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1、传感器信号检测电路的设计华中理工大学周玉涛盛镔朱国力段正澄摘要介绍一种新型LVDT信号处理芯一、AD598基本原理及外接电片AD598的差动变压器式位移传感器信路号检测电路的原理及相应单片机前向通道的设计。并其对电路的稳定性、线性度作了分析。AD598是AD公司出品的一种新型关键词差动变压器(LVDT)AD598LVDT信号处理芯片,图1所示为该芯片内部原理图及其与LVDT的连接情况。由图可见该信号检测前向通道芯片实际包含两部分:一部分为一正弦波发生AbstractThispaperintroducestheory器,它产生频率及幅值均可由外接电容、电阻调ofsignaldetectingc
2、ircuitwithLVDTdis-节的正弦波以驱动LVDT原方。AD598可以placementrtansducerandthedesignofcorre-驱动最高达24V,频率范围20Hz～20kHz的spondingfrontchannelforthemicrocon-LVDT原方线圈,又可以接受最低至100mVtroller,whichbasedonanewtypeofLVDT的LVDT副方输入。芯片中另一部分为LVDTsignalprocessingchipAD598,Acompar-副方输入信号的处理部分。通过这一部分将最isonisdonebetweenthiscircuita
3、ndother终产生与LVDT铁芯位移成正比的直流电压onesnowavailable,itsstabilityandlinearityis信号。由差动变压器输出特性曲线及数学推导alsoanalyzed.可知,在一定范围内,LVDT副方两输出正弦KeywordsLinearVariableDifferential电压之和VA+VB将保持一定,而之差VA-Transformer(LVDT)AD598Signaldetect-VB则与铁芯位移成比例。在以往采用的相敏整ing,Frontchannel流方式中,同步检测出这一幅值之差,并将其绝对值转化为与铁芯位移成比例的电压。该技术差动变压器作为
4、一种位移检测传感器,具采用原方激励电压作为相位参考来决定输出电有工作可靠,寿命长,灵敏度及分辨率高(可感压的极性,这就带来一系列问题:如需要有恒定应0.01Lm的机械位移),精度、线性度好等优幅值与频率的激励信号,需要补偿LVDT原方与副方的相位偏移及温度、频率变化造成的偏点。因而在许多行业中用作精密的位移检测部移。件,我们将其作为激光切割机头焦点位置检测之用。本文拟介绍一种采用新型LVDT信号调节芯片AD598的传感器信号检测电路。该芯片仅需极少量的外接电阻、电容即可实现将LVDT位移量转化为规整可调的直流电压信号,且精度、线性度高(满量程非线性失真为0.05%),更为可贵的是其成本仅为差
5、动整流型变送器的一半左右,极具市场应用价值。图1AD598功能模块图而AD598可以消除以上这些问题。收稿日期:1997-10-10AD598并不需要恒定的幅值,因为其仅依《机械与电子》1998(2)·25·赖于副方电压之差与之和的比值VB-VB(注小的噪声敏感性。通过调节R1改变LVDT激VA+VB励电压大小从而改变VA、VB的范围,但实际调意这里VA+VB)应尽量保持不变,否则将降低节时又必须注意VLDT最大允许激励电压不输出的线性度)。恒定功率亦不需要因为输入将得超过5V的出厂限制。进行整形,只留下正弦载波信号用于修理;而对»C2、C3、C4用于AD598测量系统的带于原、副方的相应偏
6、移也不敏感,因为并未用到宽设置,一般要求取相同的值,并最好采用性能同步检测。稳定的聚酯电容。由于我们是将LVDT应用于AD598可以方便地连成单电源或双电源闭环机械位置控制领域,故有必要了解传感器供电方式。通过外部无源元件设定的参数包括:及其接口元件的动态特性。传感器本身对铁芯LVDT原方激励频率与幅值,AD598系统带位移的反应是非常迅速的,主要动态特性取决宽,整形因数(V/mm),另外还可选择地设定输于接口元件。当将Ci(i=2～4)值取得小一些出电压范围。图2为采用双电源供电,双极性输时,可以提高系统带宽,但也会引入纹波干扰。出时的AD598外接电路图。LVDT采用的是这时在R2两端并
7、接1～10nF滤波电容可滤去阜新传感器厂生产的FX31型(量程±部分纹波,不过这又将引起相位滞后。因此在实10mm)交流差动变压器。我们将其±5mm行程际应用中需要综合考虑以上因素,反复调试以设定对应于AD598±5V的输出,而在后续电求达到满意效果。路中通过电平转换调成所需的电压范围。¼通过18、19脚外接电阻(图中未画)可用于设置输出偏移,将双极性输出调成单极性输出。当不想进行偏移调整时可以将其开路。实际
