CN206192263U - 张力仪用位移检测传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于计量金属片位移的装置，具体涉及一种张力仪用位移检测传感器，包括依次连接的正弦波产生电路、差分涡流位移检测器、精密整流电路和阻容滤波电路，所述正弦波产生电路包括单片机和正弦波发生器，所述差分涡流位移检测器包括两个竖直共线固定的差分电感和两个平衡电阻。本实用新型正弦波产生电路可为差分涡流位移检测器提供频率和幅值稳定的，性能可靠的激励信号源，以仪表放大器AD620作为差分放大电路的核心元件，减小了输出信号的噪声和由温漂引起的误差，使仪器稳定性大大提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于计量位移的装置，具体涉及一种张力仪用位移检测传感器。
背景技术
现在市场上流行的张力仪用位移检测传感器电路普遍沿用上世纪80年代的日本技术，使用电感为基础组成的信号发生器，主要因为制造工艺、运输中的振动等的原因，绕制的线圈容易松动，造成电感值不稳定，直接导致产生不稳定的信号。这使得仪器的测试结果可靠性大大降低。在信号检测方面普遍使用变压器耦合的相敏检波电路，同样由于变压器的电感值的不确定因素，这会造成产生信号的相位偏移，使测试结果的可靠性降低。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种张力仪用位移检测传感器，提供频率稳定、幅值稳定的、性能可靠的信号激励源的同时减小输出信号的噪声及温漂导致的误差，提升仪器稳定性。
本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案为：
所述张力仪用位移检测传感器，包括依次连接的正弦波产生电路、差分涡流位移检测器、精密整流电路和阻容滤波电路，所述正弦波产生电路包括单片机和正弦波发生器，所述差分涡流位移检测器包括两个竖直共线固定的差分电感和两个平衡电阻，每个差分电感串联一个平衡电阻。
本实用新型的原理基于差分涡流传感器的原理设计而成。由电涡流效应原理可知，当线圈中通以某个交变电压Vin时，线圈周围空间会产生交变磁场。设备使用时，两个差分电感线圈之间放置一金属片，金属片表面产生感应电涡流，受到电涡流效应的影响，差分线圈的等效感抗将发生变化。当金属片向上移动时，上差分线圈的等效感抗将会减小，下差分线圈的等效感抗增大，因此两平衡电阻的压降Vo1，Vo2将会产生方向相反的变化，其变化差值ΔV＝Vo1-Vo2与金属片位移x成正比。差分放大电路实现Vo1-Vo2运算并放大、去干扰处理，最后通过精密整流电路和阻容滤波电路把放大过的交流信号ΔV处理为直流信号Vo，且Vo与金属片的位移值成正比；正弦波发生器选择使用精密可编程信号发生器，例如，ML2037，芯片ML2037的SCLK，SDATA，SENABLE与单片机的I/O0，I/O1，I/O2相连，用于频率控制字的信号传输，SHDN与I/O3相接，使单片机进入低功耗模式，I/O4，I/O5与G0，G1相连，控制输出波形幅值，为差分涡流位移检测器提供频率稳定、幅值稳定的、性能可靠的信号激励源，提高设备精度。
其中，优选方案为：
所述正弦波产生电路和差分涡流位移检测器之间设置跟随器，起隔离缓冲、提高驱动能力的作用。
所述差分涡流位移检测器和精密整流电路之间设置差分放大电路，对差分涡流位移检测器的输出信号进行差分放大处理。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型以精密可编程信号发生器ML2037为基础设计正弦波产生电路，为差分涡流位移检测器提供频率稳定、幅值稳定的、性能可靠的信号激励源；以仪表放大器AD620作为差分放大电路核心元件，减小了输出信号的噪声，减小了因为温漂引起的误差，使仪器稳定性大大提高。
附图说明
图1实施例1电路原理图。
图2差分涡流位移检测器使用状态图。
图中：1、正弦波产生电路；2、差分涡流位移检测器；3、精密整流电路；4、阻容滤波电路；5、跟随器；6、差分放大电路；7、金属片。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例做进一步描述：
实施例1：
如图1所示，本实用新型所述张力仪用位移检测传感器，包括依次连接的正弦波产生电路1、差分涡流位移检测器2、精密整流电路3和阻容滤波电路4，所述正弦波产生电路1包括单片机U1和正弦波发生器U2，所述差分涡流位移检测器2包括两个竖直共线固定的电感L1、L2和两个平衡电阻R8、R9，差分电感L1串联平衡电阻R8，差分电感L2串联平衡电阻R9。
其中，正弦波产生电路1和差分涡流位移检测器2之间设置跟随器5，起隔离缓冲和提高驱动能力的作用；差分涡流位移检测器2和精密整流电路3之间设置差分放大电路6，对差分涡流位移检测器2的输出信号进行差分放大处理，差分放大电路6使用芯片AD620作为核心元件，其中芯片AD620的1，8脚需要一个电阻RG来调整放大倍率，RG按照公式RG＝49.4/(G-1)计算，其中G是由差分涡流位移检测器2输出的差分信号的幅值大小决定的差分放大电路6的放大倍数，RG单位是KΩ；芯片AD620的2，3引脚为差分输入，6脚为输出，5脚为参考基准，此引脚是为远距离传输信号时，消除地电位的不均等问题，实际上电路的输出值是被叠加到VREF上的，一般使用时，此引脚时直接接地。需要注意的是：①当芯片AD620使用+5V～-5V供电时，线性度只在+3.6V～-3.6V之间；②由于RG的作用是提供精确的增益控制，推荐使用0.1％的高精度电阻，同时为了保证增益的高稳定性，避免高的增益漂移，应选用低温漂的电阻，推荐使用精密绕线电阻；③为获得较高的共模抑制比(CMR)，参考端应连接低阻抗点；④为了使模拟与数字噪声隔离开来，应采用分立的接地回路，使敏感点到系统地流过的电流为最小，并且这些接地点最后必须在某些点连接在一起。
本实用新型基于差分涡流传感器的原理设计而成。由电涡流效应原理可知，当线圈中通以某个交变电压Vin时，线圈周围空间会产生交变磁场。如图2所示，设备使用时，两个差分电感线圈L1、L2之间放置一金属片7，金属片7表面产生感应电涡流，受到电涡流效应的影响，差分线圈L1、L2的等效感抗将发生变化。当金属片7向上移动时，上差分线圈L1的等效感抗将会减小，下差分线圈L2的等效感抗增大，因此两平衡电阻R8、R9的压降Vo1、Vo2将会产生方向相反的变化，其变化差值ΔV＝Vo1-Vo2与金属片7位移x成正比。差分放大电路6实现Vo1-Vo2运算并放大、去干扰处理，最后通过精密整流电路3和阻容滤波电路4把放大过的交流信号ΔV处理为直流信号Vo，即Vo与金属片7的位移值x成正比，整流过程使用经典的精密整流电路3，输入电压只要大于等于1μv，精密整流电路3就会产生直流输出电压，达到精密整流的目的。
正弦波产生电路1输出以2.5v直流电压为中心振荡的、振幅为2V的正弦波，正弦波发生器U2选择精密可编程信号发生器，例如ML2037，芯片ML2037的SCLK，SDATA，SENABLE与单片机的I/O0，I/O1，I/O2相连，用于频率控制字的信号传输，SHDN与I/O3相接，单片机进入低功耗模式，I/O4，I/O5与G0，G1相连，控制输出波形幅值。此信号发生器为差分涡流位移检测器2提供频率稳定、幅值稳定的、性能可靠的信号激励源，提高设备精度。
Claims (3)
1.一种张力仪用位移检测传感器，其特征在于，包括依次连接的正弦波产生电路(1)、差分涡流位移检测器(2)、精密整流电路(3)和阻容滤波电路(4)，所述正弦波产生电路(1)包括单片机和正弦波发生器，所述差分涡流位移检测器(2)包括两个竖直共线固定的差分电感和两个平衡电阻，每个差分电感串联一个平衡电阻。
2.根据权利要求1所述的张力仪用位移检测传感器，其特征在于，所述正弦波产生电路(1)和差分涡流位移检测器(2)之间设置跟随器(5)。
3.根据权利要求1所述的张力仪用位移检测传感器，其特征在于，所述差分涡流位移检测器(2)和精密整流电路(3)之间设置差分放大电路(6)。
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