專利名稱：一種火焰切割調(diào)高系統(tǒng)中的微電容檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種微電容檢測電路，尤其涉及一種應(yīng)用在火焰切割調(diào)高系統(tǒng)中的微電容檢測電路。
背景技術(shù)：
由于切割鋼板厚度大，切割成本低的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)控火焰切割機(jī)在工業(yè)制造領(lǐng)域仍然得到廣泛使用。數(shù)控火焰切割機(jī)在切割鋼板的過程中，由于鋼板高低不平或者傾斜等其它原因會(huì)影響加工質(zhì)量，為提高加工的精度和質(zhì)量，減少廢料的產(chǎn)生，切割過程中需要高性能的自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)保證割嘴到鋼板之間高度的恒定?；鹧媲懈钍抢酶钭靽姵龅难鯕馊紵艧?，使工件切口處的金屬局部熔化，并借高壓氣流排除熔融金屬以形成切口的一種加工方法。因此，要保證割嘴到工件之間高度的恒定，就需要實(shí)時(shí)檢測割嘴和工件表面之間的高 度。在火焰切割時(shí)，由于割嘴附近的溫度很高，一般的高度傳感器不適用，因此需自行設(shè)計(jì)抗高溫、精度高的傳感器裝置。現(xiàn)有的方案均采用在和割嘴等高的平面內(nèi)放置一鋼制的平面感應(yīng)環(huán)(可以耐高溫)，感應(yīng)環(huán)和鋼板之間就構(gòu)成了一個(gè)電容，電容的大小與感應(yīng)環(huán)至IJ鋼板的距離成反比的關(guān)系，通過檢測此電容的值就可以計(jì)算出高度。但是由于此電容的值很小(幾PF到幾十PF)，而且存在線電容等很多干擾，因此如果不采取特殊的措施就很難檢測到電容的變化。目前已知的火焰切割調(diào)高系統(tǒng)中的微電容檢測電路，存在著檢測精度低，反應(yīng)速度慢，抗干擾能力差的弊端。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種應(yīng)用在火焰切割調(diào)高系統(tǒng)中的微電容檢測電路。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是包括正弦信號(hào)發(fā)生電路、移相電路、運(yùn)算放大電路和同步檢波電路。正弦信號(hào)發(fā)生電路的輸出端接到移相電路和運(yùn)算放大電路，移相電路和運(yùn)算放大電路的輸出端接到同步檢波電路。所述正弦信號(hào)發(fā)生電路用于產(chǎn)生正弦波激勵(lì)信號(hào)；移相電路用于將正弦信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的正弦波激勵(lì)信號(hào)移相90° ;運(yùn)算放大電路用于將正弦信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的正弦波激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行放大處理；同步檢波電路用于獲得一個(gè)正比于被測電容容量的直流電壓信號(hào)。本實(shí)用新型的正弦信號(hào)發(fā)生電路采用了低失真的文氏電橋振蕩電路，由選頻網(wǎng)路和放大電路兩部分組成，引入電壓串聯(lián)的深度負(fù)反饋，不僅振蕩穩(wěn)定，波形良好，而且振蕩頻率在較寬的范圍內(nèi)能方便的連續(xù)可調(diào)。本實(shí)用新型的運(yùn)算放大電路采用了“T型”電阻網(wǎng)絡(luò)和“雙T型”濾波器，有效地消除了雜散電容的影響，大大減小了噪聲電壓。本實(shí)用新型的移相電路采用具有平坦頻率特性的±90°的移相電路，利用OP放大器的差動(dòng)輸入，將特定頻率的正弦波信號(hào)進(jìn)行+90°移相。[0010]本實(shí)用新型的同步檢波電路采用單片集成雙平衡模擬相乘器，具有極好的載波抑制能力和很高的共模抑制比，可方便的平衡輸入、調(diào)整增益與信號(hào)處理。在本電路的輸出端加了由運(yùn)放組成的有源低通濾波器，把輸出信號(hào)平滑成直流。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用采用鎖相放大器的原理，計(jì)了正弦信號(hào)發(fā)生電路、移相電路、運(yùn)算放大電路和同步檢波電路，具有成本低、靈敏度較高、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖
和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。圖I是本實(shí)用新型一種火焰切割調(diào)高系統(tǒng)中的微電容檢測電路的原理框圖。圖2是本實(shí)用新型一種火焰切割調(diào)高系統(tǒng)中的微電容檢測電路的正弦信號(hào)發(fā)生電路。
圖3是本實(shí)用新型一種火焰切割調(diào)高系統(tǒng)中的微電容檢測電路的運(yùn)算放大電路。圖4是本實(shí)用新型一種火焰切割調(diào)高系統(tǒng)中的微電容檢測電路的移相電路。圖5是本實(shí)用新型一種火焰切割調(diào)高系統(tǒng)中的微電容檢測電路的同步檢波電路。
具體實(shí)施方式
見圖I所示的一種火焰切割調(diào)高系統(tǒng)中的微電容檢測電路，包括正弦信號(hào)發(fā)生電路、移相電路、運(yùn)算放大電路和同步檢波電路。正弦信號(hào)發(fā)生電路的輸出端接到移相電路和運(yùn)算放大電路，移相電路和運(yùn)算放大電路的輸出端接到同步檢波電路。所述正弦信號(hào)發(fā)生電路用于產(chǎn)生正弦波激勵(lì)信號(hào)；移相電路用于將正弦信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的正弦波激勵(lì)信號(hào)移相90° ;運(yùn)算放大電路用于將正弦信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的正弦波激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行放大處理，得到一個(gè)正比于被測電容容量的正弦信號(hào)；同步檢波電路用于獲得一個(gè)正比于被測電容容量的直流電壓信號(hào)。首先，被測電容由正弦信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的頻率穩(wěn)定的正弦激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)，被測電容兩端的電壓經(jīng)運(yùn)算放大電路進(jìn)行放大，得到一個(gè)正比于被測電容容量的正弦信號(hào)，之后與移相+90°的正弦激勵(lì)激勵(lì)信號(hào)經(jīng)過鎖相放大器進(jìn)行同步檢波，解調(diào)之后經(jīng)過低通濾波器，獲得一個(gè)正比于被測電容容量的直流電壓信號(hào)。在圖2所示實(shí)施例中，正弦信號(hào)發(fā)生電路包括電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6，電容Cl、C2，雙向二極管DI，OP放大器Al。其中，Cl、C2、R5、R6構(gòu)成文氏電橋振蕩電路的選頻網(wǎng)絡(luò)；R1、R2、R3、R4、D1、A1構(gòu)成放大電路。在圖3所示實(shí)施例中，運(yùn)算放大電路包括電阻R7、R8、R9、R10、R11、R12，電容Cref、C3、C4、C5、C6，OP放大器A2、A3。其中，R7、R8、R9組成“T型”網(wǎng)絡(luò)大阻值電阻，可獲得很大的阻值從而降低輸出端的噪聲電壓；RlO、Rl I、Rl2和C4、C5、C6，構(gòu)成“雙T型”濾波器。在圖4所示實(shí)施例中，移相電路包括電阻R13、R14、R15、R16，電容C7、OP放大器A4。利用OP放大器的差動(dòng)輸入，將特定頻率的正弦波信號(hào)進(jìn)行+90°移相。在圖5所示實(shí)施例中，同步檢波電路包括電阻R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24，電容C8、C9，OP放大器A5、A6。為了進(jìn)行直流耦合，用差動(dòng)放大器接收移相電路的輸出端信號(hào)，OP放大器A5組成具有放大量的電平移動(dòng)電路。由于同步檢波輸出中含有很多高頻分量，故在本電路的輸出端加了由A6組成的有源低通濾波器，把輸出信號(hào)平滑成直 流。
權(quán)利要求1.一種火焰切割調(diào)高系統(tǒng)中的微電容檢測電路，其特征是包括正弦信號(hào)發(fā)生電路、移相電路、運(yùn)算放大電路和同步檢波電路，正弦信號(hào)發(fā)生電路的輸出端接到移相電路和運(yùn)算放大電路，移相電路和運(yùn)算放大電路的輸出端接到同步檢波電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種火焰切割調(diào)高系統(tǒng)中的微電容檢測電路，其特征是所述的正弦信號(hào)發(fā)生電路用于產(chǎn)生的正弦波激勵(lì)信號(hào)，采用了低失真的文氏電橋振蕩電路，包括電阻町、1 2、1 3、1 4、1 5、1 6，電容Cl、C2，雙向二極管Dl，OP放大器Al，其中C1、C2、R5、R6構(gòu)成文氏電橋振蕩電路的選頻網(wǎng)絡(luò)；R1、R2、R3、R4、D1、A1構(gòu)成放大電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種火焰切割調(diào)高系統(tǒng)中的微電容檢測電路，其特征是所述的運(yùn)算放大電路用于將正弦信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的正弦波激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行放大處理，得到一個(gè)正比于被測電容容量的正弦信號(hào)，采用了 “T型”電阻網(wǎng)絡(luò)和“雙T型”濾波器，包括電阻R7、R8、R9、RIO、Rll、R12，電容 Cref、C3、C4、C5、C6，OP 放大器 A2、A3，其中 R7、R8、R9 組成“T型”網(wǎng)絡(luò)大阻值電阻;R10、Rll、R12和C4、C5、C6，構(gòu)成“雙T型”濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種火焰切割調(diào)高系統(tǒng)中的微電容檢測電路，其特征是所述的移相電路用于將正弦信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的正弦波激勵(lì)信號(hào)移相90°，采用具有平坦頻率特性的±90°的移相電路，包括電阻1 13、1 14、1 15、1 16，電容07、0 放大器八4。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種火焰切割調(diào)高系統(tǒng)中的微電容檢測電路，其特征是所述的同步檢波電路用于獲得一個(gè)正比于被測電容容量的直流電壓信號(hào)，包括電阻R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24，電容C8、C9，OP放大器A5、A6，為了進(jìn)行直流耦合，用差動(dòng)放大器接收移相電路的輸出端信號(hào)，OP放大器A5組成具有放大量的電平移動(dòng)電路；由于同步檢波輸出中含有很多高頻分量，在本電路的輸出端加了由A6組成的有源低通濾波器，把輸出信號(hào)平滑成直流。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種微電容檢測電路，尤其涉及一種應(yīng)用在火焰切割調(diào)高系統(tǒng)中的微電容檢測電路。正弦信號(hào)發(fā)生電路用于產(chǎn)生正弦波激勵(lì)信號(hào)；移相電路用于將正弦信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的正弦波激勵(lì)信號(hào)移相90°；運(yùn)算放大電路用于將正弦信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的正弦波激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行放大處理，得到一個(gè)正比于被測電容容量的正弦信號(hào)；同步檢波電路用于獲得正比于被測電容容量的直流電壓信號(hào)。本實(shí)用新型具有成本低、靈敏度較高、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R27/26GK202583328SQ20122022881
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者趙偉, 黃瑩, 其他發(fā)明人請求不公開姓名 申請人:趙偉