CN203537280U - 位置检测装置 - Google Patents

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蔡普申
王启银
武登峰
王森
杨永刚
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罗文杰
任建业
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Abstract

本实用新型公开一种位置检测装置，其包括：驱动电路、位移检测电路和误差放大电路；位移检测电路包括电位器，电位器的滑动触头与电动机输出端的位移连杆和误差放大电路的正输入端相接；电位器的电阻两侧连线连接误差放大电路的负输入端；误差放大电路的输出端连接驱动电路；驱动电路包括与电动机的正转控制引线相连的控制回路和与电动机反转控制引线相连的控制回路。本实用新型通过位移检测电路与发动机的驱动电路相结合，能够根据电位器的阻值变化跟踪电动机转动时发生的位移，并将阻值变化转换成与之成正比变化的输出电压信号来控制电动机的转动误差。可见本实用新型结构简单，其不仅具有寿命长，成本低的特点，而且还能够精确控制电动机的转动误差。

Description

位置检测装置
技术领域
本实用新型涉及一种测量技术，尤其涉及一种位置检测方法及装置。
背景技术
随着我国工业化进程的不断发展，工业化生产部件的位置检测控制越来越显得重要。如今位移检测控制技术已经覆盖了许多工业部门，诸如电力、石油、化工、纺织、冶金等领域。
目前，位置检测装置大多采用线绕型电阻器的接触式结构，这种滑动接触结构的位置检测装置不仅机械寿命较短，而且成本较高。
实用新型内容
为解决上述现有技术中存在的问题与缺陷，本实用新型提供一种位置检测方法和装置，其不仅具有寿命长，结构简单，成本低的特点，而且能够精确控制电动机的转动误差。
本实用新型的技术方案如下：
本实用新型提供一种位置检测装置，其包括：
位移检测电路和误差放大电路；
所述误差放大电路包括放大器；
所述位移检测电路，包括电位器，所述电位器的滑动触头与电动机输出端的位移连杆和所述误差放大电路中的放大器的正输入端相接；所述电位器的电阻两侧连线连接所述放大器的负输入端；
所述放大器的输出端接所述误差放大电路的输出引线。
更进一步地，所述位置检测装置还包括设置有控制电动机正转的控制回路和控制电动机反转控制回路的驱动电路。
更进一步地，所述驱动电路具体包括：
第一电源V1、第二电源V2、第一晶体管Tr1、第二晶体管Tr2和电阻R6；
所述第一电源V1的正极连接第一晶体管Tr1的集电极，第一晶体管Tr1的发射极连接所述电动机的控制引线和第二晶体管Tr2的发射极，并连接到电阻R6的一端；第一晶体管Tr1的基极与第二晶体管Tr2的基极相连并接到电阻R6的另一端；该电阻R6的另一端接所述误差放大电路；第二晶体管Tr2的集电极连接到第二电源V2的负极；第二电源V2的正极与第一电源V1的负极相连，并连接到所述电动机的另一根控制引线。
更进一步地，所述误差放大电路具体包括：
电阻R5、电阻R7、电阻Ra、电阻Rb和放大器OP；
所述电阻R5的一端连接驱动电路中的电阻R6的另一端，电阻R5的另一端连接放大器OP的输出端；放大器OP的负输入端连接电阻Ra的一端，电阻Ra的另一端引出导线接所述位移检测电路的高电位输出端；所述放大器OP的正输入端连接电阻Rb的一端，电阻Rb的另一端引出导线接位移检测电路的低电位输出端。
更进一步地，所述位移检测电路具体包括：
第三电源V3、电阻R1、滑动变阻器R2、电位器RP的电阻R3和电阻R4；
所述第三电源V3的正极连接滑动变阻器R2一端并同时连接电位器的电阻R3的一端；第三电源V3的负极连接电阻R1的一端并同时连接电位器的电阻R4的一端；电位器的滑动触头RP连接电动机侧的位移连杆并连接该位移检测电路的高电位输出端；电阻R1的另一端和滑动变阻器R2的另一端相连，并连接位移检测电路的低电位输出端。
更进一步地，所述电位器的总电阻RP与电阻R3和电阻R4之间的关系满足：RP=R3+R4。
由本实用新型上述方案可以看出，通过本实用新型的位移检测电路与发动机的驱动电路相结合，能够根据电位器的阻值变化跟踪电动机转动时发生的位移，并将电位器的阻值变化转换成与之成正比变化的输出电压信号来控制电动机的转动误差。可见本实用新型结构简单，其不仅具有寿命长，成本低的特点，而且还能够精确控制电动机的转动误差。
附图说明
图1是本实用新型中的一种位置检测装置的等效电路图；
图2是本实用新型的一种位置检测装置的电路结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型专利的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型专利作进一步地详细描述。
本实用新型第一实施例提供了一种位置检测装置，其基本原理如图1所示，位移检测电位器的滑动触头与电动机的输出位移连杆相连，利用电位器的阻值变化跟踪电动机转动时发生的位移，并将电位器的阻值变化转换成与之成正比变化的输出电压信号，然后与发动机的驱动电路相结合，控制电动机的转动误差。
上述位置检测装置的电路结构如图2所示，包括：驱动电路101、误差放大电路102和位移检测电路103。
驱动电路为双电源正反转驱动电路，其由2个控制回路组成，其中一个是与电动机的正转控制引线相连的控制回路，另一个是与电动机反转控制引线相连的控制回路。具体包括：第一电源V1、第二电源V2、第一晶体管Tr1、第二晶体管Tr2和电阻R6。其连接关系如下：第一电源V1的正极连接第一晶体管Tr1的集电极，第一晶体管Tr1的发射极连接电动机的正极引出导线和第二晶体管Tr2的发射极，并连接到电阻R6的一端；第一晶体管Tr1的基极与第二晶体管Tr2的基极相连并接到电阻R6的另一端；该电阻R6的另一端接误差放大电路；第二晶体管Tr2的集电极连接到第二电源V2的负极；第二电源V2的正极与第一电源V1的负极相连，并连接到电动机的另一根引出导线上。
误差放大电路包括：电阻R5、电阻R7、电阻Ra、电阻Rb和放大器OP。其中电阻R5的一端连接驱动电路中的电阻R6的另一端，电阻R5的另一端连接放大器OP的输出端；放大器OP的负输入端连接电阻Ra的一端，电阻Ra的另一端引出导线接位移检测电路的高电位输出端；放大器OP的正输入端连接电阻Rb的一端，电阻Rb的另一端引出导线接位移检测电路的低电位输出端。
位移检测电路为由第三电源V3、电阻R1、滑动变阻器R2、电位器RP的电阻R3和电阻R4构成的桥式电路，其中电位器的总电阻RP=R3+R4。该位移检测电路的连接关系如下：
第三电源V3的正极连接滑动变阻器R2一端并同时连接电位器的电阻R3的一端；第三电源V3的负极连接电阻R1的一端并同时连接电位器的电阻R4的一端；电位器的滑动触头RP连接电动机侧的位移连杆并连接该位移检测电路的高电位输出端；电阻R1的另一端和滑动变阻器R2的另一端相连，并连接位移检测电路的低电位输出端。
在该桥式位移检测电路中，电位器RP中相连接的电阻R3和电阻R4中点处的电压值作为基准电压，用滑动变阻器R2进行位置平衡设定。L正=R1/(R2+R3)为计算正方向偏移的公式，L反=R4/(R3+R4)为计算反方向偏移的公式，桥式平衡条件R4(R1+R2)=R1(R3+R4)也为位置检测平衡条件。初次使用时，调整电位器RP的滑动触头，使其指向电阻R3和电阻R4中点处，使得R3=R4，以保证基准电压；然后改变滑动变阻器R2的有效阻值，使上述桥式位移检测电路满足桥式平衡条件。
上述位置检测装置的工作原理如下：
在电动机转动过程中齿轮有角度发生偏移时，电动机通过齿轮齿条传动装置带动位移连杆移动，位移连杆与电位器Rp的滑动触头连接，这样位移连杆发生位移的同时，滑动触头RP也会随之发生位移变化，这样滑动触头Rp两侧的电阻R3和电阻R4的阻值也会随之发生变化。
在桥式位移检测电路中，当满足R4(R1+R2)=R1(R3+R4)这个式子时，说明电动机转动过程中齿轮没有发生角度位移。当电位器发生位移变化时，桥式位移检测电路的平衡条件肯定被破坏，如果因齿轮旋转角度的变化使R3减小，则Rb的电压就会大于Ra的电压（即Vb>Va），二者之间出现偏差电压Ve。误差放大电路中的运算放大器将二者的偏差电压Ve进行放大，在放大器的输出端产生很大的增益（+）电压。由于放大器输出端的电压增高，使第一晶体管Tr1导通，电流方向如图中的i1所示，这时电动机所承受电压为+V0，驱动电动机沿逆时针方向旋转。
电动机逆时针方向旋转时，电位器RP的滑动触头向电阻R4方向移动，这时，电阻R3和电阻R4的关系为：R3>R4。随着电位器RP的滑动触头的移动，偏差电压Ve逐渐减小，直至Vb=Va，使偏差电压Ve=0，这时，误差放大电路中的放大器的输出电压信号V0亦变为0，使第一晶体管Tr1关断，电动机也因此停止，此时电动机的位置也被调回原处。
与上述情况相反，如果齿轮旋转角度的变化使R4减小，此时Vb<Va，偏差电压Ve变为负值，误差放大电路中的放大器的输出电压V0亦变为负值，使第一晶体管Tr1关断，而第二晶体管Tr2导通，这时，电动机将沿顺时针方向旋转。与此同时，电动机通过传动装置带动电位器的滑动触头向相反方向移动。随着电位器的滑动触头的移动，偏差电压Ve逐渐减小，直至Vb=Va，使偏差电压Ve=0，误差放大电路中的放大器的输出电压信号V0亦变为0，这时第二晶体管Tr2关断，电动机也因此停转，此时电动机的位置也被调回原处。
如果电动机的速度很快，与位置给定的电位器的滑动触头将同时移动，几乎没有时间上的延迟，因此与电位器联动的位移连杆的位移量与位移检测电路的滑动触头的输出电压信号成正比变化，能够实现位置控制与检测。
由本实用新型上述方案可以看出，通过本实用新型的位移检测电路与发动机的驱动电路相结合，能够根据电位器的阻值变化跟踪电动机转动时发生的角位移，并将电位器的阻值变化转换成与之成正比变化的输出电压信号来控制电动机的转动误差。可见本实用新型结构简单，其不仅具有寿命长，成本低的特点，而且还能够精确控制电动机的转动误差。
虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本实用新型的。在不脱离本实用新型之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本实用新型之保护范围。因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (6)

1.一种位置检测装置，其特征在于，所述位置检测装置包括：
位移检测电路和误差放大电路；
所述误差放大电路包括放大器；
所述位移检测电路，包括电位器，所述电位器的滑动触头与电动机输出端的位移连杆和所述误差放大电路中的放大器的正输入端相接；所述电位器的电阻两侧连线连接所述放大器的负输入端；
所述放大器的输出端接所述误差放大电路的输出引线。
2.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，所述位置检测装置还包括：设置有控制电动机正转的控制回路和控制电动机反转控制回路的驱动电路。
3.根据权利要求2所述的位置检测装置，其特征在于，所述驱动电路具体包括：
第一电源V1、第二电源V2、第一晶体管Tr1、第二晶体管Tr2和电阻R6；
所述第一电源V1的正极连接第一晶体管Tr1的集电极，第一晶体管Tr1的发射极连接所述电动机的控制引线和第二晶体管Tr2的发射极，并连接到电阻R6的一端；第一晶体管Tr1的基极与第二晶体管Tr2的基极相连并接到电阻R6的另一端；该电阻R6的另一端接所述误差放大电路；第二晶体管Tr2的集电极连接到第二电源V2的负极；第二电源V2的正极与第一电源V1的负极相连，并连接到所述电动机的另一根控制引线。
4.根据权利要求1、2或3所述的位置检测装置，其特征在于，所述误差放大电路具体包括：
电阻R5、电阻R7、电阻Ra、电阻Rb和放大器OP；
所述电阻R5的一端连接驱动电路中的电阻R6的另一端，电阻R5的另一端连接放大器OP的输出端；放大器OP的负输入端连接电阻Ra的一端，电阻Ra的另一端引出导线接所述位移检测电路的高电位输出端；所述放大器OP的正输入端连接电阻Rb的一端，电阻Rb的另一端引出导线接位移检测电路的低电位输出端。
5.根据权利要求4所述的位置检测装置，其特征在于，所述位移检测电路具体包括：
第三电源V3、电阻R1、滑动变阻器R2、电位器RP的电阻R3和电阻R4；
所述第三电源V3的正极连接滑动变阻器R2一端并同时连接电位器的电阻R3的一端；第三电源V3的负极连接电阻R1的一端并同时连接电位器的电阻R4的一端；电位器的滑动触头RP连接电动机侧的位移连杆并连接该位移检测电路的高电位输出端；电阻R1的另一端和滑动变阻器R2的另一端相连，并连接位移检测电路的低电位输出端。
6.根据权利要求5所述的位置检测装置，其特征在于，所述电位器的总电阻RP与电阻R3和电阻R4之间的关系满足：RP=R3+R4。
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