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位移傳感器的制作方法

文檔序號:6139038閱讀:353來源:國知局
專利名稱:位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種位移傳感器,特別涉及一種適用于檢測部件位置的位移傳感器。


圖1為已有技術(shù)的位移傳感器的原理結(jié)構(gòu)圖,其中位移傳感器的繞線管1上繞有兩個線圈2和3,磁性材料制成的磁芯4與繞線管1中的部件聯(lián)動。
圖2為已有技術(shù)位移傳感器的電路圖,其中電阻器R1和R2的阻值相同,由外部施加交流電源AC以改變磁芯2和3上線圈的電感Z1和Z2。
也就是說,當(dāng)磁芯4由于部件帶動而發(fā)生位置變化時,會產(chǎn)生一個與磁芯4位置變化成比例的輸出電壓(e0);若將磁芯4置于繞線管1的中心位置,由于兩個線圈2和3的電感Z1和Z2相同,使輸出電壓(e0)為零(“0”),則可對部件位移進(jìn)行檢測。
然而,已有技術(shù)的位移傳感器存在以下問題由于必需采用阻值相等的兩個電阻器,當(dāng)負(fù)載端阻抗較低時,就要采用低阻值的電阻器,從而易引起零點漂移。因此,需要采用高阻值的精密電阻器。
此外還有一個問題,為了提高位移傳感器的精確度要采用較高電壓的交流電源,這樣電阻器上的熱損耗高,造成不必要的功率消耗。
本發(fā)明的目的就是了為解決上述問題。其目的之一是提供一種不依賴于電阻器從而可避免不必要的功率損耗并適于檢測部件位移的位移傳感器。
本發(fā)明另外一個目的是提供一種可使被檢位移具有線性特征且不依賴外在信號處理裝置的位移傳感器,從而可以高精度地檢測部件位移。
按本發(fā)明的上述目的,在此提供了一種用于檢測部件位置的位移傳感器,該傳感器包括一個由磁性材料制成且與部件聯(lián)動的磁芯;
一個在外邊包圍著磁芯的繞線管;繞在繞線管上的第一線圈和第二線圈;以及一個根據(jù)第一和第二線圈感生電壓檢測磁芯位置變化的信號處理單元,該信號處理單元包括一個用于對第一線圈感生電壓進(jìn)行全波整流的第一全波整流器;一個用于對第二線圈感生電壓進(jìn)行全波整流的第二全波整流器;一個用于對第一和第二全波整流器全波整流后的電壓差進(jìn)行放大的差動放大器;以及一個用于過濾差動放大器輸出信號中高頻分量的濾波單元。
為了更全面地了解本發(fā)明的目標(biāo)和特點,應(yīng)參閱附圖閱讀以下對本發(fā)明的詳細(xì)描述,其中圖1為已有技術(shù)位移傳感器的原理結(jié)構(gòu)圖;圖2為已有技術(shù)位移傳感器的電路圖;圖3為本發(fā)明的位移傳感器的原理結(jié)構(gòu)圖;圖4為本發(fā)明的位移傳感器的電路圖;圖5為圖4中全波整流器的電路圖;圖6為圖4中差動放大器的電路圖;圖7為圖4中濾波單元和峰值檢測單元的電路圖;圖8為說明按照本發(fā)明的位移傳感器的位移檢測結(jié)果的曲線圖。
現(xiàn)參照附圖詳述本發(fā)明的最佳實施例。
圖3為本發(fā)明的位移傳感器的原理結(jié)構(gòu)圖,圖4為本發(fā)明的位移傳感器的電路圖,其中位移傳感器包括由磁性材料制成并與部件聯(lián)動的磁芯10,在外包圍著磁芯10的繞線管11,對稱繞在繞線管11上端和下端的第一線圈12和第二線圈13,以及根據(jù)第一和第二線圈12和13上感生電壓檢測磁芯10位置變化的信號處理單元20。
信號處理單元20包括用于對第一線圈12感生電壓進(jìn)行全波整流的第一全波整流器21,用于對第二線圈13上感生電壓進(jìn)行全波整流的第二全波整流器22,用于對第一和第二全波整流器21和22全波整流后電壓差進(jìn)行放大的差動放大器23,用于過濾差動放大器23輸出信號中高頻分量的濾波單元24,用于檢測由濾波單元24輸出并送至微型計算機(jī)30的信號最大值和最小值的峰值檢測單元25。
如圖5所示,第一和第二全波整流器21和22由多個電阻器R1-R7、二極管D1和D2、電容器C1及運(yùn)算放大器(OP)U1和U2組成;如圖6所示,差動放大器包括多個電阻器R8-R11及Y一個運(yùn)算放大器U1組成。
此外,如圖7所示,濾波單元24由多個電阻器R12-R14、電容器C2及運(yùn)算放大器U3組成;峰值檢測單元25包括二極管D3和D4及電容器C3和C4。
現(xiàn)詳述按本發(fā)明如此結(jié)構(gòu)的位移傳感器的工作情況。
當(dāng)頻率為2千赫茲(KHz)的外在交流電源AC向第一和第二線圈12和13供電且磁芯10的位置由于部件位置變化而產(chǎn)生變化時,在第一和第二線圈12和13上將產(chǎn)生與磁芯10位置變化成比例的感生電壓,第一和第二全波整流器21和22對感生在第一和第二線圈12和13上的電壓分別進(jìn)行全波整流并將結(jié)果輸出至差動放大器23。
此外,差動放大器23對經(jīng)第一和第二全波整流器21和22全波整流的電壓差進(jìn)行放大并將結(jié)果輸出給濾波單元24。
依據(jù)磁芯10位置變化的情況,由差動放大器23輸出的信號大小相應(yīng)變化,當(dāng)磁芯10處于繞線管11中央時的輸出為“0”V,當(dāng)磁芯10位于繞線管11的上部時輸出為“+”V,當(dāng)磁芯10位于繞線管11的下部時輸出為“-”V。
濾波單元24將差動放大器23輸出信號中的高頻分量濾掉,并將結(jié)果輸出給峰值檢測單元25。
也就是說,為了使微型計算機(jī)30能根據(jù)差動放大器23的輸出信號檢測出部件的位置變化,應(yīng)除去差動放大器23輸出信號中的高頻分量。
結(jié)果,由濾波單元24輸出的是與部件位置成比例的電壓信號,且由濾波單元24輸出的電壓信號在很寬的范圍內(nèi)具有線性特征,如圖8所示。
此外,在很多應(yīng)用場合部件的最高位置和最低位置比中間位置而言更需要進(jìn)行檢測,因而僅需對預(yù)期值進(jìn)行檢測。峰值檢測單元25對濾波單元24輸出信號的最大值和最小值進(jìn)行檢測并將其輸入到微型計算機(jī)30,從而可滿足上述要求。
換句話說,峰值檢測器25即使在部件實際位置改變的情況下也可維持其最大和最小值,從而微型計算機(jī)30可在預(yù)期時間讀取和利用這個最大和最小值。
由上述顯然可見本發(fā)明位移傳感器所具有的優(yōu)點,即不采用電阻器也可檢測部件的位置變化,從而避免了不必要的功率損耗。另外一項優(yōu)點是,在不依賴于采用外在分離的信號處理裝置的情況下使檢測出的位置變化信號具有線性特征,從而能以很高精確度檢測部件的位置變化。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測部件位置的位移傳感器,其特征在于,該傳感器包括一個由磁性材料制成且與部件聯(lián)動的磁芯;一個在外邊包圍著所述磁芯的繞線管;繞在所述繞線管上的第一和第二線圈;以及一個根據(jù)在所述第一和第二線圈上感生電壓檢測所述磁芯位置變化的信號處理單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器,其特征在于,該信號處理單元包括一個用于對所述第一線圈感生電壓進(jìn)行全波整流的第一全波整流器;一個用于對所述第二線圈感生電壓進(jìn)行全波整流的第二全波整流器;一個對所述第一和第二全波整流器全波整流后電壓差進(jìn)行放大的差動放大器;以及一個對所述差動放大器輸出信號中高頻分量進(jìn)行濾除的濾波單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器,其特征在于,所述信號處理單元還包括一個用于檢測所述濾波單元輸出信號最大值和最小值的峰值檢測單元。
全文摘要
一種位移傳感器包括:一個同部件聯(lián)動的磁性材料制成的磁芯,在外邊包圍著磁芯的繞線管,繞在繞線管上的第一和第二線圈,以及根據(jù)第一和第二線圈上感生電壓檢測磁芯位置變化的信號處理單元。該傳感器可在不采用電阻器的情況下檢測部件的位置變化,從而避免不必要的功率損耗,并且在不依賴外部分離的信號處理裝置的情況下,可使位置變化檢測信號具有線性特征,從而能以很高精確度檢測部件的位置變化。
文檔編號G01B7/04GK1243240SQ9910984
公開日2000年2月2日 申請日期1999年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月16日
發(fā)明者李宣雨 申請人:三星電子株式會社
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