用于半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng)的設(shè)備和方法
【專利摘要】一種半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),包括具有定子的換能器,該定子具有電感線圈,該電感線圈具有被配置成提供輸出信號(hào)的中心分接頭。該換能器還具有電樞,該電樞具有導(dǎo)磁芯,其被配置成在電感線圈內(nèi)移動(dòng),使得導(dǎo)磁芯的移動(dòng)引起輸出信號(hào)的變化。該位置傳感系統(tǒng)包括被配置成在電感線圈的一個(gè)端子處提供激勵(lì)信號(hào)的第一電路。該系統(tǒng)包括不超過三個(gè)電接口導(dǎo)線以及被配置成計(jì)算導(dǎo)磁芯的位置變化程度的微控制器,并被配置成修正由于換能器的溫度和由于導(dǎo)磁芯的移動(dòng)對(duì)輸出信號(hào)所引起的非線性影響而導(dǎo)致的輸出信號(hào)電壓的變化。
【專利說明】用于半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng)的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及位置傳感器,并且更具體地涉及適合于航空應(yīng)用的位置傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]在航空應(yīng)用中,一般地期望使飛機(jī)上的所有部件的重量最小化。較小的重量意味著減少的燃料消耗和較低的運(yùn)營成本。用于航空應(yīng)用的兩個(gè)常用的位置傳感器是線性差動(dòng)變壓器(LVDT)和旋轉(zhuǎn)可變差動(dòng)變壓器(RVDT)。特別是由于其以高可靠性和準(zhǔn)確度在嚴(yán)酷的環(huán)境條件下運(yùn)行的能力而在航空應(yīng)用中使用這些類型的傳感器。然而,常規(guī)LVDT和RVDT傳感器可以每個(gè)傳感器具有四個(gè)至六個(gè)對(duì)接導(dǎo)線。這些傳感器通常在電接口處使用五個(gè)導(dǎo)線以用于初級(jí)線圈的激勵(lì)和來自次級(jí)線圈的輸出。當(dāng)出于提供冗余的目的而使用大量這些傳感器時(shí),將信號(hào)連接到電子裝置的導(dǎo)線的數(shù)目和長度趨向于使系統(tǒng)布線復(fù)雜化并增加總重量。它們還增加換能器(transducer)內(nèi)的終端處的導(dǎo)線之一出現(xiàn)折斷的可能性。
[0003]此外,當(dāng)采用這些傳感器時(shí),用戶必須考慮用于修正由于溫度變化而引起的輸出數(shù)據(jù)變化的最好的手段。當(dāng)操作溫度從標(biāo)準(zhǔn)室溫增加或降低時(shí),換能器在移動(dòng)構(gòu)件的固定位置處輸出變化。這是因?yàn)橹瞥删€圈導(dǎo)線的銅的電阻率是溫度的函數(shù),并且這影響換能器輸出電壓。此外,換能器輸出隨溫度的變化也取決于移動(dòng)構(gòu)件的位置。因此,換能器輸出是位置和溫度的非線性二維函數(shù)。
[0004]用戶還必須考慮用于修正由于換能器輸出相對(duì)于移動(dòng)構(gòu)件的位置的非線性而引起的輸出數(shù)據(jù)變化的最好的手段。
[0005]本發(fā)明的實(shí)施例表示了相對(duì)于在航空應(yīng)用中使用的位置傳感器的相比于現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)步。下面將對(duì)這些進(jìn)行簡要描述。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]在一方面,本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),其包括換能器,換能器具有定子,該定子具有電感線圈,該電感線圈具有被配置成提供輸出信號(hào)的中心分接頭。該換能器具有電樞,該電樞具有被配置成在電感線圈內(nèi)移動(dòng)的導(dǎo)磁芯,導(dǎo)磁芯的移動(dòng)引起輸出信號(hào)的變化。位置傳感系統(tǒng)包括第一電路,被配置成在電感線圈的一個(gè)端子處提供激勵(lì)信號(hào)。位置傳感系統(tǒng)還包括微控制器,被配置成基于輸出信號(hào)的電壓和激勵(lì)信號(hào)的電壓的比較來計(jì)算導(dǎo)磁芯的位置的變化程度。而且,微處理器還被配置成修正由于換能器的溫度和由于導(dǎo)磁芯的移動(dòng)對(duì)輸出信號(hào)所引起的非線性影響而導(dǎo)致的輸出信號(hào)電壓的變化。而且使用不超過三個(gè)電導(dǎo)線來操作半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng)。
[0007]在位置傳感系統(tǒng)的特定實(shí)施例中,不超過三個(gè)電導(dǎo)線包括用以向電感線圈供應(yīng)激勵(lì)信號(hào)的第一導(dǎo)線、被連接到電感線圈的第二接地導(dǎo)線以及用以載送換能器輸出信號(hào)的第三導(dǎo)線。
[0008]在另一實(shí)施例中,所述換能器包括具有纏繞在繞線筒上的第一和第二電感線圈的定子,所述第一和第二線圈與被耦合在第一和第二線圈之間的中心分接頭串聯(lián)連接,所述定子被容納在保護(hù)外殼中,該保護(hù)外殼具有被配置成容納導(dǎo)磁芯的鉆孔。在特定實(shí)施例中,所述電樞包括被附著于非金屬軸的導(dǎo)磁芯,其中,非金屬軸的移動(dòng)被傳遞至導(dǎo)磁芯。在某些實(shí)施例中,定子的鉆孔內(nèi)的導(dǎo)磁芯的移動(dòng)是線性的,而在替換實(shí)施例中,定子的鉆孔內(nèi)的導(dǎo)磁芯的移動(dòng)是可旋轉(zhuǎn)的。
[0009]在特定實(shí)施例中,位置傳感系統(tǒng)還包括信號(hào)調(diào)節(jié)電路以使得換能器輸出信號(hào)適合于模數(shù)轉(zhuǎn)換。在更特別實(shí)施例中,用于使得換能器輸出信號(hào)適合于模數(shù)轉(zhuǎn)換的信號(hào)調(diào)節(jié)電路包括被配置成對(duì)換能器輸出信號(hào)進(jìn)行整流和平滑化的電路。在另一實(shí)施例中,微控制器被編程為對(duì)換能器輸出信號(hào)進(jìn)行整流和平滑化。在更特別實(shí)施例中,信號(hào)調(diào)節(jié)電路包括AC信號(hào)調(diào)節(jié)電路和DC信號(hào)調(diào)節(jié)電路。在附加實(shí)施例中,位置傳感系統(tǒng)還包括被耦合到信號(hào)調(diào)節(jié)電路的一個(gè)或多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0010]在特定實(shí)施例中,微控制器被編程為通過使用溫度修正表來計(jì)算溫度修正因數(shù)而修正由于換能器的溫度而引起的輸出信號(hào)電壓的變化。在另一實(shí)施例中,微控制器被編程為通過使用校準(zhǔn)表來計(jì)算線性修正因數(shù)而修正由于導(dǎo)磁芯的移動(dòng)所引起的對(duì)輸出信號(hào)的非線性影響而導(dǎo)致的輸出信號(hào)電壓的變化。
[0011]在特定實(shí)施例中,該位置傳感系統(tǒng)還包括被耦合在換能器與微控制器之間的DC參考信號(hào)發(fā)生器,其中,DC參考信號(hào)發(fā)生器的輸出被包括在激勵(lì)信號(hào)中。在更特別實(shí)施例中,微控制器被編程為通過將換能器輸出信號(hào)中的實(shí)際DC偏壓與預(yù)期DC偏壓相比較來檢測(cè)電感線圈中的短路和開路。在附加實(shí)施例中,位置傳感系統(tǒng)包括被耦合在換能器與微控制器之間的AC參考信號(hào)發(fā)生器,其中,AC參考信號(hào)發(fā)生器的輸出被包括在激勵(lì)信號(hào)中。
[0012]在特定實(shí)施例中,所述微控制器被配置成提供數(shù)字輸出信號(hào),該數(shù)字輸出信號(hào)提供用于被物理連接到導(dǎo)磁芯的構(gòu)件的位置數(shù)據(jù)。在更特別實(shí)施例中,使用RS-232、ARINC429、MIL-STD1553以及CAN總線通信標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)串行地發(fā)送數(shù)字輸出信號(hào)的數(shù)據(jù)。在另一實(shí)施例中,所述定位系統(tǒng)包括被配置成向機(jī)載計(jì)算機(jī)或主機(jī)PC提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的線路驅(qū)動(dòng)器。
[0013]在另一方面,本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種使用可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng)來感測(cè)位置的方法。該方法包括提供具有供應(yīng)換能器輸出信號(hào)的電感線圈的換能器,并且將要感測(cè)其位置的一個(gè)部件(part)附接到位于電感線圈內(nèi)的導(dǎo)磁芯。在本發(fā)明的實(shí)施例中,該方法還包括生成將被施加于電感線圈的激勵(lì)電壓,并測(cè)量由導(dǎo)磁芯的移動(dòng)引起的換能器輸出信號(hào)電壓的變化。此外,本發(fā)明的實(shí)施例包括當(dāng)確定導(dǎo)磁芯的一定程度的移動(dòng)時(shí)修正溫度和非線性的影響,并提供不超過三個(gè)導(dǎo)線作為用于可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng)的電接□。
[0014]在特定實(shí)施例中,測(cè)量由導(dǎo)磁芯的移動(dòng)引起的換能器輸出信號(hào)電壓的變化包括測(cè)量由導(dǎo)磁芯的線性移動(dòng)引起的換能器輸出信號(hào)電壓的變化。在替換實(shí)施例中,測(cè)量由導(dǎo)磁芯的移動(dòng)引起的換能器輸出信號(hào)電壓的變化包括測(cè)量由導(dǎo)磁芯的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)引起的換能器輸出信號(hào)電壓的變化。
[0015]在特定實(shí)施例中,該方法還包括調(diào)節(jié)換能器輸出信號(hào)以使得信號(hào)適合于模數(shù)轉(zhuǎn)換,將換能器輸出信號(hào)從模擬轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式,并且將換能器輸出信號(hào)的數(shù)字形式輸入到微控制器中的信號(hào)處理算法中。在更特別實(shí)施例中,調(diào)節(jié)換能器輸出信號(hào)包括提供用于AC信號(hào)調(diào)節(jié)和用于DC信號(hào)調(diào)節(jié)的電路。在甚至更特別的實(shí)施例中,提供用于AC信號(hào)調(diào)節(jié)和用于DC信號(hào)調(diào)節(jié)的電路包括被耦合在換能器與微控制器之間的用于AC和DC信號(hào)調(diào)節(jié)的電路。
[0016]在某個(gè)實(shí)施例中,該方法還包括通過將換能器輸出信號(hào)中的測(cè)量DC偏壓與用于換能器輸出信號(hào)的預(yù)期DC偏壓相比較來檢測(cè)電感線圈中的短路或開路。在更特別實(shí)施例中,修正溫度的影響包括將微控制器編程為使用溫度修正表來計(jì)算溫度修正因數(shù)。在另一實(shí)施例中,修正非線性的影響包括將微控制器編程為使用校準(zhǔn)表來計(jì)算線性補(bǔ)償因數(shù)。
[0017]根據(jù)結(jié)合附圖進(jìn)行的以下詳細(xì)描述,本發(fā)明的其他方面、目的和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]被結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成其一部分的附圖圖示出本發(fā)明的多個(gè)方面,并且連同本描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。在所述附圖中:
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng)的示意性系統(tǒng)方框圖;
[0020]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于旋轉(zhuǎn)可變差動(dòng)變壓器的換能器的示意圖;
[0021]圖3是被結(jié)合到圖1的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng)中的換能器的橫截面圖;
[0022]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的參考信號(hào)發(fā)生器電路的示意圖;
[0023]圖5A和5B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的AC輸入電壓調(diào)節(jié)電路的示意圖;
[0024]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的DC線圈電流調(diào)節(jié)電路的示意圖;
[0025]圖7A和7B表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的DC輸入電壓調(diào)節(jié)電路的示意圖;以及
[0026]雖然將結(jié)合某些優(yōu)選實(shí)施例來描述本發(fā)明,但并不意圖使其局限于那些實(shí)施例。相反,意圖是覆蓋包括在由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有替換、修改和等價(jià)物。
【具體實(shí)施方式】
[0027]嘗試減少被連接到換能器的導(dǎo)線的數(shù)目的常規(guī)新位置換能器可能犧牲可靠性,或者犧牲至少常規(guī)線性可變差動(dòng)變壓器(LVDT)和常規(guī)可變旋轉(zhuǎn)差動(dòng)變壓器(RVDT)的準(zhǔn)確度和自補(bǔ)償特性。這可能要求通過附加的自定義電子裝置和附加的應(yīng)用軟件將這些特性由這些傳感器的最終用戶來引進(jìn)。這常常導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的增加的零件計(jì)數(shù)和更大的復(fù)雜性以及因此降低的可靠性。其還常常將修正這些換能器錯(cuò)誤的負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)移給最終用戶。
[0028]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于測(cè)量線性位移的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng)100、也稱為半橋LVDT的示意性系統(tǒng)方框圖。換能器102在左側(cè)示出,并且僅僅是圖1中的設(shè)備的概念性表示。在右側(cè)的信號(hào)調(diào)節(jié)子系統(tǒng)104表示生成用于線圈114 (在圖1中示出)的激勵(lì)信號(hào)并且還處理來自換能器102的輸出信號(hào)所需的模擬電子裝置。微控制器106中的信號(hào)處理電子裝置是使用數(shù)字電子裝置實(shí)現(xiàn)的。在諸如圖1中所示的數(shù)字電路的情況下,可以使用軟件來實(shí)現(xiàn)此子系統(tǒng)中的某些功能塊。信號(hào)調(diào)節(jié)子系統(tǒng)104被耦合到微控制器106,其處理來自信號(hào)調(diào)節(jié)子系統(tǒng)104的信號(hào)并生成系統(tǒng)輸出。在本發(fā)明的特定實(shí)施例中,微控制器106可以是數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)。同樣的系統(tǒng)方框圖可以表示用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)位移的半橋可變電感位置傳感系統(tǒng)100、也稱為半橋旋轉(zhuǎn)可變差動(dòng)變壓器(RVDT)的系統(tǒng)。
[0029]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于RVDT的換能器180的示意圖。換能器180包括彎曲線圈182和設(shè)置在線圈182內(nèi)的彎曲、透磁芯184。芯184被附接于彎曲、非磁性桿186,其又被附接于設(shè)備,該設(shè)備的旋轉(zhuǎn)正在被測(cè)量。換能器180具有中心分接頭188、接地導(dǎo)線190以及用于供應(yīng)激勵(lì)信號(hào)的第三導(dǎo)線192。用于RVDT的信號(hào)調(diào)節(jié)子系統(tǒng)在功能上與用于半橋LVDT100的圖1中所示的相同,雖然可能需要某些微小變化以適應(yīng)RVDT換能器的略有不同的電特性。
[0030]圖3圖示出具有定子110和電樞112的換能器102的平面圖。在本發(fā)明的特定實(shí)施例中,定子110包括纏繞在繞線筒116上且與被引出到接口的中心分接頭118 (圖1中所示)串聯(lián)連接的一對(duì)線圈114。定子110被容納在保護(hù)外殼中并具有圓柱形孔120。電樞112由被附接于剛性非磁性金屬桿或軸124的導(dǎo)磁芯122組成,非磁性金屬桿或軸124允許芯122移動(dòng)進(jìn)入孔120和從其中出來。在某些實(shí)施例中,非磁性桿124可以被制成非金屬的。由半橋LVDT100執(zhí)行的測(cè)量基于可移動(dòng)的導(dǎo)磁電樞112促進(jìn)的成對(duì)線圈114之間的相互磁感應(yīng)的原理。
[0031]在本發(fā)明的替換實(shí)施例中,換能器102是線圈型電感器,其電感相對(duì)于沿著線圈軸移動(dòng)的電樞112的位置而變。對(duì)于線性換能器102而言,電樞112由芯122組成,芯122由導(dǎo)磁材料制成并被附著于非磁性桿124。桿124又使用例如螺紋緊固件附接于其線性位置要被測(cè)量的設(shè)備(未示出)。對(duì)于旋轉(zhuǎn)換能器而言,芯是圓柱形的,繞著其外周具有離散變化的直徑,并被附著于軸,該軸被緊固到其旋轉(zhuǎn)位置要被測(cè)量的設(shè)備。
[0032]在特定實(shí)施例中,定子110由單個(gè)線圈114組成,單個(gè)線圈114在分壓器配置中以一個(gè)區(qū)段或兩個(gè)串聯(lián)的區(qū)段纏繞在繞線筒或卷筒116上,具有在線圈端處的終端126和中心分接頭118 (在圖1中)。在某些實(shí)施例中,纏繞卷筒被絕緣層128和返回屏蔽130覆蓋。定子110然后被容納在不銹鋼或鋁合金殼體132中。線圈的一端被電接地,并且在另一末端處跨線圈114施加AC激勵(lì)電壓。中心分接頭118處相對(duì)于地線的電壓與跨線圈114的激勵(lì)電壓的比與芯122的位移成比例。線圈114、外殼132以及電樞112的制造遵循與標(biāo)準(zhǔn)LVDT或RVDT類似的設(shè)計(jì)和工藝。因此,本發(fā)明提供了在機(jī)械穩(wěn)健性和環(huán)境耐久性方面與常規(guī)LVDT或RVDT相同的優(yōu)點(diǎn)。
[0033]再次參考圖1,可以看到電子裝置與換能器102的接口具有三個(gè)導(dǎo)線。第一導(dǎo)線140被電接地,第二導(dǎo)線142供應(yīng)AC激勵(lì)信號(hào),并且第三導(dǎo)線144從換能器102的中心分接頭118接收輸出電壓。來自中心分接頭118的輸出電壓被低通濾波,并且在將其被輸出到整流器之前被去除偏移。激勵(lì)信號(hào)也被同樣地整流。計(jì)算輸出電壓與激勵(lì)電壓的比,并且這與換能器位移成比例。如下面將解釋的,根據(jù)特定換能器的特性,還可以執(zhí)行諸如線性修正和溫度補(bǔ)償?shù)母郊庸δ?。通過將輸出電壓與最小和最大閾值相比較來確定開路繞組故障。為了檢測(cè)短路繞組故障,將DC偏壓電壓與激勵(lì)信號(hào)疊加。內(nèi)置測(cè)試(BIT)電路測(cè)量中心分接頭處的DC電壓,并且如果其小于或超過施加偏壓的一半,則告示故障。
[0034]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的參考信號(hào)發(fā)生器電路200的示意圖。在特定實(shí)施例中,其中生成的參考信號(hào)是AC信號(hào),使用具有19.4kHz的截止頻率的由R3和Cl組成的無源濾波器204首先對(duì)來自數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 16 (參見圖1)的脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)202進(jìn)行濾波。然后使用一對(duì)二極管(Dl和D2)和從DSP160獲得的3.3V的參考電壓對(duì)PWM信號(hào)202進(jìn)行箝位。在所示的實(shí)施例中,電阻器R3提供例如100千歐的高輸入阻抗。例如,可以通過使用Sallen-Key式低通濾波器對(duì)PWM信號(hào)202進(jìn)行平滑化來恢復(fù)2.5kHz參考正弦波。在某些實(shí)施例中,低通濾波器具有二階傳遞函數(shù),其具有10.6kHz的截止頻率。通常,換能器線圈114 (參見圖1)在2.5kHz的振蕩器頻率下具有1.7千歐的標(biāo)稱AC阻抗。功率放大器可以供應(yīng)必要的電流。輸出信號(hào)206通過使用兩個(gè)電解電容器而被AC耦合以便阻擋任何DC偏移,該DC偏移將具有通過換能器線圈114到地線的低阻抗路徑。兩個(gè)電容器在圖4的示意圖中被示為C6和C31。
[0035]圖4的參考信號(hào)發(fā)生器電路200還被用作DC參考信號(hào)發(fā)生器。由于兩個(gè)原因而生成DC參考信號(hào):1)電短路和開路檢測(cè);以及2)計(jì)算線圈的DC阻抗,它又被用來估計(jì)線圈溫度。DC參考信號(hào)是使用電阻分壓器208從+12VDC參考導(dǎo)出的。500歐姆的電阻器R21例如與電阻分壓器208 (R46和R57)串聯(lián)地出現(xiàn)以便向DC源提供足夠高的輸入阻抗。請(qǐng)注意,R46和R57—起是一個(gè)電位計(jì),即使示意圖將其示為兩個(gè)單獨(dú)的圖。圖4還示出了由R22和C13組成的低通濾波器210,其對(duì)從激勵(lì)信號(hào)出來的AC分量進(jìn)行濾波并得到信號(hào)V_excDC2120
[0036]圖5A和5B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例構(gòu)造的一對(duì)信號(hào)調(diào)節(jié)電路300、350。在這些電路中調(diào)節(jié)的兩個(gè)信號(hào)是來自換能器中心分接頭118(參見圖1)的信號(hào),¥_(^八0302和激勵(lì)信號(hào)V_excAC352。我們將描述用于圖5A中所示的V_ctAC信號(hào)的信號(hào)調(diào)節(jié)電路300。V_ctAC302被連接到儀器放大器304。在特定實(shí)施例中,使用具有36.1kHz的截止頻率的無源濾波器306 (R30、R33和C19)對(duì)差模信號(hào)進(jìn)行濾波,并且使用具有330kHz的截止頻率的無源濾波器308 (R30和C17以及R33和C18)對(duì)共模信號(hào)進(jìn)行濾波。在本實(shí)施例中,使用由R24和C15組成的低通濾波器310來濾出來自V_ctAC的AC分量并獲得DC偏壓V_ctDC312。使用由C14和R23組成的高通濾波器314來`濾出V_ctAC中的DC偏壓,并且這是最后被整流的信號(hào)。
[0037]使用由R38和R39組成的電阻分壓器316來對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)整(scale),使得根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 150 (參見圖1)的要求,峰峰值在3V內(nèi)。運(yùn)算放大器U9B318充當(dāng)緩沖器以在不同的負(fù)載下保持調(diào)整值。在被讀入到ADC150中之前,必須對(duì)信號(hào)V_ctAC302和V_excAC352進(jìn)行低通濾波以通過采樣而去除可能被混疊的頻率分量。在某些實(shí)施例中,采樣率是80kHz,這意味著必須去除40kHz和更高的頻率。在特定實(shí)施例中,防混疊濾波器320是Sallen-Key式的,并且是二階的,具有12.835kHz的截止頻率。最后,可以使用電平移位器322來將Sallen-Key濾波器320的輸出保持在ADC150所需的0-3V范圍內(nèi)。這是使用運(yùn)算放大器U9C324和電位計(jì)R40完成的。輸出信號(hào)ADCINA0326被ADC150讀出到信道ADCINA0330 (參見圖1)。激勵(lì)信號(hào)V_excAC352被同樣地處理,并且輸出信號(hào)ADCINB0355被ADC150讀入到信道ADCINB0360 (參見圖1)中。
[0038]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例構(gòu)造的DC線圈電流調(diào)節(jié)電路400的示意圖。激勵(lì)信號(hào)402I_exc,正在此電路中調(diào)節(jié)的信號(hào)被通過R80 (在一個(gè)實(shí)施例中,10歐電阻器)發(fā)送,其被跨接在儀器放大器404的輸入端。由于目的是測(cè)量激勵(lì)電流的DC分量,所以可以使用分別具有0.8Hz和1.6Hz的示例性截止頻率的無源濾波器對(duì)差模和共模信號(hào)進(jìn)行濾波。具有500歐姆的示例性值的電阻器R82被跨接在儀器放大器404的輸入端I和8以獲得101的增益。包括電阻器R85和R86的電阻分壓器406被用來對(duì)儀器放大器404的輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)整,使得峰峰值在ADC150 (參見圖1)所需的3V內(nèi)。運(yùn)算放大器U17B408充當(dāng)緩沖器以在不同的負(fù)載下保持調(diào)整值。
[0039]在被讀入到ADC150中之前,對(duì)信號(hào)I_exc402進(jìn)行低通濾波以通過采樣來去除可能混疊的頻率分量。在特定實(shí)施例中,采樣率是80kHz,這意味著必須去除40kHz和更高的頻率。在更特別實(shí)施例中,防混疊濾波器410是Sallen-Key式的,并且是二階濾波器,具有
12.835kHz的截止頻率。最后,需要電平移位器412來將Sallen-Key濾波器410的輸出保持在ADC150所需的0-3V范圍內(nèi)。這是使用運(yùn)算放大器U17C414和電位計(jì)R84完成的。輸出ADCINA1416被ADC150讀入到信道ADCINA1420 (參見圖1)。
[0040]圖7A和7B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例構(gòu)造的兩個(gè)DC輸入電壓調(diào)節(jié)電路500、520的示意圖。這些DC輸入電壓調(diào)節(jié)電路500、520被設(shè)計(jì)成對(duì)信號(hào)V_ctDC522和V_excDC502進(jìn)行調(diào)整,使得其針對(duì)ADC150 (參見圖1)的分辨能力的最大利用而落在O — 3V的輸入范圍內(nèi)。由用于V_excDC502的電阻器R53和R54及用于V_ctDC522的電阻器R55和R66設(shè)定約4的增益。調(diào)整級(jí)的輸出ADCINA2504和ADCINB2524分別被ADC150讀入到ADCINA2510(參見圖1)和ADCINB2530 (參見圖1)中。
[0041]再次參考圖1,可以看到線路驅(qū)動(dòng)器電路162被用于數(shù)字信號(hào)處理器160與主機(jī)PC (未示出)之間的串行通信。如圖1中所示,線路驅(qū)動(dòng)電路162被連接到數(shù)字信號(hào)處理器160的串行通信接口(SCI)端口 168。在某些實(shí)施例中,線路驅(qū)動(dòng)電路162的輸出端163被連接到主機(jī)PC的串行端口。
[0042]再次參考圖1,在操作中,半橋LVDT100可以采用2.5kHz參考信號(hào),其可以使用正弦函數(shù)的每九十度弧包含八個(gè)點(diǎn)的查找表來生成,因此提供80kHz的所需PWM更新速率。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,下面描述隨后被微處理器106用以處理由換能器102生成的信號(hào)的過程。
[0043]可以將第一通用定時(shí)器編程為產(chǎn)生例如在513kHz頻率的PWM時(shí)基,并且可以由在微控制器106中生成的中斷服務(wù)例程(ISR)來對(duì)占空因數(shù)進(jìn)行調(diào)制,并從例如在80kHz下運(yùn)行的第二通用定時(shí)器觸發(fā)。這提供了相對(duì)于參考信號(hào)頻率的高采樣速率,因此可以將用于防混疊濾波器的截止頻率設(shè)置得相當(dāng)高。
[0044]80kHz ISR更新速率意味著必須在12.5微秒內(nèi)完成ISR。在150MHz的CPU時(shí)鐘頻率下,亦即等價(jià)于1,875單循環(huán)指令。在特定實(shí)施例中,信號(hào)調(diào)節(jié)ISR被來自第二通用定時(shí)器的時(shí)段事件觸發(fā)。此時(shí)段事件還被用來開始ADC轉(zhuǎn)換的序列。因此,可以純粹由硬件定時(shí)器事件來發(fā)起AD轉(zhuǎn)換,確保采樣過程不受中斷抖動(dòng)或軟件等待時(shí)間的影響。ADC轉(zhuǎn)換時(shí)間為約200毫微秒,因此ADC150能夠相當(dāng)容易地跟上ISR。ISR運(yùn)行平滑化濾波器以去除由于PWM信號(hào)的接近而引起的對(duì)應(yīng)于換能器102輸出的ADC信道中的噪聲。然后,在特定實(shí)施例中,其通過運(yùn)行128點(diǎn)移動(dòng)平均濾波器來計(jì)算DC偏壓。然后將DC偏壓從輸入信號(hào)去除以提供純AC正弦曲線。用于換能器102激勵(lì)信號(hào)和用于換能器102電流信號(hào)的DC偏壓同樣被移除。另一方面,使對(duì)應(yīng)于換能器102DC偏壓和換能器102DC輸出信號(hào)的ADC信道平滑化以去除噪聲和波紋。
[0045]在微控制器106中,然后通過簡單地使其負(fù)半循環(huán)的符號(hào)相反來對(duì)換能器激勵(lì)和輸出信號(hào)進(jìn)行整流。然后使用256點(diǎn)移動(dòng)平均濾波器對(duì)整流信號(hào)進(jìn)行平滑化和濾波。這提供整流信號(hào)的平均值。計(jì)算輸出平均值與激勵(lì)平均值的比并再次使用1024點(diǎn)移動(dòng)平均濾波器進(jìn)行濾波。此比與換能器102中的芯122的線性或旋轉(zhuǎn)位移成比例。然后針對(duì)溫度對(duì)計(jì)算的輸出平均值與激勵(lì)平均值的比進(jìn)行修正,并且使用查找表和內(nèi)插算法來計(jì)算以英寸為單位的換能器位移。ISR通過使用第一通用定時(shí)器寫入占空因數(shù)的新值以用于PWM信號(hào)生成而結(jié)束。該值是從由跟蹤條目的數(shù)目的計(jì)數(shù)器索引到ISR中的32點(diǎn)正弦查找表獲得的。此計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)達(dá)到31之后重置為O。
[0046]在特定實(shí)施例中,使用軟件計(jì)數(shù)器來保持100微秒定時(shí)器,其觸發(fā)促使微控制器106中的溫度和電阻模塊164計(jì)算換能器線圈114的電阻及其溫度的函數(shù)。這是為了修正由于溫度變化而引起的換能器102輸出的誤差而完成的。另外,微控制器106被編程為對(duì)DC激勵(lì)和DC輸出信號(hào)進(jìn)行濾波并執(zhí)行BIT以檢查換能器線圈114中的短路匝或開路故障。
[0047]一旦ADC值被讀入,則使用例如4點(diǎn)移動(dòng)平均值濾波器對(duì)輸入進(jìn)行平滑化。這去除了由于激勵(lì)信號(hào)的接近而引起的輸入中的噪聲。在特定實(shí)施例中,濾波器使用具有跟蹤到環(huán)形緩沖器中的電流索引的單個(gè)指針的4點(diǎn)環(huán)形緩沖器。可以在到ISR中的每個(gè)入口處計(jì)算4個(gè)點(diǎn)的移動(dòng)平均值,因?yàn)檫@將提供輸入的平滑值。
[0048]然后對(duì)來自換能器102的激勵(lì)信號(hào)和輸出信號(hào)進(jìn)行整流。在特定實(shí)施例中,這是由簡單邏輯實(shí)現(xiàn)的,該簡單邏輯查看信號(hào)的值是否是負(fù)的,并且如果是這樣,則使其值的符號(hào)相反。
[0049]然后使用8點(diǎn)移動(dòng)平均值濾波器對(duì)來自換能器102的已整流激勵(lì)信號(hào)和已整流輸出信號(hào)進(jìn)行平滑化。這去除了由于不正確的符號(hào)反向而引起的信號(hào)中的噪聲。濾波器使用具有跟蹤到環(huán)形緩沖器中的電流索引的單個(gè)指針的8點(diǎn)環(huán)形緩沖器。在到ISR中的每個(gè)入口處計(jì)算8個(gè)點(diǎn)的移動(dòng)平均值。這提供信號(hào)的平滑值。在特定實(shí)施例中,為了去除波紋,在平滑級(jí)之后用256點(diǎn)移動(dòng)平均值對(duì)已整流激勵(lì)信號(hào)和已整流輸出信號(hào)進(jìn)行濾波。濾波器使用具有跟蹤到環(huán)形緩沖器中的電流索引的單個(gè)指針的256點(diǎn)環(huán)形緩沖器。在到ISR中的每個(gè)入口上計(jì)算256個(gè)點(diǎn)的移動(dòng)平均值。
[0050]然后計(jì)算已濾波整流輸出信號(hào)與已濾波整流激勵(lì)信號(hào)的比。在特定實(shí)施例中,用1024對(duì)結(jié)果進(jìn)行換算(scale)以使除法期間的舍位誤差最小化。然后使用1024點(diǎn)移動(dòng)平均值濾波器對(duì)所計(jì)算的比進(jìn)行濾波。濾波器使用具有跟蹤到環(huán)形緩沖器中的電流索引的單個(gè)指針的1024點(diǎn)環(huán)形緩沖器。在到ISR中的每個(gè)入口處計(jì)算1024個(gè)點(diǎn)的移動(dòng)平均值。
[0051]信號(hào)調(diào)節(jié)ISR還從ADC150 (參見圖1)讀取激勵(lì)電流的DC分量、激勵(lì)電壓的DC分量和換能器輸出的DC分量。在特定實(shí)施例中,使用128點(diǎn)移動(dòng)平均值濾波器對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行濾波??梢詫⑦@些濾波器配置成使用具有跟蹤到環(huán)形緩沖器中的電流索引的單個(gè)指針的128點(diǎn)環(huán)形緩沖器。在到ISR中的每個(gè)入口上計(jì)算128個(gè)點(diǎn)的移動(dòng)平均值。例如在由溫度和電阻模塊164進(jìn)行的電阻計(jì)算中以及在由故障診斷模塊170檢測(cè)故障時(shí)使用這些平均值。
[0052]在某些實(shí)施例中,再次使用128點(diǎn)移動(dòng)平均值濾波器對(duì)已整流和已濾波激勵(lì)信號(hào)及已整流和已濾波換能器輸出信號(hào)進(jìn)行濾波。目的是去除監(jiān)視屏上的顯示值中的抖動(dòng),使得能夠讀取穩(wěn)定的值。請(qǐng)注意,這樣獲得的已濾波輸出僅被用于顯示。其在位置計(jì)算中并不使用。在實(shí)施例中,濾波器使用具有跟蹤到環(huán)形緩沖器中的電流索引的單個(gè)指針的128點(diǎn)環(huán)形緩沖器。在本發(fā)明的特定實(shí)施例中,在到ISR中的每個(gè)入口上計(jì)算128個(gè)點(diǎn)的移動(dòng)平均值。
[0053]接下來,再次使用32點(diǎn)移動(dòng)平均值濾波器來對(duì)從信號(hào)調(diào)節(jié)ISR獲得的激勵(lì)電流的DC分量的已濾波值進(jìn)行濾波。同樣地,因此對(duì)激勵(lì)電壓的DC分量以及換能器102輸出的DC分量進(jìn)行濾波。這提供能夠在由溫度和電阻模塊164進(jìn)行的電阻計(jì)算中以及在由故障診斷模塊170進(jìn)行的故障檢測(cè)中使用的穩(wěn)定值。
[0054]由于換能器輸出相對(duì)于溫度的誤差也隨換能器102位置而變,所以使用二維查找表來確定將施加于換能器輸出的修正因數(shù)。此表格是使用從熱測(cè)試獲得的數(shù)據(jù)構(gòu)造的。針對(duì)特定換能器102位置,表格中的條目由特定溫度下的換能器輸出相對(duì)于被假定為20攝氏度的室溫下的換能器輸出的誤差組成。
[0055]DC電壓到激勵(lì)信號(hào)中的注入以及通過線圈的電流的測(cè)量允許我們檢測(cè)線圈114中的各種電故障。由于在某些實(shí)施例中用軟件來實(shí)現(xiàn)此功能,所以其允許實(shí)現(xiàn)識(shí)別并隔離故障的相當(dāng)高級(jí)的邏輯。在檢測(cè)到時(shí),還可以通過串行鏈路來通告故障,并且還可以將其記錄以用于稍后分析。在進(jìn)入故障檢測(cè)功能時(shí),代碼遍歷線圈故障的順序測(cè)試。在信號(hào)調(diào)節(jié)ISR的后臺(tái)中以100微秒的時(shí)段執(zhí)行與故障測(cè)試有關(guān)的功能。由于ISR的幀利用率僅約為50%,這允許有很多的時(shí)間供故障測(cè)試完成。
[0056]包括換能器102位置、線圈溫度和電阻以及故障狀態(tài)和標(biāo)志的重要變量被轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)分組并發(fā)送到SCI模塊以通過RS232信道來發(fā)射。除RS232通信協(xié)議之外,還可以使用 CAN、MIL-STD-1553 或 ARINC。
[0057]包括在本文中引用的公開、專利申請(qǐng)和專利的所有參考文獻(xiàn)被通過引用結(jié)合到本文中,如同每個(gè)參考文獻(xiàn)被單獨(dú)地且具體地指示為被整體地通過引用而結(jié)合到本文中并進(jìn)行闡述一樣。
[0058]應(yīng)將在描述本發(fā)明的上下文中(尤其是以下權(quán)利要求的上下文中)的術(shù)語“一”、“一個(gè)”和“該”及類似對(duì)象的使用理解為涵蓋單數(shù)和復(fù)數(shù),除非在本文中另外指明或按照上下文明顯矛盾。應(yīng)將術(shù)語“包括”、“具有”和“包含”理解為開放式術(shù)語(即,意指“包括但不限于”),除非另外說明。本文中的值范圍的敘述僅僅意圖充當(dāng)單獨(dú)地參考落在該范圍內(nèi)的每個(gè)單獨(dú)值的速記方法,除非在本文中另外指明,并且每個(gè)單獨(dú)值被結(jié)合到本說明書中,如同其在本文中被單獨(dú)敘述一樣??梢砸匀魏芜m當(dāng)順序來執(zhí)行本文所述的所有方法,除非在本文中另外指明或按照上下文明顯矛盾。在本文中提供的任何和所有示例或示例性語言(例如,“諸如”)的使用僅僅意圖更好地舉例說明本發(fā)明,并且并不對(duì)本發(fā)明的范圍施加限制,除非另外主張權(quán)利要求。不應(yīng)將本說明書中的語言理解為將任何未要求保護(hù)的元素指示為對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施而言必不可少。
[0059]在本文中描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例,包括本發(fā)明人已知的用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式。在閱讀前述描述時(shí),那些優(yōu)選實(shí)施例的變化可以變得對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯而易見。本發(fā)明人期待技術(shù)人員適當(dāng)?shù)夭捎么祟愖兓⑶冶景l(fā)明人意圖除本文中具體描述之外地實(shí)施本發(fā)明。相應(yīng)地,本發(fā)明包括按照適用法律的允許在所附權(quán)利要求中敘述的主題的所有修改和等價(jià)物。此外,本發(fā)明涵蓋其所有可能變化中的上述元素的任何組合,除非在本文中另外指明或按照上下文明顯矛盾。
【權(quán)利要求】
1.一種半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),包括: 換能器,具有定子,該定子具有電感線圈,該電感線圈具有被配置成提供輸出信號(hào)的中心分接頭,該換能器具有電樞,該電樞具有被配置成在電感線圈內(nèi)移動(dòng)的導(dǎo)磁芯,其中,該移動(dòng)引起輸出信號(hào)的變化; 第一電路,被配置成在電感線圈的一個(gè)端子處提供激勵(lì)信號(hào);以及 微控制器,被配置成基于輸出信號(hào)的電壓和激勵(lì)信號(hào)的電壓的比較來計(jì)算導(dǎo)磁芯的位置的變化程度,所述微處理器還被配置成修正由于換能器的溫度和由于導(dǎo)磁芯的移動(dòng)對(duì)輸出信號(hào)所引起的非線性影響而導(dǎo)致的輸出信號(hào)電壓的變化; 其中,使用不超過三個(gè)電導(dǎo)線來操作半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),其中,不超過三個(gè)電導(dǎo)線包括用以向電感線圈供應(yīng)激勵(lì)信號(hào)的第一導(dǎo)線、被連接到電感線圈的第二接地導(dǎo)線以及用以載送換能器輸出信號(hào)的第三導(dǎo)線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),其中,所述換能器包括具有纏繞在繞線筒上的第一電感線圈和第二電感線圈的定子,所述第一電感線圈和第二電感線圈與被耦接在所述第一電感線圈和第二電感線圈之間的中心分接頭串聯(lián)連接,所述定子被容納在保護(hù)外殼中,該保護(hù)外殼具有被配置成容納導(dǎo)磁芯的鉆孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),其中,所述電樞包括被附著于非金屬軸的導(dǎo)磁芯,其中,非金屬軸的移動(dòng)被傳遞到導(dǎo)磁芯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),其中,導(dǎo)磁芯在定子的鉆孔內(nèi)的移動(dòng)是線性的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),其中,導(dǎo)磁芯在定子的鉆孔內(nèi)的移動(dòng)是旋轉(zhuǎn)的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),還包括信號(hào)調(diào)節(jié)電路以使得換能器輸出信號(hào)適合于模-數(shù)轉(zhuǎn)換。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),其中,用于使換能器輸出信號(hào)適合于模-數(shù)轉(zhuǎn)換的信號(hào)調(diào)節(jié)電路包括被配置成對(duì)換能器輸出信號(hào)進(jìn)行整流和平滑化的電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感器系統(tǒng),其中,所述微控制器被編程為對(duì)換能器輸出信號(hào)進(jìn)行整流和平滑化。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),還包括被耦接到信號(hào)調(diào)節(jié)電路的一個(gè)或多個(gè)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),其中,所述信號(hào)調(diào)節(jié)電路包括AC信號(hào)調(diào)節(jié)電路和DC信號(hào)調(diào)節(jié)電路。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),其中,所述微控制器被編程為通過使用溫度修正表來計(jì)算溫度修正因數(shù)而修正由于換能器的溫度而引起的輸出信號(hào)電壓的變化。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),其中,所述微控制器被編程為通過使用校準(zhǔn)表來計(jì)算線性補(bǔ)償因數(shù)而修正由于導(dǎo)磁芯的移動(dòng)對(duì)輸出信號(hào)所引起的非線性影響而導(dǎo)致的輸出信號(hào)電壓的變化。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),還包括被耦接在換能器與微控制器之間的DC參考信號(hào)發(fā)生器,其中,DC參考信號(hào)發(fā)生器的輸出被包括在激勵(lì)信號(hào)中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),其中,所述微控制器被編程為通過將換能器輸出信號(hào)中的實(shí)際DC偏壓與預(yù)期DC偏壓相比較來檢測(cè)電感線圈中的短路和開路。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),還包括被耦接在換能器與微控制器之間的AC參考信號(hào)發(fā)生器,其中,AC參考信號(hào)發(fā)生器的輸出被包括在激勵(lì)信號(hào)中。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),其中,所述微控制器被配置成提供數(shù)字輸出信號(hào),該數(shù)字輸出信號(hào)提供用于被物理連接到導(dǎo)磁芯的構(gòu)件的位置數(shù)據(jù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),其中,使用RS-232、ARINC429、MIL-STD1553以及CAN總線通信標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)串行地發(fā)送數(shù)字輸出信號(hào)的數(shù)據(jù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的半橋可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng),還包括被配置成向機(jī)載計(jì)算機(jī)提供數(shù)字輸出信號(hào)的線路驅(qū)動(dòng)器。
20.一種使用可 變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng)來感測(cè)位置的非接觸式方法,包括: 提供具有供應(yīng)換能器輸出信號(hào)的電感線圈的換能器; 將要被感測(cè)位置的部件附著于位于電感線圈內(nèi)的導(dǎo)磁芯; 生成要被施加于電感線圈的激勵(lì)電壓; 測(cè)量由導(dǎo)磁芯的移動(dòng)而引起的換能器輸出信號(hào)的變化; 當(dāng)確定導(dǎo)磁芯的一定程度的移動(dòng)時(shí),修正溫度和非線性的影響;以及 為可變差動(dòng)變壓器位置傳感系統(tǒng)提供不超過三個(gè)導(dǎo)線作為電接口。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法,其中,測(cè)量由導(dǎo)磁芯的移動(dòng)引起的換能器輸出信號(hào)電壓的變化包括測(cè)量由導(dǎo)磁芯的線性移動(dòng)引起的換能器輸出信號(hào)電壓的變化。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的方法,其中,測(cè)量由導(dǎo)磁芯的移動(dòng)引起的換能器輸出信號(hào)電壓的變化包括測(cè)量由導(dǎo)磁芯的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)引起的換能器信號(hào)電壓的變化。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的方法,還包括: 調(diào)節(jié)換能器輸出信號(hào)以使得該信號(hào)適合于模-數(shù)轉(zhuǎn)換; 將換能器輸出信號(hào)從模擬轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式;以及 將換能器的輸出信號(hào)的數(shù)字形式輸入到微控制器中的信號(hào)處理算法中。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法,其中,調(diào)節(jié)換能器輸出信號(hào)包括提供用于AC信號(hào)調(diào)節(jié)和用于DC信號(hào)調(diào)節(jié)的電路。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法,其中,提供用于AC信號(hào)調(diào)節(jié)和用于DC信號(hào)調(diào)節(jié)的電路包括被耦接在換能器與微控制器之間的用于AC和DC信號(hào)調(diào)節(jié)的電路。
26.根據(jù)權(quán)利要求20的方法,其中,提供具有電感線圈的換能器包括提供具有定子的換能器,該定子具有纏繞在繞線筒上的一對(duì)電感線圈,該對(duì)線圈與位于該對(duì)線圈之間的中心分接頭串聯(lián)連接。
27.根據(jù)權(quán)利要求20的方法,其中,提供不超過三個(gè)導(dǎo)線作為電接口包括提供第一導(dǎo)線用于向電感線圈供應(yīng)激勵(lì)信號(hào)、提供第二導(dǎo)線作為連接到電感線圈的接地導(dǎo)線以及提供第三導(dǎo)線用于載送換能器輸出信號(hào)。
28.根據(jù)權(quán)利要求20的方法,還包括通過將換能器輸出信號(hào)中的測(cè)量的DC偏壓與用于換能器輸出信號(hào)的預(yù)期DC偏壓相比較來檢測(cè)電感線圈中的短路或開路。
29.根據(jù)權(quán)利要求20的方法,其中,修正溫度的影響包括將微控制器編程為使用溫度修正表來計(jì)算溫度修正因數(shù)。
30.根據(jù)權(quán)利要求20的方法,其中,修正非線性的影響包括將微控制器編程為使用校準(zhǔn)表來計(jì)算線性補(bǔ)償因數(shù)。
【文檔編號(hào)】G01B7/30GK103502777SQ201280008526
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月7日
【發(fā)明者】Z·P·肖爾伊克, G·P·賈亞拉曼, B·M·漢 申請(qǐng)人:伍德沃德Mpc股份有限公司