[實用新型]用于紗線張力檢測的高精度放大電路

有效

• 申請號: 201220588637.3
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN202906846U
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 高明煜;黃健;黃繼業
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45;G01L5/10;G05B19/042
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本實用新型涉及一種用于紗線張力檢測的高精度放大電路，主要用于紡織機械上紗線張力檢測，屬于紡織電子領域。

背景技術

紗線張力檢測的高精度放大電路作為紡織工紗線張力檢測產過程中一個重要的傳感器，有著非常重要的作用。紗線張力的平衡與穩定直接關系到產品的質量、生產效率以及后續加工的順利進行。實際生產過程中紗線張力檢測的高精度放大電路是二十四小時工作的，工作溫度也在時刻發生變化，會出現零漂和溫漂等。不同的紗線在設定的紗線張力的范圍也不一樣，所以需要紗線張力檢測的高精度放大電路能自動調整放大倍數使得后級電路能夠順利處理。現有的張力傳感器放大倍數和零點調節是使用電位器，調節過程需要手工參與，且電位器精度不高，長時間工作的情況下會出現張力檢測結果偏差變大的，使得紗線的質量變差。

發明內容

本實用新型的目的就是克服現有技術的不足，提供一種用于紗線張力檢測的高精度放大電路。

本實用新型包括雙抽頭數控電位器、N溝道場效應管Q1、MCU、線性霍爾傳感器、第一運算放大器U1、第二運算放大器U2、第一電阻R1、第二電阻R2；

所述的雙抽頭數控電位器為SPI接口，內含兩個可調電阻，兩個電阻的阻值都為100KΩ。

所述的MCU的第25腳與N溝道場效應管Q1柵極連接，MCU上的第20腳與雙抽頭數控電位器的CS腳連接，MCU上的第21腳與雙抽頭數控電位器的SCK腳連接，MCU上的第23腳與雙抽頭數控電位器的SI腳連接，雙抽頭數控電位器的PA0腳與線性霍爾傳感器的VI輸出端連接，雙抽頭數控電位器的PWO腳、PB0腳與N溝道場效應管Q1的漏極、第一電阻R1的一端連接，雙抽頭數控電位器的PA1腳接+5V電壓，雙抽頭數控電位器的PW1腳與第一運算放大器U1的同向輸入端連接，雙抽頭數控電位器的PB1腳接-5V電壓，第一運算放大器U1的正供電端接+12V電壓，第一運算放大器U1的負供電端接－12V電壓，N溝道場效應管Q1的源極接地，第一電阻R1的另一端與第二電阻R2的一端、第二運算放大器U2的反向輸入端連接，第二電阻R2的另一端與第二運算放大器U2的輸出端連接并作為電壓輸出端VO，電壓輸出端VO與電壓采樣端口連接，第二運算放大器U2的正供電端接+12V電壓，第二運算放大器U2的負供電端接－12V電壓，第一運算放大器U1的反向輸入端與第一運算放大器的輸出端、第二運算放大器U2的同向輸入端連接。

所述的N溝道場效應管Q1的導通內阻低于0.7mΩ；

所述的MCU的型號為STM32F103RBT6。

本實用新型的有益效果：具有調節過程智能化和精度高，長時間工作穩定性高，電路結構簡單，電路維護簡單，成本低廉，溫度濕度對電路的影響小。

附圖說明

圖1是本實用新型的電路圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型一種用于紗線張力檢測的高精度放大電路包括雙抽頭數控電位器（MCP42100）、運算放大器電路、N溝道場效應管Q1(STS19N3LLH6)、MCU（STM32F103RBT6）和線性霍爾傳感器(SS495A)。

所述的運算放大器電路包括第一運算放大器U1(NE5534)、第二運算放大器U2(NE5534)、第一電阻R1(1KΩ)、第二電阻R2(100KΩ)；

MCU的25腳與N溝道場效應管Q1柵極連接，MCU上的20腳與雙抽頭數控電位器的CS腳連接，MCU上的21腳與雙抽頭數控電位器的SCK腳連接，MCU上的23腳與雙抽頭數控電位器的SI腳連接，雙抽頭數控電位器的PA0腳與線性霍爾傳感器的VI輸出端連接，雙抽頭數控電位器的PWO腳、PB0腳與N溝道場效應管Q1的漏極、第一電阻R1的一端連接，雙抽頭數控電位器的PA1腳接+5V電壓，雙抽頭數控電位器的PW1腳與第一運算放大器U1的同向輸入端連接，雙抽頭數控電位器的PB1腳接-5V電壓，第一運算放大器U1的正電壓端接+12V電壓，第一運算放大器U1的負電壓端接－12V電壓，N溝道場效應管Q1的源極接地，第一電阻R1的另一端與第二電阻R2的一端、第二運算放大器U2的反向輸入端連接，第二電阻R2的另一端與第二運算放大器U2的輸出端連接并作為電壓輸出端VO，電壓輸出端VO與電壓采樣端口連接，第二運算放大器U2的正電壓端接+12V電壓，第二運算放大器U2的負電壓端接－12V電壓，第一運算放大器U1的反向輸入端與第一運算放大器的輸出端、第二運算放大器U2的同向輸入端連接。

本實用新型通過置高MCU的25腳，使N溝道場效應管Q1導通，使得第二運算放大器U2的反相輸入端接地,再控制MCU的20、21、23腳，調節第二可調電阻R4，第二可調電阻R4的阻值變化引起第一運算放大器U1的正輸入端的電壓改變，使第二運算放大器U2的正輸入端的電壓改變，從而實現張力傳感器放大電路的偏置調節，可調電阻R4的分壓比變大則傳感器放大電路的偏置電壓越大，第二可調電阻R4的分壓比變大則傳感器放小電路的偏置電壓越小，整個過程稱之為張力傳感器放大電路的偏置自動調節。本實用新型通過置低MCU的25腳，使N溝道場效應管Q1關斷，使得線性霍爾傳感器的信號能夠送到第二運算放大器U2的反相輸入端，再控制外部輸入的20、21、23腳，調節第一可調電阻R3，第一可調電阻R3阻值的變化使得運算放大器U2的反向放大的倍數改變，從而實現張力傳感器放大電路的放大倍數的調節，第二可調電阻R4的阻值越大第二運算放大器U2的反向放大倍數越小，第二可調電阻R4的阻值越小第二運算放大器U2的反向放大倍數越大，整個過程稱之為張力傳感器放大電路的放大倍數的自動調節。張力傳感器放大電路在正常使用的過程中，每一分鐘進行一次張力傳感器放大電路的偏置自動調節，確保當運算放大器U2的反向輸入信號為零時，使第二運算放大器U2的輸出電壓為零，從而實現放大電路的自動調零；再進行張力傳感器放大電路的放大倍數的自動調節，使第二運算放大器U2的輸出電壓為AD轉換器電壓基準源的一半到三分之二之間，從而使放大電路的輸出電壓范圍最優。從上分析可看出，整個調節過程由單片機通過程序自動完成，且放大電路的精度主要由數控電位器的抽頭數所決定。