[實(shí)用新型]差動(dòng)變壓器信號(hào)調(diào)理電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420579105.2
• 申請(qǐng)日: 2014-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN204154266U
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬愛民;羅少軒;黃迎輝;張新庭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蚌埠學(xué)院
• 主分類號(hào): G01B7/02
• 分類號(hào): G01B7/02
• 代理公司: 蚌埠鼎力專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 34102
• 代理人: 王琪

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及差動(dòng)變壓器領(lǐng)域，特別是涉及一種差動(dòng)變壓器的信號(hào)調(diào)理電路。

背景技術(shù)

差動(dòng)變壓器是一種將機(jī)械位移變換成電信號(hào)的電磁感應(yīng)式位移傳感器，差動(dòng)變壓器又稱為L(zhǎng)VDT（Linear?Variable?Differential?Transformer），由于其測(cè)量分辨率高（最高可達(dá)0.01um），非線性誤差小、線性范圍大穩(wěn)定性好及簡(jiǎn)單易用等特點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于直線位移及相關(guān)非電物理量的測(cè)量。

差動(dòng)變壓器信號(hào)調(diào)理電路性能的好壞直接影響差動(dòng)變壓器傳感器的質(zhì)量，差動(dòng)變壓器的信號(hào)調(diào)理過程實(shí)際上是信號(hào)的調(diào)制解調(diào)過程。LVDT的初級(jí)線圈由較高頻的交流或脈動(dòng)直流信號(hào)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)LVDT的移動(dòng)銜鐵移動(dòng)時(shí)，在LVDT的兩個(gè)次級(jí)產(chǎn)生調(diào)幅波，為獲取移動(dòng)銜鐵的位移大小和方向，需要對(duì)LVDT次級(jí)的調(diào)幅波進(jìn)行解調(diào)。目前針對(duì)LVDT的解調(diào)主要方法有：一是由分立器件搭建相敏檢波電路或差動(dòng)整流電路；二是采用專用的集成電路如ADI的AD698等為L(zhǎng)VDT提供交流激勵(lì)信號(hào)和檢波、放大等功能。對(duì)于采用專用的集成電路而言，雖然其性能較穩(wěn)定，但由于專用集成解調(diào)芯片價(jià)格昂貴，使得LVDT的生產(chǎn)成本很高。采用分立器件搭建檢波電路是目前較為常用的方法，其中，相敏檢波電路由于其電路較為復(fù)雜，在一定程度上制約了其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，差動(dòng)整流檢波電路由于其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且不考慮LVDT零點(diǎn)殘余電壓的影響等特點(diǎn)，在實(shí)際的工業(yè)用LVDT中得到非常廣泛的應(yīng)用。常規(guī)的差動(dòng)整流電路實(shí)際上是分別對(duì)LVDT的兩個(gè)二次側(cè)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別進(jìn)行整流，然后再將兩個(gè)整流后的電流或電壓信號(hào)串接成通路合成輸出。對(duì)二次側(cè)的整流一般采用開關(guān)二極管組成全波整流橋堆實(shí)現(xiàn)，每個(gè)整流橋堆由四個(gè)開關(guān)二極管組成。由于二極管的非線性特性和各個(gè)二極管性能差異及溫度穩(wěn)定性等問題，尤其當(dāng)次級(jí)調(diào)幅波信號(hào)較小時(shí)，由純粹的開關(guān)二極管或橋堆解調(diào)得到的信號(hào)穩(wěn)定性、線性不是很理想。另外，目前常規(guī)的差動(dòng)變壓器經(jīng)調(diào)理后的輸出信號(hào)為單一的電流或者電壓變送信號(hào)，需要將解調(diào)后的較小的電壓變送信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電流變送信號(hào)輸出，但是有些工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合下，有可能兩種變送信號(hào)都需要使用，這也在一定程度上影響了常規(guī)的LVDT傳感器的使用靈活性。

因此亟需提供一種新型的差動(dòng)變壓器信號(hào)調(diào)理電路來解決上述問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種差動(dòng)變壓器信號(hào)調(diào)理電路，能夠同時(shí)輸出穩(wěn)定性與線性好的電壓變送信號(hào)和電流變送信號(hào)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種差動(dòng)變壓器信號(hào)調(diào)理電路，包括依次相連的電源電路、振動(dòng)激勵(lì)源、整流電路、差動(dòng)放大電路、差動(dòng)減法電路、電壓變換電路及電流變換電路，所述振動(dòng)激勵(lì)源包括非門集成電路、三極管Q5、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈SC1、次級(jí)線圈SC2，非門集成電路的輸出信號(hào)端連接三極管Q5，三極管Q5的集電極連接初級(jí)線圈；所述整流電路包括第一電橋、第二電橋、濾波電路，第一電橋與第二電橋均由兩個(gè)開關(guān)二極管及兩個(gè)MOS管組成，第一電橋與次級(jí)線圈SC1相連，第二電橋與次級(jí)線圈SC2相連；所述差動(dòng)放大電路包括運(yùn)算放大器U4A、U4D，所述差動(dòng)減法電路包括運(yùn)算放大器U4B，U4A及U4D的輸出端分別與U4B的同相輸入端、反相輸入端相連；所述電壓變換電路包括短路塊J1、電阻R11、運(yùn)算放大器U6B、U6A，J1的輸入端與U6B的同相輸入端通過R11相連，U6B的輸出端與U6A的反相輸入端相連；運(yùn)算放大器U4B的輸出端與J1的輸出端相連接；所述電流變換電路包括電路塊J2、電阻R5、R6、R21、R22、運(yùn)算放大器U4C，電阻R5、R6并聯(lián)與U4C的反相輸入端相連接，電阻R21、R22與U4C的同相輸入端相連接。

在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述非門集成電路的X1端連接有電阻R13，Y1、X2端連接有電阻R14，Y2、X3連接有電容C18，所述電阻R13、電阻R14與電容C18組成多諧振蕩器。該多諧振動(dòng)器作為所述差動(dòng)變壓器信號(hào)調(diào)理電路的振動(dòng)激勵(lì)源。

在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述濾波電路包括一階低通濾波電路、電容C12、C20，所述一階低通濾波電路包括相互并聯(lián)的電阻R8、電容C13及相互并聯(lián)的電阻R18、電容C19。所述濾波電路對(duì)所述整流電路輸出的電信號(hào)進(jìn)行濾波處理。

在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述差動(dòng)減法電路還包括電阻R3、R4、R19、R20，電阻R3、R4并聯(lián)與運(yùn)算放大器U4B的同相輸入端相連接，電阻R19、R20并聯(lián)與運(yùn)算放大器U4B的反相輸入端相連接。