本发明专利技术公开了一种差动可变变压器式位移传感器的信号调理系统及方法，所述信号调理系统包括RC振荡信号发生器、电压跟随电路、LVDT传感器、模拟开关、放大电路和数据处理模块；所述RC振荡信号发生器的输出端与所述电压跟随电路的输入端相连；所述电压跟随电路的输出端与所述LVDT传感器的原边相连；所述模拟开关的输入端与所述LVDT传感器的副边相连，其输出端与所述放大电路的输入端相连；所述放大电路的输出端与所述数据处理模块的输入端相连；所述数据处理模块的输入端还与所述LVDT传感器的原边相连，其输出端与所述RC振荡信号发生器的输入端相连。本发明专利技术能够得到精确的位移信息，并以数字信号的形式通过MCU发送出来，便于信号的处理与传输。号的处理与传输。号的处理与传输。
【技术实现步骤摘要】
一种差动可变变压器式位移传感器的信号调理系统及方法
[0001]本专利技术属于工程机械液压阀芯位移测量
，具体涉及一种差动可变变压器式位移传感器的信号调理系统及方法。
技术介绍
[0002]随着数字液压的兴起，需要对电液阀进行精确的流量控制，要实现流量的精确控制，对液压阀芯位移的精确测量至关重要。线性可变差动变压器式(Linear Variable Differential Transformer，LVDT)位移传感器具有体积小、精度高、性能稳定、可靠性好、寿命长等优点被广泛应用于阀芯位移的测量，而三线制LVDT由于其成本低，使用灵活等，适合嵌入阀内进行阀芯位移的测量。LVDT传感器的原理主要采用可变差动变压器，其调理电路主要包括激励信号发生、信号滤波及放大等部分，如图1所示为三线制LVDT传感器的原理框图。激励信号施加在原边，副边(信号端)产生感应信号，感应信号与激励信号之比与铁芯位移成正比，信号经滤波、放大、校准等处理后形成与位移信号成线性关系的模拟信号输入到MCU(微处理器)中。
[0003]三线制LVDT传感器信号的处理目前主要采用两种模式进行实现。一种是采用专用芯片如AD698等进行激励信号产生和感应信号变送，价格贵，输出信号为模拟信号；另一种采用模拟器件进行搭建，确定好激励信号频率和幅值，选择相应的电阻和电容来实现，要想实现频率调节主要靠更换电阻，或者手动调节电位器来实现。
[0004]利用专用芯片来进行信号调理，专用芯片价格高，主要依赖进口，且只有有限的几个厂家可以供货，供货周期不稳定。采用模拟器件来实现调理的方式，为了实现不同频率和幅度的激励信号，需准备不同规格的元器件进行更换，手动调节电位器需不停的进行测量才能确保调到期望的位置，费时费力，而且一旦投入使用，很难更改。这两种信号调理后的信号均为模拟电压信号，容易受干扰，不利于信号的传输。
技术实现思路
[0005]针对上述问题，本专利技术提出一种差动可变变压器式位移传感器的信号调理系统及方法，能够得到精确的位移信息，并以数字信号的形式通过数据处理模块发送出来，便于信号的处理与传输。
[0006]为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种差动可变变压器式位移传感器的信号调理系统，包括：RC振荡信号发生器、电压跟随电路、LVDT传感器、模拟开关、放大电路和数据处理模块；
[0008]所述RC振荡信号发生器的输出端与所述电压跟随电路的输入端相连；
[0009]所述电压跟随电路的输出端与所述LVDT传感器的原边相连；
[0010]所述模拟开关的输入端与所述LVDT传感器的副边相连，其输出端与所述放大电路的输入端相连；
[0011]所述放大电路的输出端与所述数据处理模块的输入端相连；
[0012]所述数据处理模块的输入端还与所述LVDT传感器的原边相连，其输出端与所述RC振荡信号发生器的输入端相连。
[0013]可选地，所述RC振荡信号发生器产生正弦激励信号，并进行一定的偏置；所述正弦激励信号经过电压跟随电路后，施加在LVDT传感器的原边；所述LVDT传感器的副边产生感应信号并经过模拟开关和放大电路后，输入到数据处理模块中；同时所述数据处理模块采集LVDT传感器的原边信号，通过感应信号和原边信号的比较计算，获得传感器铁芯精确的位移信息。
[0014]可选地，所述RC振荡信号发生器包括RC串并联选频网络、放大器、电阻R1、电阻Rf和两个并联的二级管；
[0015]所述RC串并联选频网络的输出端与所述放大器的正向输入端相连，用于产生正弦信号；
[0016]所述电阻R1与所述放大器的反向输入端相连，用于对产生的正弦信号进行偏移；
[0017]所述电阻Rf一端与所述放大器的反向输入端相连，另一端与两个并联的二级管的一端相连，两个并联的二级管的另一端与所述放大器的输出端相连。
[0018]可选地，当电流增大时，二极管动态电阻减小；当电流减小时，二极管动态电阻增大，用于使得输出电压稳定。
[0019]可选地，所述RC振荡信号发生器的起振条件为Rf>2R1，其频率为f＝1/(2πRC)；
[0020]所述放大器的电压放大倍数Au的计算公式为：Au＝1+(Rf+Rd)/R1，其中Rd为二级管电阻。
[0021]可选地，所述数据处理模块包括I2C总线、振荡电路可编程电位计1、振荡电路可编程电位计2和放大电路可编程电位计和单片机；
[0022]所述振荡电路可编程电位计1、振荡电路可编程电位计2、放大电路可编程电位计和单片机均与所述I2C总线相连；利用所述振荡电路可编程电位计1、振荡电路可编程电位计2分别代替RC串并联选频网络中的电阻R，利用所述放大电路可编程电位计代替电阻Rf。
[0023]可选地，所述振荡电路可编程电位计1、振荡电路可编程电位计2和放大电路可编程电位计均采用MCP4018，具有7位电阻网络分辨率，可组成127个电阻，通过电阻的调节以产生不同的激励频率，以及对激励信号的放大倍数进行调节。
[0024]第二方面，本专利技术提供了一种差动可变变压器式位移传感器的信号调理方法，包括：
[0025]利用RC振荡信号发生器产生正弦激励信号，并进行一定的偏置；
[0026]将所述正弦激励信号送去电压跟随电路，经电压跟随电路处理后施加在LVDT传感器的原边；
[0027]利用LVDT传感器的副边产生感应信号并经过模拟开关和放大电路后，输入到数据处理模块中；
[0028]同时利用所述数据处理模块采集LVDT传感器的原边信号，通过感应信号和原边信号的比较计算，获得传感器铁芯精确的位移信息。
[0029]可选地，所述数据处理模块包括I2C总线、振荡电路可编程电位计1、振荡电路可编程电位计2、放大电路可编程电位计和单片机；所述振荡电路可编程电位计1、振荡电路可编程电位计2、放大电路可编程电位计和单片机均与所述I2C总线相连；利用所述振荡电路可
编程电位计1、振荡电路可编程电位计2分别代替RC串并联选频网络中的电阻R，利用所述放大电路可编程电位计代替电阻Rf；
[0030]所述信号调理方法还包括：
[0031]利用I2C总线控制振荡电路可编程电位计1、振荡电路可编程电位计2和放大电路可编程电位计实现RC振荡信号发生器中阻值的变化，进行激励信号频率和幅值的调节。
[0032]可选地，所述传感器铁芯精确的位移信息的获取方法包括以下步骤：
[0033]利用单片机采集LVDT传感器的原边信号和感应信号，通过校准后，得到铁芯位移与激励信号和感应信号的精确关系，进而得到精确的位移信息，并以数字信号的形式通过单片机发送至上位机，用于信号的处理与传输。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0035]本专利技术通过单片机控制各可编程电位计(即数字电位器)可进行激励信号频率和幅值的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种差动可变变压器式位移传感器的信号调理系统，其特征在于，包括：RC振荡信号发生器、电压跟随电路、LVDT传感器、模拟开关、放大电路和数据处理模块；所述RC振荡信号发生器的输出端与所述电压跟随电路的输入端相连；所述电压跟随电路的输出端与所述LVDT传感器的原边相连；所述模拟开关的输入端与所述LVDT传感器的副边相连，其输出端与所述放大电路的输入端相连；所述放大电路的输出端与所述数据处理模块的输入端相连；所述数据处理模块的输入端还与所述LVDT传感器的原边相连，其输出端与所述RC振荡信号发生器的输入端相连。2.根据权利要求1所述的一种差动可变变压器式位移传感器的信号调理系统，其特征在于：所述RC振荡信号发生器产生正弦激励信号，并进行一定的偏置；所述正弦激励信号经过电压跟随电路后，施加在LVDT传感器的原边；所述LVDT传感器的副边产生感应信号并经过模拟开关和放大电路后，输入到数据处理模块中；同时所述数据处理模块采集LVDT传感器的原边信号，通过感应信号和原边信号的比较计算，获得传感器铁芯精确的位移信息。3.根据权利要求1所述的一种差动可变变压器式位移传感器的信号调理系统，其特征在于：所述RC振荡信号发生器包括RC串并联选频网络、放大器、电阻R1、电阻Rf和两个并联的二级管；所述RC串并联选频网络的输出端与所述放大器的正向输入端相连，用于产生正弦信号；所述电阻R1与所述放大器的反向输入端相连，用于对产生的正弦信号进行偏移；所述电阻Rf一端与所述放大器的反向输入端相连，另一端与两个并联的二级管的一端相连，两个并联的二级管的另一端与所述放大器的输出端相连。4.根据权利要求3所述的一种差动可变变压器式位移传感器的信号调理系统，其特征在于：当电流增大时，二极管动态电阻减小；当电流减小时，二极管动态电阻增大，用于使得输出电压稳定。5.根据权利要求3所述的一种差动可变变压器式位移传感器的信号调理系统，其特征在于：所述RC振振荡信号发生器的起振条件为Rf>2R1，其频率为f＝1/(2πRC)；所述放大器的电压放大倍数Au的计算公式为：Au＝1+(Rf+Rd)/R1，其中Rd为二级管电阻。6.根据权利要求1所述的一种差动可变变压器式位移传感器的信号调理系统，其特征在于：所述数据处理模块包括I2C总线、振荡电路可编程电位计1、振...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏彬，张腾飞，张震，
申请(专利权)人：江苏汇智高端工程机械创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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