位移传感器制造技术

本发明专利技术公开了位移传感器，包括稳压电源、振荡器和检测电路。振荡器，其供电输入端与稳压电源的输出端耦接，具有相对金属导体设置的线圈。在金属导体逐渐靠近线圈时振荡器逐渐降低振荡幅度，以便稳压电源逐渐减小其输出端的电流。检测电路适于检测对应于稳压电源输出端的电流值的电信号。控制单元与检测电路耦接，适于根据电信号计算金属导体与线圈的距离。

Displacement sensor

The invention discloses a displacement sensor, which comprises a voltage stabilizing power supply, an oscillator and a detection circuit. The power supply input end is coupled with the output end of the voltage stabilizing power supply. When the metal conductor is gradually close to the coil, the oscillator gradually reduces the oscillation amplitude, so that the voltage stabilizing power supply gradually reduces the output current. The detection circuit is suitable for detecting the electric signal corresponding to the current value of the output voltage of the voltage stabilizing power supply. The control unit is coupled with the detection circuit, which is suitable for calculating the distance between the metal conductor and the coil according to the electrical signal.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及设备监测
，尤其涉及位移传感器。
技术介绍
位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件。常见的位移传感器例如是霍尔式或涡流式等。图1示出了涡流式传感器的工作原理。电涡流位移传感器系统的工作机理是由探头(即绕制的线圈，等效为电感)和内部电路组成一个LC振荡器。在探头头部周围产生交变磁场H1。如果在磁场H1的范围内没有金属导体材料接近，则发射到这一范围内的能量都会全部释放。反之，如果有金属导体材料接近探头头部，则交变磁场H1将在导体的表面产生电涡流场，该电涡流场也会产生一个方向与H1相反的交变磁场H2。由于H2的反作用，就会改变探头头部线圈高频电流的幅度和相位。图2示出了通常的涡流式位移传感器的结构框图。该传感器中振荡器通过固定电容与电感(图中C1、C2和Lx)并联谐振法产生一个高频电流信号。在探头头部周围产生交变磁场H1。当金属导体材料接近探头头部时，交变磁场H1在导体的表面产生电涡流场。该电涡流场就会产生一个方向与H1相反的交变磁场H2。由于H2的反作用，就会改变探头头部线圈高频电流的幅度和相位。因而，振荡器的振荡幅度Ux会随探头与被测间距δ改变而改变。现有的技术方案是将Ux进行检波滤波、放大及线性修正等一系列的处理，从而实现通过输出电压Uo值来确定探头与被测间距δ的值。然而，在高精度的应用场景中，现有的位移传感器中振荡器在受到温度等环境影响时，存在漂移等问题。相应地，位移传感器的测量值会由于环境条件的影响而存在偏差。为此，本专利技术提出了一种新的位移传感器技术方案。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种新的位移传感器技术方案，有效的解决了上述中至少一个问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种位移传感器，包括稳压电源、振荡器和检测电路。振荡器，其供电输入端与稳压电源的输出端耦接，具有相对金属导体设置的线圈。在金属导体逐渐靠近线圈时振荡器逐渐降低振荡幅度，以便稳压电源逐渐减小其输出端的电流。检测电路适于检测对应于稳压电源输出端的电流值的电信号。控制单元与检测电路耦接，适于根据电信号计算金属导体与线圈的距离。可选地，在根据本专利技术的位移传感器中，稳压电源的输出端设置有电流检测电阻。检测电路适于检测电流检测电阻两端的电压值作为电信号。可选地，在根据本专利技术的位移传感器中，稳压电源包括放大器U1。该放大器的同相输入端连接有直流电源，反相输入端设置有下拉的第一电阻R1。稳压电源的输出端与反相输入端之间连接有第二电阻R2。稳压电源的输出端与放大器U1的输出端之间连接有所述电流检测电阻R3。可选地，在根据本专利技术的位移传感器中，振荡器包括晶体管Q1。晶体管Q1发射极连接有下拉的第四电阻R4，基极与供电输入端VCC之间连接有第五电阻R5。晶体管Q1集电极与供电输入端VCC之间连接有并联的线圈L和第一电容C1。发射极与集电极之间连接有第二电容C2。发射极与供电输入端之间连接有第三电容C3。振荡器的供电输入端VCC连接有旁路电容C4。在金属导体逐渐靠近线圈L时，电流值逐渐减小。可选地，在根据本专利技术的位移传感器中控制单元适于根据电信号来确定电流值，并根据该电流值计算金属导体与线圈的距离。传感器还可以包括控制单元耦接的无线通信单元。控制单元适于通过该无线通信单元对外传输所计算的距离。控制单元例如是微处理器(MCU)。无线通信单元例如是ZigBee。综上，本专利技术的位移传感器技术方案从能量变化的角度对振荡器线圈与金属导体的距离进行测量。在金属导体逐渐靠近振荡器的线圈时，稳压电源输出到振荡器的电流逐渐减小。因此，本专利技术的技术方案可以通过检测稳压电源输出端电流的变化来确定金属导体与线圈的距离。尽管，振荡器的振荡幅度容易受到环境影响而发生偏移(例如温度漂移等)。然而，稳压电源的输出电流比振荡幅度受到环境的影响要小很多。因此，本专利技术的位移传感器比传统测量振荡幅度变化的方式有更好的准确度和抗干扰能力。附图说明为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。图1示出了涡流式传感器的工作原理图；图2示出了通常的涡流式位移传感器的结构框图；图3示出了根据本专利技术一些实施例的位移传感器300的示意图；图4示出了根据本专利技术一个实施例的稳压电源400的示意图；以及图5示出了根据一个实施例的振荡器500的示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。图3示出了根据本专利技术一些实施例的位移传感器300的示意图。如图3所示，位移传感器300包括稳压电源310、振荡器320、检测电路330和控制单元340。振荡器320具有相对金属导体设置的线圈。这里，稳压电源310是直流稳压电源，可以向振荡器320输出稳定的电压。这里，稳压电源310可以是多种公知的稳压式直流电源，也可以是图4所示稳压电源。振荡器320可以是多种公知的LC振荡电路，也可以是图5所示的振荡器，本专利技术对此不做过多限制。不同于传统的涡流传感器(检测振荡器的振荡幅度的方式)，本专利技术的检测电路330适于检测稳压电源310的输出端(与振荡器320的供电输入端耦接)对应电流值的电信号。这里，电信号例如是电流检测电阻两端的电压值。但不限于此，公知的各种检测电流大小的方式都可以应用在本专利技术中。控制单元340例如为微处理器(MCU),但不限于此。需要说明的是，本专利技术的位移传感器300从能量变化的角度对振荡器320线圈与金属导体(未示出)的距离进行考虑。具体而言，金属导体在远离振荡器320的线圈时，线圈中能量被直接释放掉。在金属导体靠近振荡器320的线圈时，由于涡流效应，金属导体中涡流场能量可以反馈到线圈。这里，金属导体与线圈距离越近，反馈到线圈的能量越多。相应地，在金属导体逐渐靠近振荡器320的线圈时，振荡器320逐渐减小振荡幅度，并使得稳压电源310逐渐减小输出端的电流。综上，在金属导体逐渐靠近振荡器320的线圈时，稳压电源310输出到振荡器320的电流逐渐减小。这样，控制单元340可以根据从检测电路330获取的稳压电源310输出端电流变化，来确定金属导体与线圈的距离。具体而言，控制单元340适于根据检测电路330提供的电信号来确定稳压电源310输出端的电流值。进而，控制单元340可以根据电流值来计算金属导体与线圈的距离。另外，在电信号是对应电流值的电压信号时，控制单元340可以直接根据电压信号来计算金属导体与线圈的距离。控制单元640还可以选择将所计算的距离进行存储。可选地，本专利技术的位移传感器300还可以包括无线通信单元(未示出)。无线通信单元例如是ZigBee，也可以是WiFi或4G等其他通信单元。控制单元640可以选择通过无线通信单元将所计算的距离对外传输。特别说明的是，在金属导体与线圈的距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位移传感器，包括：稳压电源；振荡器，其供电输入端与稳压电源的输出端耦接，具有相对金属导体设置的线圈，在金属导体逐渐靠近线圈时逐渐降低振荡幅度，以便稳压电源逐渐减小输出端的电流；以及检测电路，适于检测对应于稳压电源输出端的电流值的电信号；以及控制单元，与检测电路耦接，适于根据该电信号计算金属导体与线圈的距离。

【技术特征摘要】
1.一种位移传感器，包括：稳压电源；振荡器，其供电输入端与稳压电源的输出端耦接，具有相对金属导体设置的线圈，在金属导体逐渐靠近线圈时逐渐降低振荡幅度，以便稳压电源逐渐减小输出端的电流；以及检测电路，适于检测对应于稳压电源输出端的电流值的电信号；以及控制单元，与检测电路耦接，适于根据该电信号计算金属导体与线圈的距离。2.如权利要求1所述的传感器，其中，所述稳压电源的输出端设置有电流检测电阻；所述检测电路，适于检测电流检测电阻两端的电压值作为所述电信号。3.如权利要求1或2所述的传感器，其中，所述稳压电源包括放大器(U1)，该放大器(U1)的同相输入端连接有直流电源，反相输入端设置有下拉的第一电阻(R1)，稳压电源的输出端与反相输入端之间连接有第二电阻(R2)，稳压电源的输出端与放大器(U1)的输出端之间连接有所述电流检测电阻(R3)。4.如权利要求1-3中任一项所述的传感器，其中，所述振荡...

【专利技术属性】
技术研发人员：许凌波，程鑫，王之剑，贾维银，
申请(专利权)人：安徽容知日新科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34