CN204854610U - 位移传感器信号变送装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种位移传感器信号变送装置。该装置包括交流信号隔直差分电路、整流滤波电路组和差分比例运算电路。交流信号隔直差分电路由电容C1～C4、电阻R1～R8和运算放大器U1～U2组成，整流滤波电路组由整流滤波电路1和整流滤波电路2组成，差分比例运算电路由电阻R9～R12和运算放大器U3组成。根据本公开的信号变送装置采用常规器件，电路简单实用，设计周期短，生产成本低。能够将角位移传感器RVDT以及线位移传感器LVDT信号变换为较易处理的直流电压信号，降低了测试系统对专用位移传感器采集板卡的需求，从而降低了测试系统成本。
Description
技术领域
本公开涉及信号变送领域，尤其涉及一种位移传感器信号变送装置。
背景技术
与其它位移传感器相比，角位移传感器(RVDT)和线位移传感器(LVDT)有以下优点：采用非接触结构，具有无触点、无噪声、高灵敏度、高重复性、高可靠性、无限分辨率、理论无限寿命、高频响应性好、输入输出隔离。由于其环境适用性强，这两种类型的传感器广泛应用与航空航天，机械，建筑，纺织，铁路，煤炭，冶金，塑料，化工以及科研院校等国民经济各行各业。
LVDT与RVDT传感器原理和变压器相似，常用的LVDT及RVDT有“4线制”形式与“5线制”形式2种形式，如图1、图2所示。若不将中抽CT引出便形成了“4线制”位移传感器，在变压器原边两端施加激励信号后，在匝数相等的副边两部分将会感应产生相同频率的交变信号。当传感器中的铁芯转动时，副边两部分之间的耦合发生变化，从而使副边两部分的输出电压按正弦、余弦变化。当铁芯的零端点转动至中央时，两个副边所产生的感应电动势大小相等。铁芯的零端点转动离中央位置越远，感应电动势之差越大，输出与铁芯零端点的转动角度成比例，从而实现位移或者角度检测。
由于LVDT与RVDT传感器输出为交变信号，因此常规的直流信号测量设备不能完成对LVDT与RVDT传感器信号的测量。市场上有专门用于对这两类传感器进行测量的板卡，但往往价格高。同样也有专用于电路设计的测量LVDT与RVDT传感器的专用芯片，诸如AD598、AD698，但这两类芯片同样价格较高。
实用新型内容
本公开旨在提供一种通用性强、生产成本低的位移传感器信号变送装置。
根据本公开的一方面，提供一种位移传感器信号变送装置。该装置包括交流信号隔直差分电路、整流滤波电路组和差分比例运算电路；交流信号隔直差分电路包括电容器C1至C4、电阻器R1至R8以及运算放大器U1和U2，其中，电容器C1和电阻器R1的串联电路的第一端操作地连接位移传感器的输出低端，且其第二端连接运算放大器U1的反向输入端，电阻器R5的两端分别连接至运算放大器U1的反向输入端和输出端，运算放大器U1的输出端作为交流信号隔直差分电路的第一输出端，电容器C2和电阻器R2的串联电路的第一端操作地连接位移传感器的中抽端，且其第二端连接运算放大器U1的正向输入端，运算放大器U1的正向输入端经由电阻器R6接地，电容器C3和电阻器R3的串联电路的第一端操作地连接位移传感器的中抽端，且其第二端连接运算放大器U2的反向输入端，电阻器R7的两端分别连接运算放大器U2的反向输入端和输出端，运算放大器U2的输出端作为交流信号隔直差分电路的第二输出端，电容器C4和电阻器R4的串联电路的第一端连接位移传感器的输出高端，另一端连接运算放大器U2的正向接入端，运算放大器U2的正向接入端经由电阻器R8接地；整流滤波电路组包括第一整流滤波电路和第二整流滤波电路，第一整流滤波电路的输入端连接交流信号隔直差分电路的第一输出端，第二整流滤波电路的输入端连接交流信号隔直差分电路的第二输出端；以及差分比例运算电路包括电阻器R9至R12和运算放大器U3，电阻器R9连接在整流滤波电路组的第一输出端和运算放大器U3的反向输入端之间，电阻器R10连接在整流滤波电路的第二输出端和运算放大器U3的正向输入端之间，电阻器R11的两端分别连接至运算放大器U3的反向输入端和输出端，运算放大器U3的正向输入端经由电阻器R12接地，运算放大器U3的输出端作为差分比例运算电路的输出端。
根据本公开的位移传感器变送装置设计周期短、通用性强、电路简单实用、生产成本低、测量精度高，能够将线位移传感器LVDT与角位移传感器RVDT的测量信号变换为所对应的直流电压信号，解决常规设备不能采集LVDT与RVDT传感器信号的问题。
附图说明
参照下面结合附图对本公开实施例的说明，会更加容易地理解本公开的以上和其它目的、特点和优点。在附图中，相同的或对应的技术特征或部件将采用相同或对应的附图标记来表示。
图1是示意性示出LVDT传感器的电路原理图。
图2是示意性示出RVDT传感器的电路原理图。
图3是示意性示出根据本公开的信号变送装置的电路图。
具体实施方式
下面结合图3详细描述根据本公开的位移传感器信号变送装置。
如图3所示，根据本公开的位移传感器信号变送装置包括交流信号隔直差分电路301、整流滤波电路组302和差分比例运算电路303。
具体地，交流信号隔直差分电路301包括电容器C1至C4、电阻器R1至R8以及运算放大器U1和U2。电容器C1和电阻器R1的串联电路的第一端操作地连接位移传感器的输出低端(L端)，且其第二端连接运算放大器U1的反向输入端。电阻器R5的两端分别连接至运算放大器U1的反向输入端和输出端，运算放大器U1的输出端作为交流信号隔直差分电路的第一输出端(B端)。电容器C2和电阻器R2的串联电路的第一端操作地连接位移传感器的中抽端，且其第二端连接运算放大器U1的正向输入端。运算放大器U1的正向输入端经由电阻器R6接地。电容器C3和电阻器R3的串联电路的第一端操作地连接位移传感器的中抽(CT)端，且其第二端连接运算放大器U2的反向输入端。电阻器R7的两端分别连接运算放大器U2的反向输入端和输出端，运算放大器U2的输出端作为交流信号隔直差分电路的第二输出端(A端)。电容器C4和电阻器R4的串联电路的第一端连接位移传感器的输出高端(H端)，另一端连接运算放大器U2的正向接入端。运算放大器U2的正向接入端经由电阻器R8接地。
整流滤波电路组302包括整流滤波电路1和整流滤波电路2。整流滤波电路1的输入端连接交流信号隔直差分电路的B输出端，整流滤波电路2的输入端连接交流信号隔直差分电路的A输出端。整流滤波电路1和2可以用本领域已知的任何整流滤波电路实现，例如用精密整流滤波电路实现。
此外，差分比例运算电路包括303电阻器R9至R12和运算放大器U3。电阻器R9连接在整流滤波电路组的B输出端和运算放大器U3的反向输入端之间，电阻器R10连接在整流滤波电路的A输出端和运算放大器U3的正向输入端之间。电阻器R11的两端分别连接至运算放大器U3的反向输入端和输出端，运算放大器U3的正向输入端经由电阻器R12接地。运算放大器U3的输出端作为差分比例运算电路的输出端Vout。
下面简要描述根据本公开的变送装置的工作原理。输入H、CT及L端分别连接5线制LVDT与RVDT的H、CT及L端，经电容隔直以及运放差分输入后分别进行整流滤波，以将位移传感器副边两线圈输出的电压转换为直流电压，变换的直流电压经差分比例运算电路相减后便得到位移传感器的测量位置所对应的直流电压。在一个实施例中，电路中各电阻器的电阻值可以满足以下关系：R1＝R2＝R5＝R6，R3＝R4＝R7＝R8，R9＝R10＝R11＝R12。
根据本公开的位移传感器信号变送装置实现简单、成本低、测量精度高，能够代替专用位移传感器采集板卡完成位移传感器信号的直流变送，所使用芯片均为常用低价格芯片，大大降低了电路生产制造成本。
以上所述，仅为本公开的具体实施例，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (1)
1.一种位移传感器信号变送装置，其特征在于，所述装置包括交流信号隔直差分电路、整流滤波电路组和差分比例运算电路；
所述交流信号隔直差分电路包括电容器C1至C4、电阻器R1至R8以及运算放大器U1和U2，其中，电容器C1和电阻器R1的串联电路的第一端操作地连接位移传感器的输出低端，且其第二端连接运算放大器U1的反向输入端，电阻器R5的两端分别连接至运算放大器U1的反向输入端和输出端，所述运算放大器U1的输出端作为所述交流信号隔直差分电路的第一输出端，电容器C2和电阻器R2的串联电路的第一端操作地连接位移传感器的中抽端，且其第二端连接运算放大器U1的正向输入端，所述运算放大器U1的正向输入端经由电阻器R6接地，电容器C3和电阻器R3的串联电路的第一端操作地连接位移传感器的中抽端，且其第二端连接运算放大器U2的反向输入端，电阻器R7的两端分别连接运算放大器U2的反向输入端和输出端，运算放大器U2的输出端作为交流信号隔直差分电路的第二输出端，电容器C4和电阻器R4的串联电路的第一端连接位移传感器的输出高端，另一端连接运算放大器U2的正向接入端，运算放大器U2的正向接入端经由电阻器R8接地；
整流滤波电路组包括第一整流滤波电路和第二整流滤波电路，第一整流滤波电路的输入端连接所述交流信号隔直差分电路的第一输出端，第二整流滤波电路的输入端连接所述交流信号隔直差分电路的第二输出端；以及
所述差分比例运算电路包括电阻器R9至R12和运算放大器U3，电阻器R9连接在整流滤波电路组的第一输出端和运算放大器U3的反向输入端之间，电阻器R10连接在整流滤波电路的第二输出端和运算放大器U3的正向输入端之间，电阻器R11的两端分别连接至运算放大器U3的反向输入端和输出端，运算放大器U3的正向输入端经由电阻器R12接地，运算放大器U3的输出端作为差分比例运算电路的输出端。
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| CN106597977A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-04-26 | 武汉航空仪表有限责任公司 | 一种测量迎角传感器输出信号的电路 |
| CN106647505A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-10 | 北京润科通用技术有限公司 | 一种rvdt信号处理系统及方法 |
| CN106774114A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-05-31 | 武汉航空仪表有限责任公司 | 一段对迎角传感器输出信号进行显示控制方法 |
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