CN215599532U - 一种usb接口的电感位移传感器信号处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及测量设备技术领域，具体涉及一种usb接口的电感位移传感器信号处理装置，包括电源模块，为各模块提供稳定的电源供给；电感传感器，测量位移，转换成交流信号；信号激励电路，为电感位移传感器提供交流激励信号；整流电路，将电感位移传感器的交流信号转换为直流信号；信号放大及偏置电路，调节位移信号倍率及偏置；数据采集与A/D转换电路，采集调理好的模拟信号，转换成数字信号；MCU与usb接口，控制器将数字信号换算成数值信号，通过usb接口与上位机进行通信，通过将电感位移传感器和信号调理电路作为一个整体使用，体积较小、使用方便、测量精确，与上位机通过usb接口进行信号交互，实现测量数据的传输与处理。

Description

一种usb接口的电感位移传感器信号处理装置

技术领域

本实用新型涉及测量设备技术领域，尤其涉及一种usb接口的电感位移传感器信号处理装置。

背景技术

目前，电感位移传感器以其结构简单、灵敏度高、输出功率大、输出阻抗小、抗干扰能力强及测量精度高等一系列优点，在位移测量中得到广泛的应用。由于电感位移传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象，将被测位移量转换成线圈互感的变化，其需要交流信号作为激励，且输出信号为交流信号，不能直接使用，往往需要配合一块专用的信号处理电路，体积较大。

现有的电感位移传感器，如果将信号处理电路安装在仪器内部，通用性差，如安装在仪器外部，则占据空间大，导致测量整体结构混乱。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种usb接口的电感位移传感器信号处理装置，旨在解决现有技术中电感位移传感器，如果将信号处理电路安装在仪器内部，通用性差，如安装在仪器外部，则占据空间大，导致测量整体结构混乱的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种usb接口的电感位移传感器信号处理装置，所述usb接口的电感位移传感器信号处理装置包括装置外壳、电源模块、信号激励电路、整流电路、信号放大及偏置电路、数据采集与A/D转换电路、MCU和usb接口，所述电源模块、所述信号激励电路、所述整流电路、所述信号放大及偏置电路、所述数据采集与A/D转换电路和所述MCU均设置于所述装置外壳的内部，所述usb接口设置于所述装置外壳的外侧，所述电源模块与所述MCU电性连接，所述MCU与所述usb接口电性连接，所述信号激励电路与所述MCU电性连接，所述整流电路与所述信号放大及偏置电路电性连接，所述信号放大及偏置电路与所述数据采集与A/D转换电路电性连接，所述采集与A/D转换电路与所述MCU电性连接。

所述数据采集与A/D转换电路包括电容CU0和电阻RU3，所述电容CU0的一端与所述MCU的VDD_2端口电性连接，所述电容CU0的另一端接地，所述电阻RU3的一端与所述MCU的PB2端口电性连接，所述电阻RU3的另一端接地。

所述整流电路包括芯片UA7、电容C0、电容C1、电阻R3和电容C6，所述芯片UA7的2引脚和3引脚均接地，所述芯片UA7的5引脚依次与所述电容C1和所述电容C6电性连接，所述芯片UA7的4引脚依次与所述电容C0和电阻R3电性连接，所述电阻R3与所述信号放大及偏置电路电性连接。

所述信号激励电路包括芯片U4、电容CZ3、电容CZ6、电阻RZ4、电阻RZ3、电阻RZ5、电容CZ7和电容EU0，所述芯片U4的1引脚接地，所述芯片U4的2引脚和3引脚均与所述电容CZ3的一端电性连接，所述电容CZ3的另一端接地，所述芯片U4的4引脚依次与所述电容CZ6和所述电阻RZ4电性连接，所述电阻RZ5的两端分别与所述芯片U4的4引脚和5引脚电性连接，所述电容CZ7的一端分别与所述电阻RZ3和电阻RZ5电性连接，所述电容CZ7的另一端与所述芯片U4的5引脚电性连接，所述芯片U4的6引脚与所述电容EU0电性连接。

所述usb接口包括三极管QU1、电阻RU8、电阻RU9、电阻RU7、外接口P1、电阻RU5和电阻RU4，所述三极管QU1的集电极与3.3V的电压端电性连接，所述三极管QU1的基极依次与所述电阻RU8、电阻RU9电性连接，所述三极管QU1的发射极与所述电阻RU7的一端电性连接，所述电阻RU7的另一端分别与所述电阻RU5和所述外接口P1的3引脚电性连接，所述外接口P1的2引脚与所述电阻RU4电性连接。

本实用新型的一种usb接口的电感位移传感器信号处理装置，所述电源模块通过所述usb接口与电源连接，为所述MCU以及各个电路供电，电感位移传感器测量位移后，转换成交流信号，所述信号激励电路，为电感位移传感器提供交流激励信号，所述整流电路将电感位移传感器产生的交流信号转换为直流信号，所述信号放大及偏置电路调节位移信号倍率及偏置，所述数据采集与A/D转换电路，采集调理好的模拟信号，并转换成数字信号，最后通过所述MCU将数字信号换算成数值信号，通过所述usb接口与上位机进行通信，采用上位机与所述usb接口连接，并进行供电，无需单独电源，不受电源位置与线缆长度的限制，操作便捷、测量灵活、稳定性高；所述usb接口的电感位移传感器信号处理装置对经过转换的测量信号进行处理运算后，将数值信号送入上位机软件进行数据显示与结果判定，测量结果清晰易懂；通过所述usb接口可与上位机相连，实现数据信息在线采集，从而实现测量数据的自动传输与保存。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本实用新型提供的一种usb接口的电感位移传感器信号处理装置的结构示意图。

图2是本实用新型提供的一种usb接口的电感位移传感器信号处理装置的电路原理框图。

图3是本实用新型提供的MCU和数据采集与A/D转换电路的电路原理图。

图4是本实用新型提供的整流电路和信号放大及偏置电路的电路原理图。

图5是本实用新型提供的电源模块的电路原理图。

图6是本实用新型提供的信号激励电路的电路原理图。

图7是本实用新型提供的usb接口的电路原理图。

1-装置外壳、2-电源模块、3-信号激励电路、4-整流电路、5-信号放大及偏置电路、6-数据采集与A/D转换电路、7-MCU、8-usb接口、9-电感位移传感器。

具体实施方式

请参阅图1至图7，本实用新型提供一种usb接口的电感位移传感器信号处理装置，所述usb接口的电感位移传感器信号处理装置包括装置外壳1、电源模块2、信号激励电路3、整流电路4、信号放大及偏置电路5、数据采集与A/D转换电路6、MCU7和usb接口8，所述电源模块2、所述信号激励电路3、所述整流电路4、所述信号放大及偏置电路5、所述数据采集与A/D转换电路6和所述MCU7均设置于所述装置外壳1的内部，所述usb接口8设置于所述装置外壳1的外侧，所述电源模块2与所述MCU7电性连接，所述MCU7与所述usb接口8电性连接，所述信号激励电路3与所述MCU7电性连接，所述整流电路4与所述信号放大及偏置电路5电性连接，所述信号放大及偏置电路5与所述数据采集与A/D转换电路6电性连接，所述采集与A/D转换电路与所述MCU7电性连接。

所述usb接口的电感位移传感器信号处理装置工作过程如下：

将所述usb接口8插入上位机或PC中，打开上位机软件，设置相应端口，上位机软件将识别所述usb接口的电感位移传感器信号处理装置传入的数值信号，并进行计算或显示；

所述usb接口的电感位移传感器信号处理装置根据电感位移传感器9与被测工件配合测量时产生的交流电压变化来计算位移变化，交流电压经整流滤波、放大、偏置后，转化为数字信号，通过所述usb接口8传输到上位机；

将电感位移传感器9安装在不同的测量仪器上，测量不同的工况；

测量过程中可以通过所述usb接口8与上位机相连对测量过程进行控制，实现数据信息在线采集与实时分析；

所述usb接口的电感位移传感器信号处理装置无需单独电源，直接从上位机usb端口取电。

采用上位机与所述usb接口8连接，并进行供电，无需单独电源，不受电源位置与线缆长度的限制，操作便捷、测量灵活、稳定性高；所述usb接口的电感位移传感器信号处理装置对经过转换的测量信号进行处理运算后，将数值信号送入上位机软件进行数据显示与结果判定，测量结果清晰易懂；通过所述usb接口8可与上位机相连，实现数据信息在线采集，从而实现测量数据的自动传输与保存。

所述数据采集与A/D转换电路6包括电容CU0和电阻RU3，所述电容CU0的一端与所述MCU7的VDD_2端口电性连接，所述电容CU0的另一端接地，所述电阻RU3的一端与所述MCU7的PB2端口电性连接，所述电阻RU3的另一端接地；所述整流电路4包括芯片UA7、电容C0、电容C1、电阻R3和电容C6，所述芯片UA7的2引脚和3引脚均接地，所述芯片UA7的5引脚依次与所述电容C1和所述电容C6电性连接，所述芯片UA7的4引脚依次与所述电容C0和电阻R3电性连接，所述电阻R3与所述信号放大及偏置电路5电性连接；所述信号激励电路3包括芯片U4、电容CZ3、电容CZ6、电阻RZ4、电阻RZ3、电阻RZ5、电容CZ7和电容EU0，所述芯片U4的1引脚接地，所述芯片U4的2引脚和3引脚均与所述电容CZ3的一端电性连接，所述电容CZ3的另一端接地，所述芯片U4的4引脚依次与所述电容CZ6和所述电阻RZ4电性连接，所述电阻RZ5的两端分别与所述芯片U4的4引脚和5引脚电性连接，所述电容CZ7的一端分别与所述电阻RZ3和电阻RZ5电性连接，所述电容CZ7的另一端与所述芯片U4的5引脚电性连接，所述芯片U4的6引脚与所述电容EU0电性连接。

电感位移传感器9测量位移后，转换成交流信号，所述信号激励电路3，为电感位移传感器9提供交流激励信号，所述整流电路4将电感位移传感器9产生的交流信号转换为直流信号，所述信号放大及偏置电路5将直流信号进行调理后，所述数据采集与A/D转换电路6采集调理好的模拟信号，并转换成数字信号，并输入所述MCU7。

所述usb接口8包括三极管QU1、电阻RU8、电阻RU9、电阻RU7、外接口P1、电阻RU5和电阻RU4，所述三极管QU1的集电极与3.3V的电压端电性连接，所述三极管QU1的基极依次与所述电阻RU8、电阻RU9电性连接，所述三极管QU1的发射极与所述电阻RU7的一端电性连接，所述电阻RU7的另一端分别与所述电阻RU5和所述外接口P1的3引脚电性连接，所述外接口P1的2引脚与所述电阻RU4电性连接。

采用上位机与所述usb接口8连接，并进行供电，无需单独电源，不受电源位置与线缆长度的限制，操作便捷、测量灵活、稳定性高，通过所述usb接口8可与上位机相连，实现数据信息在线采集，从而实现测量数据的自动传输与保存。

以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种usb接口的电感位移传感器信号处理装置，其特征在于，

所述usb接口的电感位移传感器信号处理装置包括装置外壳、电源模块、信号激励电路、整流电路、信号放大及偏置电路、数据采集与A/D转换电路、MCU和usb接口，所述电源模块、所述信号激励电路、所述整流电路、所述信号放大及偏置电路、所述数据采集与A/D转换电路和所述MCU均设置于所述装置外壳的内部，所述usb接口设置于所述装置外壳的外侧，所述电源模块与所述MCU电性连接，所述MCU与所述usb接口电性连接，所述信号激励电路与所述MCU电性连接，所述整流电路与所述信号放大及偏置电路电性连接，所述信号放大及偏置电路与所述数据采集与A/D转换电路电性连接，所述采集与A/D转换电路与所述MCU电性连接。

2.如权利要求1所述的一种usb接口的电感位移传感器信号处理装置，其特征在于，

所述数据采集与A/D转换电路包括电容CU0和电阻RU3，所述电容CU0的一端与所述MCU的VDD_2端口电性连接，所述电容CU0的另一端接地，所述电阻RU3的一端与所述MCU的PB2端口电性连接，所述电阻RU3的另一端接地。

3.如权利要求2所述的一种usb接口的电感位移传感器信号处理装置，其特征在于，

所述整流电路包括芯片UA7、电容C0、电容C1、电阻R3和电容C6，所述芯片UA7的2引脚和3引脚均接地，所述芯片UA7的5引脚依次与所述电容C1和所述电容C6电性连接，所述芯片UA7的4引脚依次与所述电容C0和电阻R3电性连接，所述电阻R3与所述信号放大及偏置电路电性连接。

4.如权利要求3所述的一种usb接口的电感位移传感器信号处理装置，其特征在于，

所述信号激励电路包括芯片U4、电容CZ3、电容CZ6、电阻RZ4、电阻RZ3、电阻RZ5、电容CZ7和电容EU0，所述芯片U4的1引脚接地，所述芯片U4的2引脚和3引脚均与所述电容CZ3的一端电性连接，所述电容CZ3的另一端接地，所述芯片U4的4引脚依次与所述电容CZ6和所述电阻RZ4电性连接，所述电阻RZ5的两端分别与所述芯片U4的4引脚和5引脚电性连接，所述电容CZ7的一端分别与所述电阻RZ3和电阻RZ5电性连接，所述电容CZ7的另一端与所述芯片U4的5引脚电性连接，所述芯片U4的6引脚与所述电容EU0电性连接。

5.如权利要求4所述的一种usb接口的电感位移传感器信号处理装置，其特征在于，

所述usb接口包括三极管QU1、电阻RU8、电阻RU9、电阻RU7、外接口P1、电阻RU5和电阻RU4，所述三极管QU1的集电极与3.3V的电压端电性连接，所述三极管QU1的基极依次与所述电阻RU8、电阻RU9电性连接，所述三极管QU1的发射极与所述电阻RU7的一端电性连接，所述电阻RU7的另一端分别与所述电阻RU5和所述外接口P1的3引脚电性连接，所述外接口P1的2引脚与所述电阻RU4电性连接。

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