時柵角位移傳感器前置處理電路的製作方法

2023-06-05 01:17:26 2

本實用新型涉及時柵角位移傳感器領域，尤其涉及一種時柵角位移傳感器前置處理電路。

背景技術：

在工業控制中，對於旋轉設備的旋轉角度進行檢測並完成對旋轉設備的控制極為重要，現有技術中，對於旋轉設備的旋轉角度一般採用磁場式時柵角位移傳感器，通過向磁場式時柵角位移傳感器的激勵線圈施加激勵信號，然後感應線圈感應出具有旋轉設備的角度變化狀態的感應信號，然後通過後續的處理得出旋轉設備的旋轉角度，但是，現有技術中對於磁場式時柵角位移傳感器的激勵信號以及感應信號的處理存在如下缺點：現有的處理電路容易受到幹擾，信號衰減大，引入誤差大，從而造成整個測量系統的測量精度差，而且適應性差。

有鑑於此，需要提出一種新的時柵角位移傳感器前置處理電路，能夠有效提高處理電路的穩定性和可靠性，避免時柵角位移傳感器的激勵信號和感應信號處理時存在的幹擾，防止信號過大衰減，有效保證整個測量系統的精度，適應性強。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型的目的是提供一種時柵角位移傳感器前置處理電路，能夠有效提高處理電路的穩定性和可靠性，避免時柵角位移傳感器的激勵信號和感應信號處理時存在的幹擾，防止信號過大衰減，有效保證整個測量系統的精度，適應性強。

本實用新型提供的一種時柵角位移傳感器前置處理電路，包括激勵信號接收單元、感應信號放大單元以及感應信號處理單元；

所述激勵信號接收單元包括三個RC濾波電路以及三個激勵信號放大電路，三個激勵信號接收電路與三個激勵信號放大電路一一對應，激勵信號放大電路的輸入端與RC的濾波電路的輸出端連接，激勵信號放大電路的輸出端連接於時柵角位移傳感器的激勵線圈，感應信號放大單元的輸入端與時柵角位移傳感器的感應線圈連接，感應信號放大單元的輸出端與感應信號處理單元的輸入端連接，任一激勵信號放大電路的輸出端與感應信號處理單元的輸入端連接。

進一步，所述三個激勵信號放大電路的結構相同，所述激勵信號放大電路包括運放UA6、電阻R2、運放UA7、電阻R3、可調電阻RW1；

所述運放UA6的同相輸入端與RC濾波器的輸出端連接，運放UA6的反相輸入端與運放UA6的輸出端連接構成電壓跟隨器，運放UA6的輸出端通過電阻R2與運放UA7的同相輸入端連接，運放UA7的反相輸入端通過電阻R3與運放UA7的輸出端連接，所述運放UA7的反相輸入端通過可調電阻RW1接地，運放UA7的輸出端作為激勵信號接收單元的輸出端。

進一步，所述感應信號放大單元包括電阻R4、電容C2、運放UA1、運放UA2、運放UA3、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、可調電阻RW2、可調電阻RW3以及晶片U1；

所述電阻R4的一端與運放UA1的同相輸入端連接，電阻R4與運放UA1的公共連接點通過電容C2接地，電阻R4的另一端作為感應信號放大單元的正輸入端與時柵角位移傳感器的感應線圈連接，電容C2的負輸入端作為感應信號放大單元的負輸入端與時柵角位移傳感器的感應線圈連接，運放UA1的反相輸入端通過電阻R5與運放UA1的輸出端連接，運放UA1的反相輸入端通過可調電阻RW2與運放UA2的反相輸入端連接，運放UA2的同相輸入端接地，運放UA2的反相輸入端通過電阻R6與運放UA2的輸出端連接，運放UA2的輸出端通過電阻R8與運放UA3的反相輸入端連接，運放UA1的輸出端通過電阻R7與運放UA3的同相輸入端連接，電阻R7和運放UA3的公共連接點通過電阻R9和可調電阻RW3串聯後接地；運放UA3的反相輸入端通過電阻R10與運放UA3的輸出端連接；運放UA3的輸出端與晶片U1的3引腳連接，晶片U1的2引腳和5引腳接地，晶片U1的1引腳和8引腳通過電阻R11串接，晶片U1的7引腳接+5V電源，晶片U1的4引腳接-5V電源，晶片U1的6引腳作為感應信號放大單元的輸出端；其中，晶片U1為儀表放大器INA141U。

進一步，所述感應信號處理單元包括過零比較器U2、電阻R13、電阻R12、運放UA4、運放UA5、電阻R14以及電阻R15；

所述過零比較器U2的2引腳作為感應信號處理單元的第一輸入端與感應信號放大單元的輸出端連接，過零比較器U2的3引腳接地，過零比較器U2的4引腳接-5V電源，過零比較器U2的7引腳和8引腳接+5V電源，過零比較器U2的1引腳通過電阻R12連接於運放UA4的同相輸入端，電阻R12和過零比較器U2的公共連接點通過電阻R13接地，運放UA4的反向輸入端與電阻R14的一端連接，電阻R14的另一端作為感應信號處理單元的第二輸入端與三個激勵信號放大電路中的任一激勵信號放大電路的輸出端連接，運放UA4的輸出端與運放UA5的同相輸入端連接，運放UA5的反相輸入端接地，運放UA5的反相輸入端通過電阻15與運放UA5的輸出端連接，所述UA5的輸出端作為感應信號處理電路的輸出端輸出方波信號。

本實用新型的有益效果：本實用新型的時柵角位移傳感器前置處理電路，能夠有效提高處理電路的穩定性和可靠性，避免時柵角位移傳感器的激勵信號和感應信號處理時存在的幹擾，防止信號過大衰減，有效保證整個測量系統的精度，適應性強。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述：

圖1為本實用新型的原理框圖。

圖2為本實用新型的電路原理圖。

具體實施方式

圖1為本實用新型的原理框圖，圖2為本實用新型的電路原理圖，如圖所示，包括激勵信號接收單元、感應信號放大單元以及感應信號處理單元；

所述激勵信號接收單元包括三個RC濾波電路以及三個激勵信號放大電路，三個激勵信號接收電路與三個激勵信號放大電路一一對應，激勵信號放大電路的輸入端與RC的濾波電路的輸出端連接，激勵信號放大電路的輸出端連接於時柵角位移傳感器的激勵線圈，感應信號放大單元的輸入端與時柵角位移傳感器的感應線圈連接，感應信號放大單元的輸出端與感應信號處理單元的輸入端連接，任一激勵信號放大電路的輸出端與感應信號處理單元的輸入端連接；其中，RC濾波器由電阻R1和電容C1組成，RC濾波器的輸入端與激勵信號源連接，當輸入三路激勵信號時，三路激勵信號幅值、頻率相同，只是相位相差120°，當然，不同的磁場式時柵角位移傳感器來說，也可以採用只採用其中任意兩路激勵信號放大電路，此時，兩路激勵信號幅值、頻率相同，相位相差90°，當採用兩路時，其中兩路工作的激勵信號接收電路的任一電路的輸出端與感應信號處理單元連接，由於激勵信號具有三路，因此，具有三路感應信號，因此，感應信號放大單元和感應信號處理單元均設置有三個(圖1中未畫出全部的三個感應信號放大單元和感應信號處理單元)，通過上述結構，能夠有效提高處理電路的穩定性和可靠性，避免時柵角位移傳感器的激勵信號和感應信號處理時存在的幹擾，防止信號過大衰減，有效保證整個測量系統的精度，適應性強。

本實施例中，所述三個激勵信號放大電路的結構相同，所述激勵信號放大電路包括運放UA6、電阻R2、運放UA7、電阻R3、可調電阻RW1；

所述運放UA6的同相輸入端與RC濾波器的輸出端連接，運放UA6的反相輸入端與運放UA6的輸出端連接構成電壓跟隨器，運放UA6的輸出端通過電阻R2與運放UA7的同相輸入端連接，運放UA7的反相輸入端通過電阻R3與運放UA7的輸出端連接，所述運放UA7的反相輸入端通過可調電阻RW1接地，運放UA7的輸出端作為激勵信號接收單元的輸出端，由於在激勵信號放大電路的輸入端設置了RC濾波器，那麼有效的濾出了幹擾信號，而且通過上述結構，通過可調電阻RW1的作用，能夠調節放大倍數，得到不同的激勵輸出，有效增強電路的適應性，而且電壓跟隨器的設置，有效增強驅動能力。

本實施例中，所述感應信號放大單元包括電阻R4、電容C2、運放UA1、運放UA2、運放UA3、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、可調電阻RW2、可調電阻RW3以及晶片U1；

所述電阻R4的一端與運放UA1的同相輸入端連接，電阻R4與運放UA1的公共連接點通過電容C2接地，電阻R4的另一端作為感應信號放大單元的正輸入端與時柵角位移傳感器的感應線圈連接，電容C2的負輸入端作為感應信號放大單元的負輸入端與時柵角位移傳感器的感應線圈連接，運放UA1的反相輸入端通過電阻R5與運放UA1的輸出端連接，運放UA1的反相輸入端通過可調電阻RW2與運放UA2的反相輸入端連接，運放UA2的同相輸入端接地，運放UA2的反相輸入端通過電阻R6與運放UA2的輸出端連接，運放UA2的輸出端通過電阻R8與運放UA3的反相輸入端連接，運放UA1的輸出端通過電阻R7與運放UA3的同相輸入端連接，電阻R7和運放UA3的公共連接點通過電阻R9和可調電阻RW3串聯後接地；運放UA3的反相輸入端通過電阻R10與運放UA3的輸出端連接；運放UA3的輸出端與晶片U1的3引腳連接，晶片U1的2引腳和5引腳接地，晶片U1的1引腳和8引腳通過電阻R11串接，晶片U1的7引腳接+5V電源，晶片U1的4引腳接-5V電源，晶片U1的6引腳作為感應信號放大單元的輸出端；其中，晶片U1為儀表放大器INA141U，通過上述結構，組成多級放大電路，能夠對磁場式時柵角位移傳感器輸出的微弱感應信號進行有效的放大，而且通過可調電阻RW2調節運放UA1、運放UA2以及運放UA3組成的兩級單端差動放大電路的共模抑制比，從而能夠有效保證感應信號的精度；其中SG表示輸入的感應信號。

本實施例中，所述感應信號處理單元包括過零比較器U2、電阻R13、電阻R12、運放UA4、運放UA5、電阻R14以及電阻R15；

所述過零比較器U2的2引腳作為感應信號處理單元的第一輸入端與感應信號放大單元的輸出端連接，過零比較器U2的3引腳接地，過零比較器U2的4引腳接-5V電源，過零比較器U2的7引腳和8引腳接+5V電源，過零比較器U2的1引腳通過電阻R12連接於運放UA4的同相輸入端，電阻R12和過零比較器U2的公共連接點通過電阻R13接地，運放UA4的反向輸入端與電阻R14的一端連接，電阻R14的另一端作為感應信號處理單元的第二輸入端與三個激勵信號放大電路中的任一激勵信號放大電路的輸出端連接，運放UA4的輸出端與運放UA5的同相輸入端連接，運放UA5的反相輸入端接地，運放UA5的反相輸入端通過電阻15與運放UA5的輸出端連接，所述UA5的輸出端作為感應信號處理電路的輸出端輸出方波信號；其中，過零比較器U2採用TLV7256IDDUR晶片，用於將接收到的感應信號轉換成具有相位信息的方波信號，運放UA4用於將感應信號與激勵信號進行相位比較，從而對感應信號進行相位修正，並輸出具有相移信息的方波信號，由於各激勵信號出相位外，其他參數均相同，因此，感應信號與任一激勵信號作對比均可，運放UA5構成射極跟隨器，用於隔離感應信號處理單元的前級電路與後續處理電路(用於根據感應信號處理單元輸出的方波信號計算旋轉設備旋轉角度的電路)，從而有效保證整個電路的穩定性；其中，圖2中僅僅劃出了其中一路激勵和一路感應的原理圖，當採用兩路和三路時，結構完全相同，圖2中的SJ表示三路(或兩路)的任一激勵信號。

最後說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。