CN206208193U - 时栅角位移传感器前置处理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种时栅角位移传感器前置处理电路，包括激励信号接收单元、感应信号放大单元以及感应信号处理单元；所述激励信号接收单元包括三个RC滤波电路以及三个激励信号放大电路，三个激励信号接收电路与三个激励信号放大电路一一对应，激励信号放大电路的输入端与RC的滤波电路的输出端连接，激励信号放大电路的输出端连接于时栅角位移传感器的激励线圈，感应信号放大单元的输入端与时栅角位移传感器的感应线圈连接，感应信号放大单元的输出端与感应信号处理单元的输入端连接，任一激励信号放大电路的输出端与感应信号处理单元的输入端连接；有效提高处理电路的稳定性和可靠性，保证整个测量系统的精度，适应性强。

Description

时栅角位移传感器前置处理电路

技术领域

本实用新型涉及时栅角位移传感器领域，尤其涉及一种时栅角位移传感器前置处理电路。

背景技术

在工业控制中，对于旋转设备的旋转角度进行检测并完成对旋转设备的控制极为重要，现有技术中，对于旋转设备的旋转角度一般采用磁场式时栅角位移传感器，通过向磁场式时栅角位移传感器的激励线圈施加激励信号，然后感应线圈感应出具有旋转设备的角度变化状态的感应信号，然后通过后续的处理得出旋转设备的旋转角度，但是，现有技术中对于磁场式时栅角位移传感器的激励信号以及感应信号的处理存在如下缺点：现有的处理电路容易受到干扰，信号衰减大，引入误差大，从而造成整个测量系统的测量精度差，而且适应性差。

有鉴于此，需要提出一种新的时栅角位移传感器前置处理电路，能够有效提高处理电路的稳定性和可靠性，避免时栅角位移传感器的激励信号和感应信号处理时存在的干扰，防止信号过大衰减，有效保证整个测量系统的精度，适应性强。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种时栅角位移传感器前置处理电路，能够有效提高处理电路的稳定性和可靠性，避免时栅角位移传感器的激励信号和感应信号处理时存在的干扰，防止信号过大衰减，有效保证整个测量系统的精度，适应性强。

本实用新型提供的一种时栅角位移传感器前置处理电路，包括激励信号接收单元、感应信号放大单元以及感应信号处理单元；

所述激励信号接收单元包括三个RC滤波电路以及三个激励信号放大电路，三个激励信号接收电路与三个激励信号放大电路一一对应，激励信号放大电路的输入端与RC的滤波电路的输出端连接，激励信号放大电路的输出端连接于时栅角位移传感器的激励线圈，感应信号放大单元的输入端与时栅角位移传感器的感应线圈连接，感应信号放大单元的输出端与感应信号处理单元的输入端连接，任一激励信号放大电路的输出端与感应信号处理单元的输入端连接。

进一步，所述三个激励信号放大电路的结构相同，所述激励信号放大电路包括运放UA6、电阻R2、运放UA7、电阻R3、可调电阻RW1；

所述运放UA6的同相输入端与RC滤波器的输出端连接，运放UA6的反相输入端与运放UA6的输出端连接构成电压跟随器，运放UA6的输出端通过电阻R2与运放UA7的同相输入端连接，运放UA7的反相输入端通过电阻R3与运放UA7的输出端连接，所述运放UA7的反相输入端通过可调电阻RW1接地，运放UA7的输出端作为激励信号接收单元的输出端。

进一步，所述感应信号放大单元包括电阻R4、电容C2、运放UA1、运放UA2、运放UA3、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、可调电阻RW2、可调电阻RW3以及芯片U1；

所述电阻R4的一端与运放UA1的同相输入端连接，电阻R4与运放UA1的公共连接点通过电容C2接地，电阻R4的另一端作为感应信号放大单元的正输入端与时栅角位移传感器的感应线圈连接，电容C2的负输入端作为感应信号放大单元的负输入端与时栅角位移传感器的感应线圈连接，运放UA1的反相输入端通过电阻R5与运放UA1的输出端连接，运放UA1的反相输入端通过可调电阻RW2与运放UA2的反相输入端连接，运放UA2的同相输入端接地，运放UA2的反相输入端通过电阻R6与运放UA2的输出端连接，运放UA2的输出端通过电阻R8与运放UA3的反相输入端连接，运放UA1的输出端通过电阻R7与运放UA3的同相输入端连接，电阻R7和运放UA3的公共连接点通过电阻R9和可调电阻RW3串联后接地；运放UA3的反相输入端通过电阻R10与运放UA3的输出端连接；运放UA3的输出端与芯片U1的3引脚连接，芯片U1的2引脚和5引脚接地，芯片U1的1引脚和8引脚通过电阻R11串接，芯片U1的7引脚接+5V电源，芯片U1的4引脚接-5V电源，芯片U1的6引脚作为感应信号放大单元的输出端；其中，芯片U1为仪表放大器INA141U。

进一步，所述感应信号处理单元包括过零比较器U2、电阻R13、电阻R12、运放UA4、运放UA5、电阻R14以及电阻R15；

所述过零比较器U2的2引脚作为感应信号处理单元的第一输入端与感应信号放大单元的输出端连接，过零比较器U2的3引脚接地，过零比较器U2的4引脚接-5V电源，过零比较器U2的7引脚和8引脚接+5V电源，过零比较器U2的1引脚通过电阻R12连接于运放UA4的同相输入端，电阻R12和过零比较器U2的公共连接点通过电阻R13接地，运放UA4的反向输入端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端作为感应信号处理单元的第二输入端与三个激励信号放大电路中的任一激励信号放大电路的输出端连接，运放UA4的输出端与运放UA5的同相输入端连接，运放UA5的反相输入端接地，运放UA5的反相输入端通过电阻15与运放UA5的输出端连接，所述UA5的输出端作为感应信号处理电路的输出端输出方波信号。

本实用新型的有益效果：本实用新型的时栅角位移传感器前置处理电路，能够有效提高处理电路的稳定性和可靠性，避免时栅角位移传感器的激励信号和感应信号处理时存在的干扰，防止信号过大衰减，有效保证整个测量系统的精度，适应性强。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

图1为本实用新型的原理框图，图2为本实用新型的电路原理图，如图所示，包括激励信号接收单元、感应信号放大单元以及感应信号处理单元；

所述激励信号接收单元包括三个RC滤波电路以及三个激励信号放大电路，三个激励信号接收电路与三个激励信号放大电路一一对应，激励信号放大电路的输入端与RC的滤波电路的输出端连接，激励信号放大电路的输出端连接于时栅角位移传感器的激励线圈，感应信号放大单元的输入端与时栅角位移传感器的感应线圈连接，感应信号放大单元的输出端与感应信号处理单元的输入端连接，任一激励信号放大电路的输出端与感应信号处理单元的输入端连接；其中，RC滤波器由电阻R1和电容C1组成，RC滤波器的输入端与激励信号源连接，当输入三路激励信号时，三路激励信号幅值、频率相同，只是相位相差120°，当然，不同的磁场式时栅角位移传感器来说，也可以采用只采用其中任意两路激励信号放大电路，此时，两路激励信号幅值、频率相同，相位相差90°，当采用两路时，其中两路工作的激励信号接收电路的任一电路的输出端与感应信号处理单元连接，由于激励信号具有三路，因此，具有三路感应信号，因此，感应信号放大单元和感应信号处理单元均设置有三个(图1中未画出全部的三个感应信号放大单元和感应信号处理单元)，通过上述结构，能够有效提高处理电路的稳定性和可靠性，避免时栅角位移传感器的激励信号和感应信号处理时存在的干扰，防止信号过大衰减，有效保证整个测量系统的精度，适应性强。

本实施例中，所述三个激励信号放大电路的结构相同，所述激励信号放大电路包括运放UA6、电阻R2、运放UA7、电阻R3、可调电阻RW1；

所述运放UA6的同相输入端与RC滤波器的输出端连接，运放UA6的反相输入端与运放UA6的输出端连接构成电压跟随器，运放UA6的输出端通过电阻R2与运放UA7的同相输入端连接，运放UA7的反相输入端通过电阻R3与运放UA7的输出端连接，所述运放UA7的反相输入端通过可调电阻RW1接地，运放UA7的输出端作为激励信号接收单元的输出端，由于在激励信号放大电路的输入端设置了RC滤波器，那么有效的滤出了干扰信号，而且通过上述结构，通过可调电阻RW1的作用，能够调节放大倍数，得到不同的激励输出，有效增强电路的适应性，而且电压跟随器的设置，有效增强驱动能力。

本实施例中，所述感应信号放大单元包括电阻R4、电容C2、运放UA1、运放UA2、运放UA3、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、可调电阻RW2、可调电阻RW3以及芯片U1；

所述电阻R4的一端与运放UA1的同相输入端连接，电阻R4与运放UA1的公共连接点通过电容C2接地，电阻R4的另一端作为感应信号放大单元的正输入端与时栅角位移传感器的感应线圈连接，电容C2的负输入端作为感应信号放大单元的负输入端与时栅角位移传感器的感应线圈连接，运放UA1的反相输入端通过电阻R5与运放UA1的输出端连接，运放UA1的反相输入端通过可调电阻RW2与运放UA2的反相输入端连接，运放UA2的同相输入端接地，运放UA2的反相输入端通过电阻R6与运放UA2的输出端连接，运放UA2的输出端通过电阻R8与运放UA3的反相输入端连接，运放UA1的输出端通过电阻R7与运放UA3的同相输入端连接，电阻R7和运放UA3的公共连接点通过电阻R9和可调电阻RW3串联后接地；运放UA3的反相输入端通过电阻R10与运放UA3的输出端连接；运放UA3的输出端与芯片U1的3引脚连接，芯片U1的2引脚和5引脚接地，芯片U1的1引脚和8引脚通过电阻R11串接，芯片U1的7引脚接+5V电源，芯片U1的4引脚接-5V电源，芯片U1的6引脚作为感应信号放大单元的输出端；其中，芯片U1为仪表放大器INA141U，通过上述结构，组成多级放大电路，能够对磁场式时栅角位移传感器输出的微弱感应信号进行有效的放大，而且通过可调电阻RW2调节运放UA1、运放UA2以及运放UA3组成的两级单端差动放大电路的共模抑制比，从而能够有效保证感应信号的精度；其中SG表示输入的感应信号。

本实施例中，所述感应信号处理单元包括过零比较器U2、电阻R13、电阻R12、运放UA4、运放UA5、电阻R14以及电阻R15；

所述过零比较器U2的2引脚作为感应信号处理单元的第一输入端与感应信号放大单元的输出端连接，过零比较器U2的3引脚接地，过零比较器U2的4引脚接-5V电源，过零比较器U2的7引脚和8引脚接+5V电源，过零比较器U2的1引脚通过电阻R12连接于运放UA4的同相输入端，电阻R12和过零比较器U2的公共连接点通过电阻R13接地，运放UA4的反向输入端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端作为感应信号处理单元的第二输入端与三个激励信号放大电路中的任一激励信号放大电路的输出端连接，运放UA4的输出端与运放UA5的同相输入端连接，运放UA5的反相输入端接地，运放UA5的反相输入端通过电阻15与运放UA5的输出端连接，所述UA5的输出端作为感应信号处理电路的输出端输出方波信号；其中，过零比较器U2采用TLV7256IDDUR芯片，用于将接收到的感应信号转换成具有相位信息的方波信号，运放UA4用于将感应信号与激励信号进行相位比较，从而对感应信号进行相位修正，并输出具有相移信息的方波信号，由于各激励信号出相位外，其他参数均相同，因此，感应信号与任一激励信号作对比均可，运放UA5构成射极跟随器，用于隔离感应信号处理单元的前级电路与后续处理电路(用于根据感应信号处理单元输出的方波信号计算旋转设备旋转角度的电路)，从而有效保证整个电路的稳定性；其中，图2中仅仅划出了其中一路激励和一路感应的原理图，当采用两路和三路时，结构完全相同，图2中的SJ表示三路(或两路)的任一激励信号。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种时栅角位移传感器前置处理电路，其特征在于：包括激励信号接收单元、感应信号放大单元以及感应信号处理单元；

所述激励信号接收单元包括三个RC滤波电路以及三个激励信号放大电路，三个激励信号接收电路与三个激励信号放大电路一一对应，激励信号放大电路的输入端与RC的滤波电路的输出端连接，激励信号放大电路的输出端连接于时栅角位移传感器的激励线圈，感应信号放大单元的输入端与时栅角位移传感器的感应线圈连接，感应信号放大单元的输出端与感应信号处理单元的输入端连接，任一激励信号放大电路的输出端与感应信号处理单元的输入端连接。

2.根据权利要求1所述时栅角位移传感器前置处理电路，其特征在于：所述三个激励信号放大电路的结构相同，所述激励信号放大电路包括运放UA6、电阻R2、运放UA7、电阻R3、可调电阻RW1；

所述运放UA6的同相输入端与RC滤波器的输出端连接，运放UA6的反相输入端与运放UA6的输出端连接构成电压跟随器，运放UA6的输出端通过电阻R2与运放UA7的同相输入端连接，运放UA7的反相输入端通过电阻R3与运放UA7的输出端连接，所述运放UA7的反相输入端通过可调电阻RW1接地，运放UA7的输出端作为激励信号接收单元的输出端。

3.根据权利要求1所述时栅角位移传感器前置处理电路，其特征在于：所述感应信号放大单元包括电阻R4、电容C2、运放UA1、运放UA2、运放UA3、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、可调电阻RW2、可调电阻RW3以及芯片U1；

所述电阻R4的一端与运放UA1的同相输入端连接，电阻R4与运放UA1的公共连接点通过电容C2接地，电阻R4的另一端作为感应信号放大单元的正输入端与时栅角位移传感器的感应线圈连接，电容C2的负输入端作为感应信号放大单元的负输入端与时栅角位移传感器的感应线圈连接，运放UA1的反相输入端通过电阻R5与运放UA1的输出端连接，运放UA1的反相输入端通过可调电阻RW2与运放UA2的反相输入端连接，运放UA2的同相输入端接地，运放UA2的反相输入端通过电阻R6与运放UA2的输出端连接，运放UA2的输出端通过电阻R8与运放UA3的反相输入端连接，运放UA1的输出端通过电阻R7与运放UA3的同相输入端连接，电阻R7和运放UA3的公共连接点通过电阻R9和可调电阻RW3串联后接地；运放UA3的反相输入端通过电阻R10与运放UA3的输出端连接；运放UA3的输出端与芯片U1的3引脚连接，芯片U1的2引脚和5引脚接地，芯片U1的1引脚和8引脚通过电阻R11串接，芯片U1的7引脚接+5V电源，芯片U1的4引脚接-5V电源，芯片U1的6引脚作为感应信号放大单元的输出端；其中，芯片U1为仪表放大器INA141U。

4.根据权利要求1所述时栅角位移传感器前置处理电路，其特征在于：所述感应信号处理单元包括过零比较器U2、电阻R13、电阻R12、运放UA4、运放UA5、电阻R14以及电阻R15；

所述过零比较器U2的2引脚作为感应信号处理单元的第一输入端与感应信号放大单元的输出端连接，过零比较器U2的3引脚接地，过零比较器U2的4引脚接-5V电源，过零比较器U2的7引脚和8引脚接+5V电源，过零比较器U2的1引脚通过电阻R12连接于运放UA4的同相输入端，电阻R12和过零比较器U2的公共连接点通过电阻R13接地，运放UA4的反向输入端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端作为感应信号处理单元的第二输入端与三个激励信号放大电路中的任一激励信号放大电路的输出端连接，运放UA4的输出端与运放UA5的同相输入端连接，运放UA5的反相输入端接地，运放UA5的反相输入端通过电阻15与运放UA5的输出端连接，所述UA5的输出端作为感应信号处理电路的输出端输出方波信号。