单片机控制LVDT传感器测量数据显示和网络传输系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种单片机控制LVDT传感器测量数据显示和网络传输系统，其主要采用第一单片机接至LVDT传感器；放大电路输出端接至AD模数转化电路输入端；第一单片机依次连接信号隔离芯片、第二单片机、小键盘；第二单片机分别与解码芯片、网络芯片网口连接；解码芯片分别与LED光柱、八码管连接；网络芯片网口连接路由器，路由器输出接口通过网线或无线接至电脑输入接口。本实用新型专利技术以太网络传输，利用路由器的无线传输功能，实现移动仪表测量，无线传输测量数据；测量分辨率高、测量精度高、实际测量有效距离少，硬件制造简单，制造成本低。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及高精度位移测量传感器的数据处理、显示、以及传输到电脑显示和记录。属于控制接触式传感器测量仪表。
技术介绍
LVDT (Linear Variable Differential Transformer)是线性可变差动变压器缩写，属于直线位移传感器。工作原理简单地说是铁芯可动变压器。它由一个初级线圈，两个次级线圈，铁芯，线圈骨架，外壳等部件组成。LVDT具有众多值得称道的优势和特点，应用范围广泛:(I)无摩擦测量LVDT的可动铁芯和线圈之间通常没有实体接触，也就是说LVDT是没有摩擦的部件。它被用于可以承受轻质铁芯负荷，但无法承受摩擦负荷的重要测量。两个例子，精密材料的冲击挠度或振动测试，或纤维或其它高弹材料的拉伸或蠕变测试。(2)无限的机械寿命由于LVDT的线圈及其铁芯之间没有摩擦和接触，因此不会产生任何磨损。这样，LVDT的机械寿命，理论上是无限长的。在对材料和结构进行疲劳测试等应用中，这是极为重要的技术要求。此外，无限 的机械寿命对于飞机、导弹、宇宙飞船以及重要工业设备中的高可靠性机械装置也同样重要的。因此LVDT在航空发动机数字控制系统中，广泛用于对油门杆位置、油针位置、导叶位置、喷口位置等位移进行精确测量与控制。(3)无限的分辨率LVDT的无摩擦运作及其感应原理使它具备两个显著的特性。第一个特性是具有真正的无限分辨率。这意味着LVDT可以对铁芯最微小的运动作出响应并生成输出。外部电子设备的可读性是对分辨率的唯一限制。(4)零位可重复性LVDT构造对称，零位可回复。LVDT的电气零位可重复性高，且极其稳定。用在高损益闭环控制系统中，LVDT是非常出色的电气零位指示器。它还用于复合输出与零位的两个自变量成比例的比率系统。(5)轴向抑制LVDT对于铁芯的轴向运动非常敏感，径向运动相对迟钝。这样，LVDT可以用于测量不是按照精准直线运动的铁芯，例如，可把LVDT耦合至波登管的末端测量压力。(6)坚固耐用制造LVDT所用的材料以及接合这些材料所用的工艺使它成为坚固耐用的传感器。即使受到工业环境中常有的强大冲击、巨幅振动，LVDT也能继续发挥作用。铁芯与线圈彼此分离，在铁芯和线圈内壁间插入非磁性隔离物，可以把加压的、腐蚀性或碱性液体与线圈组隔离开。这样，线圈组实现气密封，不再需要对运动构件进行动态密封。对于加压系统内的线圈组，只需使用静态密封即可。(7)环境适应性LVDT是少数几个可以在多种恶劣环境中工作的传感器之一。例如，密封型LVDT采用不锈钢外壳，可以置于腐蚀性液体或气体中。有时，LVDT被要求在极端恶劣的环境下工作。例如，在类似液氮的低温环境中。又如，在核反应堆主安全壳内工作的LVDT，工作温度高至550°C，外加IORads的辐射和/或3X10 NVT的中子通量。再如，在210bar承压流体中工作的LVDT。LVDT设计巧妙，可以同时适应多种恶劣环境。但是，需要特别注意的是，虽然在大多数情况下，LVDT具有无限的工作寿命(理论上)，置于恶劣环境下的LVDT，工作寿命却因环境不同的各不相同。(8)输入/输出隔离LVDT被认为是变压器的一种，因为它的励磁输入(初级)和输出(次级)是完全隔离的。LVDT无需缓冲放大器，可以认为它是一种有效的模拟信号计算元件。在高效的测量和控制回路中，它的信号线与电源地线是分离开的。如上所述，LVDT具有诸多卓越的品质。它的主要限制是，为得到线性性能，传感器的外壳要比行程长，有效测量数据比较短。为了解决几何尺寸测量当中行程较短的问题，一般都采用相对测量的方法，S卩，在同一测量台上先测量一标准件的尺寸，再测量被测工件高度，计算出差值，就得到被测工件的高度。大多测量都是测量零件的公差，所以基本上都用八码管显示相对位移，即公差。此方式显示比较专业，需要换算才知道被测工件的真是尺寸。工业以太网是基于IEEE 802.3 (Ethernet)的强大的区域和单元网络，工业以太网技术具有价格低廉、稳定可靠、通信速率高、软硬件产品丰富、应用广泛以及支持技术成熟等优点，已成为最受欢迎的通信网络之一。近些年来，随着网络技术的发展，以太网进入了控制领域，形成了新型的以太网控制网络技术。这主要是由于工业自动化系统向分布化、智能化控制方面发展，开放 的、透明的通讯协议是必然的要求。以太网技术引入工业控制领域，其技术优势非常明显:(一)Ethernet是全开放、全数字化的网络，遵照网络协议不同厂商的设备可以很容易实现互联。(二)以太网能实现工业控制网络与企业信息网络的无缝连接，形成企业级管控一体化的全开放网络。(三)软硬件成本低廉，由于以太网技术已经非常成熟，支持以太网的软硬件受到厂商的高度重视和广泛支持，有多种软件开发环境和硬件设备供用户选择。(四)通信速率高，随着企业信息系统规模的扩大和复杂程度的提高，对信息量的需求也越来越大，有时甚至需要音频、视频数据的传输，目前以太网的通信速率为10MU00M的快速以太网开始广泛应用，千兆以太网技术也逐渐成熟，IOG以太网也正在研究，其速率比目前的现场总线快很多。(五)可持续发展潜力大，在这信息瞬息万变的时代，企业的生存与发展将很大程度上依赖于一个快速而有效的通信管理网络，信息技术与通信技术的发展将更加迅速，也更加成熟，由此保证了以太网技术不断地持续向前发展仪表采用工业以太网通讯，布线较很方便，通过路由器可以将多达128个终端由一根网线传输到上位机，在网络布线完成的状态下，增加终端非常方便。工业以太网传输速度快。采用路由器的无线协议，更能方便仪表的移动。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种以太网络传输，利用路由器的无线传输功能，实现移动仪表测量，无线传输测量数据；测量分辨率高、测量精度高、实际测量有效距离少，硬件制造简单，制造成本较低的单片机控制LVDT传感器测量数据显示和网络传输系统。按照本技术提供的技术方案:单片机控制LVDT传感器测量数据显示和网络传输系统，包括LVDT传感器、第一单片机、放大电路、AD模数转化电路、信号隔离芯片、第二单片机、小键盘、解码芯片、LED光柱、八码管、网络芯片RJ45网口、路由器及电脑。所述第一单片机输出端接至LVDT传感器输入端；LVDT传感器输出端接至放大电路输入端；放大电路输出端接至AD模数转化电路输入端；模数转化电路输出端接至第一单片机输入端；第一单片机输出端接至信号隔离芯片输入端；信号隔离芯片输出端接至第二单片机输入端；小键盘的输出端接至第二单片机；第二单片机输出端接至解码芯片输入端；解码芯片输出端接至LED光柱输入端；解码芯片输出端接至八码管输入端；第二单片机输出端接至网络芯片RJ45网口输入端；网络芯片RJ45网口输出端通过网线接至路由器输入接口 ；路由器输出接口通过网线或无线WIFI接至电脑输入接口。第一单片机控制信号隔离芯片，发出正选波给LVDT传感器，LVDT传感器感应出当前测量行程位置的微小电压信号给放大电路，放大电路将变换出来的信号传输给AD模数转换电路，AD模数转换电路将转换的数字信号传输给第一单片机，第一单片机传输数字信号给信号隔离芯片，信号隔离芯片传输数字信号给第二单片机，小键盘将设定参数输送给第二单片机进行运算；第二单片机将运算后的测本文档来自技高网...

【技术保护点】
单片机控制LVDT传感器测量数据显示和网络传输系统，其特征是：包括LVDT传感器（1）、第一单片机（2）、放大电路（3）、AD模数转化电路（4）、信号隔离芯片（5）、第二单片机（6）、小键盘（7）、解码芯片（8）、LED光柱（9）、八码管（10）、网络芯片RJ45网口（11）、路由器（12）及电脑（13）；所述第一单片机（2）输出端接至LVDT传感器（1）输入端；LVDT传感器（1）输出端接至放大电路（3）输入端；放大电路（3）输出端接至AD模数转化电路（4）输入端；模数转化电路（4）输出端接至第一单片机（2）输入端；第一单片机（2）输出端接至信号隔离芯片（5）输入端；信号隔离芯片（5）输出端接至第二单片机（6）输入端；小键盘（7）的输出端接至第二单片机（6）；第二单片机（6）输出端接至解码芯片（8）输入端；解码芯片（8）输出端接至LED光柱（9）输入端；解码芯片（8）输出端接至八码管（10）输入端；第二单片机（6）输出端接至网络芯片RJ45网口（11）输入端；网络芯片RJ45网口（11）输出端通过网线接至路由器（12）输入接口；路由器（12）输出接口通过网线或无线WIFI接至电脑（13）输入接口。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨书成，黄海燕，
申请(专利权)人：杨书成，
类型：实用新型
国别省市：