專利名稱：基于單端反激式電路的位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
CN 202195781 U
說明書
1/3頁 基于單端反激式電路的位移傳感器
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型總體上涉及一種磁致伸縮位移傳感器，更具體地涉及利用單端反激式電路的位移傳感器，解決目前基于使用BOOST升壓電路位移傳感器中出現(xiàn)的功耗大，干擾多的問題，從而實(shí)現(xiàn)高電壓，瞬間大電流的同時(shí)提高測(cè)量精度的目的。
背景技術(shù)：
磁致伸縮位移傳感器，通過內(nèi)部非接觸式的測(cè)控技術(shù)精確地檢測(cè)活動(dòng)磁鐵的絕對(duì)位置來測(cè)量被檢測(cè)產(chǎn)品的實(shí)際位移值。傳感器輸出信號(hào)為絕對(duì)位移值，即使電源中斷、重接，數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失，更無須重新歸零。由于敏感元件是非接觸的，不會(huì)對(duì)傳感器造成任何磨損，可以提高檢測(cè)的可靠性和使用壽命。因而它能應(yīng)用在高溫、高壓和高振蕩等各種環(huán)境中。該種傳感器是利用磁致伸縮原理、通過波導(dǎo)管在兩個(gè)磁場(chǎng)相交產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào)的原理來準(zhǔn)確地測(cè)量位置的。用一根波導(dǎo)管作為測(cè)量元件，波導(dǎo)管內(nèi)的敏感元件由磁致伸縮材料制成。測(cè)量時(shí)由傳感器的驅(qū)動(dòng)單元產(chǎn)生一個(gè)在波導(dǎo)管內(nèi)傳輸?shù)碾娏髅}沖，該電流脈沖會(huì)在波導(dǎo)管外產(chǎn)生一個(gè)圓周磁場(chǎng)，當(dāng)該磁場(chǎng)與在波導(dǎo)管上作為位置變化的活動(dòng)磁環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)相交時(shí)，由于磁致伸縮效應(yīng)，在波導(dǎo)管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)脈沖信號(hào)，這個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào)以固定的聲音速度傳輸，并很快被信號(hào)處理單元所檢測(cè)到，從而達(dá)到測(cè)量目的。綜上所述磁致伸縮位移傳感器在驅(qū)動(dòng)電路時(shí)需要較大的電壓用以輸出較大的脈沖電流，這個(gè)脈沖電流是短暫的，但由于電路瞬間電流會(huì)很大，因此需要在輸入端加入升壓電路實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能，保護(hù)電路的目的。目前在磁致伸縮位移傳感器領(lǐng)域較為常見的方法是采用Boost升壓電路。該電路圖如圖1所示。在充電時(shí)，開關(guān)閉合，這時(shí)三極管導(dǎo)通，開關(guān)處用導(dǎo)線代替。輸入電壓流過電感。二極管防止電容對(duì)地放電。由于輸入是直流電，所以電感上的電流以一定的比率線性增加。隨著電感電流增加，電感里儲(chǔ)存了一些能量。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，由于電感的電流保持特性，流經(jīng)電感的電流不會(huì)馬上變?yōu)?，而是緩慢的由充電完畢時(shí)的值變?yōu)?。而原來的電路已斷開，于是電感只能通過新電路放電，即電感開始給電容充電，電容兩端電壓升高，此時(shí)電壓已經(jīng)高于輸入電壓了。該升壓電路的弊端是在該模塊電路停止工作時(shí)，輸入電壓不為0，輸出電壓等于輸入電壓，而不等于0.對(duì)磁致伸縮傳感器來說，會(huì)出現(xiàn)大的功耗，不能完全保護(hù)電路，且干擾測(cè)量結(jié)果。因此希望提供一種磁致伸縮傳感器，能夠達(dá)到當(dāng)模塊電路停止工作時(shí)，輸出電壓總為0，具有保護(hù)電路，功耗小，測(cè)量更精準(zhǔn)的特點(diǎn)。本發(fā)明的其他期望特征和特性將在結(jié)合附圖以及前面的技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)的情況下，從后面的詳細(xì)描述以及所附權(quán)利要求中變得顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種磁致伸縮位移傳感器，其利用單端反激式升壓電路結(jié)
3構(gòu)，降低位移傳感器功耗，保護(hù)電路，提高測(cè)量精度。根據(jù)本實(shí)用新型，提供一種磁致伸縮位移傳感器，包括電源輸入單元，信號(hào)激勵(lì)單元，信號(hào)放大單元，信號(hào)處理單元和信號(hào)輸出單元，其中電源輸入單元，包括輸入電源， 變壓器，開關(guān)，控制芯片，二極管及電阻；信號(hào)激勵(lì)單元，包括磁鐵，波導(dǎo)絲與信號(hào)采集器； 信號(hào)放大單元，該單元包括信號(hào)檢測(cè)電路與放大整形器；信號(hào)處理單元，該單元包括微控制器和D/A變換電路。所述傳感器電源輸入單元中含變壓器，及與其串聯(lián)的倆二極管。所述傳感器電源輸入單元里單端反激式升壓電路的變壓器為普通或定制變壓器。所述傳感器電源輸入單元里與控制芯片相聯(lián)的開關(guān)與變壓器及倆串聯(lián)二極管相聯(lián)。所述波導(dǎo)絲與磁鐵非接觸。所述輸出單元與外部數(shù)據(jù)讀取裝置相聯(lián)。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，采用本實(shí)用新型之技術(shù)方案，使用單端反激式電路作為升壓電路的磁致伸縮位移傳感器，可保護(hù)電路，降低功耗，從而提高測(cè)量精度。

下文中將結(jié)合下面的附圖來描述本發(fā)明，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件， 其中圖1背景技術(shù)中BOOST升壓電路圖圖2本實(shí)用新型實(shí)施例的磁致伸縮位移傳感器電源輸入單元的部分升壓電路圖圖3本實(shí)用新型實(shí)施例的磁致伸縮位移傳感器的升壓電路功能圖圖4本實(shí)用新型實(shí)施例的磁致伸縮位移傳感器的的第一實(shí)施例的功能圖
具體實(shí)施方式為了使本實(shí)用新型的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以理解本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供一下實(shí)施例如圖4所示，一種磁致伸縮位移傳感器，包括電源輸入單元105，信號(hào)激勵(lì)單元 102，信號(hào)放大103，信號(hào)處理單元104和信號(hào)輸出單元130，其特征在于電源輸入單元中使用單端反激式電路作為升壓電路。如圖3所示電源輸入單元105采用單端反激式升壓電路，包括輸入電源121，變壓器Tl，開關(guān)M1，控制芯片U1，二極管D2，D3，D4，電阻Rl。當(dāng)電源Vin流入電壓為一定值，經(jīng)由電源輸入單元105中單端反激式升壓電路，開關(guān)Ml閉合時(shí)，變壓器Tl初級(jí)儲(chǔ)存能量；Ml開關(guān)斷開時(shí)，變壓器Tl初級(jí)向次級(jí)釋放能量，形成瞬間大電流，可達(dá)到較高電壓。用于信號(hào)激勵(lì)單元102中波導(dǎo)絲感應(yīng)磁場(chǎng)變化形成扭轉(zhuǎn)信號(hào)波，由信號(hào)放大單元103采集并放大扭轉(zhuǎn)信號(hào)，輸入信號(hào)處理單元104中，經(jīng)由微處理器測(cè)算磁鐵位置，進(jìn)而通過運(yùn)放電路發(fā)送到輸出單元130，完成數(shù)據(jù)讀取。該實(shí)施例中對(duì)于變壓器Tl的選擇可通過以下步驟來考慮
4[0026](1)初選磁芯型號(hào)；反激變換器的體積主要取決于傳遞功率的大小，可以根據(jù)磁芯廠家提供的相關(guān)資料，初步選定磁芯的型號(hào)。(2)確定初級(jí)電感量；若考慮低端滿載時(shí)，電路工作于電流臨界連續(xù)狀態(tài)，電感計(jì)算參考公式如下(v,)*Dmaxf其中Vin為輸入電壓，Dmax為設(shè)定的占空比的最大值，f為開關(guān)頻率，P。為輸出功率。(3)確定初級(jí)峰值電流；電路工作在連續(xù)模式時(shí)電流參考計(jì)算公式為Ii 腿=2*——^——+2*min(v,)*r^max
mmOO*"* AnaxA(4)確定初級(jí)線圈匝數(shù)和氣隙；首先做出兩點(diǎn)假設(shè)1、由于磁芯開氣隙后剩磁Br減小很多，認(rèn)為Br = 0 ；2、由于氣隙磁阻遠(yuǎn)磁路其他磁阻，認(rèn)為磁勢(shì)全部將于氣隙處；根據(jù)以上兩點(diǎn)假設(shè)可以得出初級(jí)電感量&其中U。為空氣中的磁導(dǎo)
1O
率，Ae為氣隙處得磁芯截面積，I0為氣隙長度；工作最大磁感應(yīng)強(qiáng)度為
I, max*Np*UnBm 二」-―^~0-
'ο選取最大磁感應(yīng)強(qiáng)度后，聯(lián)立以上幾式即可求得初級(jí)線圈的匝數(shù)Np ；(5)計(jì)算并調(diào)整初，次級(jí)匝數(shù)；電流連續(xù)或者臨界連續(xù)可以用如下公式估算出次級(jí)匝數(shù)N2 = (V0 + Vd+I^Rr(l~Dmmy -^―
^in maxV0為輸出管壓降，I0R為線路壓降；應(yīng)當(dāng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式而已，并不用以限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，根據(jù)上述說明所作的任何修改，等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種磁致伸縮位移傳感器，其特征在于，包括電源輸入單元，信號(hào)激勵(lì)單元，信號(hào)放大單元，信號(hào)處理單元和信號(hào)輸出單元， 其中電源輸入單元，包括輸入電源，變壓器，開關(guān)，控制芯片，二極管及電阻； 信號(hào)激勵(lì)單元，包括磁鐵，波導(dǎo)絲與信號(hào)采集器； 信號(hào)放大單元，該單元包括信號(hào)檢測(cè)電路與放大整形器； 信號(hào)處理單元，該單元包括微控制器和D/A變換電路。
2.如權(quán)利要求1所述的磁致伸縮傳感器，其特征在于，傳感器電源輸入單元中含變壓器，及與其串聯(lián)的倆二極管。
3.如權(quán)利要求2所述的磁致伸縮傳感器，其特征在于傳感器電源輸入單元里單端反激式升壓電路的變壓器為普通或定制變壓器。
4.如權(quán)利要求2所述的磁致伸縮傳感器，其特征在于傳感器電源輸入單元里與控制芯片相聯(lián)的開關(guān)與變壓器及倆串聯(lián)二極管相聯(lián)。
5.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)激勵(lì)單元中，其特征在于波導(dǎo)絲與磁鐵非接觸。
6.如權(quán)利要求1所述的輸出單元，其特征在于輸出單元與外部數(shù)據(jù)讀取裝置相聯(lián)。
專利摘要本實(shí)用新型揭露了一種位移傳感器，特別涉及一種高精度的位移傳感器。本實(shí)用新型至少包括采用單端反激式電路的電源輸入單元，信號(hào)激勵(lì)單元，信號(hào)放大處理單元和信號(hào)輸出單元。本實(shí)用新型可解決目前基于使用Boost升壓電路的位移傳感器中出現(xiàn)的功耗大，干擾多等問題，達(dá)到布線合理，保護(hù)電路，高精度，低功耗，性能穩(wěn)的目的。
文檔編號(hào)G01B5/02GK202195781SQ20112024086
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者張偉, 張磊 申請(qǐng)人:上海雷尼威爾測(cè)量技術(shù)有限公司