、第三运算放大器U2D、第四运算放大器U3B、第五运算放大器U3A、第六运算放大器U3D、第七运算放大器U4和移相控制芯片U1；所述第一运算放大器U2A的正输入端与采集线圈的输出端相连，负输入端与输出端之间通过一个电阻R4相连；所述第二运算放大器U2B的正输入端与采集线圈的输出端相连，负输入端通过一个电阻R24与输出端相连；所述第三运算放大器U2D的正输入端与所述第一运算放大器U2A的输出端通过一个电容C7相连，负输入端通过一个电阻R6与输出端相连；所述第四运算放大器U3B的负输入端通过一个电阻R33与输出端相连；所述第五运算放大器U3A的正输入端与第三运算放大器U2D和第四运算放大器U3B的输出端相连，输出端通过一个电阻R8与负输入端相连，通过一个电容C11与正输入端相连；所述第六运算放大器U3D的正输入端与第五运算放大器U3A的输出端通过电容C12和电容C13相连，所述输出端通过一个电阻R13与负输入端相连，通过另一个电阻R41连接在电容C12和电容C13之间；所述第七运算放大器U4的负输入端与第六运算放大器U3D的输出端相连，输出端通过一个电阻R10与正输入端相连；所述移相控制芯片U1的第一输出端W0与第一运算放大器U2A的正输入端相连，第二输出端W1与第二运算放大器U2B的正输入端相连，第三输出端W2与第四运算放大器U3B的正输入端相连，第四输出端W3与第一运算放大器U2A的负输入端相连。
所述差分信号输出电路，用于将移相电路输出的信号转变为差分信号。如图4所示，移相电路的输出信号经过单片机U40处理后，再被送入芯片U47，最后输出RS422差分信号。其中，芯片U47的AIN管脚与单片机U40的PD0管脚相连，芯片U47的BIN管脚与单片机U40的PD1管脚相连，芯片U47的CIN管脚与单片机U40的PA3管脚相连。芯片U47的A+管脚和A-管脚之间连有电阻；B+管脚和B-管脚之间连有电阻；C+管脚和C-管脚之间连有电阻。其中，芯片U47可以是am26C31。
如图5所示，电源模块用于为各电路供电，通过电源芯片U111和电源芯片U112及周围电路，在输入5V到20V的电压时可分别输出3.3V和5V供后续各个电路使用。电源芯片U111的VIN管脚与电压端相连，并与EN管脚连接，VIN管脚还通过电容C141与AGND管脚相连，SW管脚通过电感L1与VOS管脚相连，还通过电容C142与FB管脚相连。用于产生5V电源的电源芯片在电压输入端还加入了滤波电路。
不难发现，本实用新型可在球栅尺上移动产生变化的磁场，读数头电路处理得到移相信号，再经过单片机处理最终输出差分的TTL信号，可以应用于小机床，并且达到足够的精度，适应各种复杂恶劣的测量环境，使得位移传感器的尺寸能够减小，提高位移传感器的精度。
Claims (3)
1.一种位移传感器的检测电路，所述位移传感器包括采集线圈，其特征在于，还包括：激励信号产生电路，用于产生激励信号，所述激励信号加载在所述采集线圈的两端；移相电路，用于对采集线圈由激励信号产生的信号进行相位移动；差分信号输出电路，用于将移相电路输出的信号转变为差分信号；电源模块用于为各电路供电。
2.根据权利要求1所述的位移传感器的检测电路，其特征在于，所述激励信号产生电路包括方波信号产生电路，用于产生方波信号；正弦波信号产生电路，用于将方波信号转换为正弦波信号；放大电路，用于将正弦波信号进行放大。
3.根据权利要求1所述的位移传感器的检测电路，其特征在于，所述移相电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器、第六运算放大器、第七运算放大器和移相控制芯片；所述第一运算放大器的正输入端与采集线圈的输出端相连，负输入端与输出端之间通过一个电阻相连；所述第二运算放大器的正输入端与采集线圈的输出端相连，负输入端通过一个电阻与输出端相连；所述第三运算放大器的正输入端与所述第一运算放大器的输出端通过一个电容相连，负输入端通过一个电阻与输出端相连；所述第四运算放大器的负输入端通过一个电阻与输出端相连；所述第五运算放大器的正输入端与第三运算放大器和第四运算放大器的输出端相连，输出端通过一个电阻与负输入端相连，通过一个电容与正输入端相连；所述第六运算放大器的正输入端与第五运算放大器的输出端通过两个电容相连，所述输出端通过一个电阻与负输入端相连，通过另一个电阻连接在正输入端的两个电容之间；所述第七运算放大器的负输入端与第六运算放大器的输出端相连，输出端通过一个电阻与正输入端相连；所述移相控制芯片的第一输出端与第一运算放大器的正输入端相连，第二输出端与第二运算放大器的正输入端相连，第三输出端与第四运算放大器的正输入端相连，第四输出端与第一运算放大器的负输入端相连。
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