一種基于ad698應(yīng)用的6線制lvdt斷線檢測電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于AD698應(yīng)用的6線制LVDT斷線檢測電路，提供一個外圍電路以實(shí)現(xiàn)斷線檢測的功能，保證斷線情況下電路能夠輸出一個正常范圍之外的信號，使得信號采集器能夠識別到這個錯誤的信號，并作出相應(yīng)處理。根據(jù)本實(shí)用新型，基于AD698應(yīng)用的LVDT斷線檢測電路由原邊斷線檢測電路、副邊斷線檢測電路及錯誤信號發(fā)生電路組成。原邊斷線檢測電路采用電流檢測，在原邊線路上串入電流感應(yīng)放大器，并對輸出信號做半波濾波，通過檢測濾波輸出電壓以確認(rèn)線路是否斷開。由于使用的電流感應(yīng)放大器是單極性的，AD698輸出的原邊信號為正弦信號，因此經(jīng)過CF濾波后的輸出信號為半波信號，由于串入的采樣電阻RS是一個阻值很小的電阻，為此在后級再加入一個放大電路。
【專利說明】
一種基于AD698應(yīng)用的6線制LVDT斷線檢測電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及工業(yè)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于AD698應(yīng)用的6線制LVDT斷線檢測電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前LVDT測量位移的方法在大型機(jī)械系統(tǒng)中得到了廣泛的運(yùn)用，當(dāng)經(jīng)長時(shí)間工作后可能會出現(xiàn)線路老化以致線路斷開的情況。不能很好地檢測出這種情況的話，會因?yàn)殡娐飞系母袘?yīng)電壓而繼續(xù)而產(chǎn)生一個正常范圍內(nèi)的錯誤結(jié)果，影響系統(tǒng)工作。
[0003]AD698是目前運(yùn)用較為廣泛的一個LVDT信號調(diào)理芯片，相較以往的信號調(diào)理電路，基于AD698的應(yīng)用只需要擴(kuò)展小部分的外圍電路就能夠?qū)崿F(xiàn)LVDT的信號調(diào)理。然而AD698芯片本身并不具有斷線檢測的功能。
[0004]因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種基于AD698應(yīng)用的外圍擴(kuò)展電路，以實(shí)現(xiàn)對LVDT斷線情況的檢測。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是AD698芯片本身并不具有斷線檢測的功能。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種基于AD698應(yīng)用的6線制LVDT斷線檢測電路，包括原邊斷線檢測模塊、副邊斷線檢測模塊及錯誤信號發(fā)生模塊，所述原邊斷線檢測模塊包括電流感應(yīng)放大器、采樣電阻RS、濾波電容CF、第一運(yùn)算放大器OPA和電阻Rl、電阻R2、電阻R3，其中采樣電阻RS串聯(lián)接入AD698的原邊線路引腳，電流感應(yīng)放大器的兩個輸入端跨接于采樣電阻RS的兩端，電流感應(yīng)放大器的輸出端接濾波電容CF，濾波電容CF的另一端接電阻Rl的一端和第一運(yùn)算放大器OPA的正輸入端，電阻Rl的另一端接地，第一運(yùn)算放大器OPA的負(fù)輸入端接電阻R2和電阻R3的一端，電阻R2的另一端接地，電阻R3的另一端接第一運(yùn)算放大器的輸出端;所述錯誤信號發(fā)生模塊包括電阻R5，其中電阻R5的一端接AD698的副邊信號輸入引腳，電阻R5的另一端加載一個直流電壓信號;所述副邊斷線檢測模塊包括比較器CMPA、第二運(yùn)算放大器OPA和電容Cl、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9，其中電阻R8的一端接地，電阻R8的另一端接第二運(yùn)算放大器OPA的正輸入端和電阻R6的一端，電阻R6的另一端接輸入信號和電容Cl的一端，電容Cl的另一端接電阻R7的一端，電阻R7的另一端接第二運(yùn)算放大器OPA的負(fù)輸入端，第二運(yùn)算放大器OPA的輸出端接比較器CMPA的負(fù)輸入端，比較器CMPA的正輸入端接AD698的比較參考電壓引腳，電阻R9的兩端跨接于第二運(yùn)算放大器OPA的負(fù)輸入端和輸出端。
[0007]進(jìn)一步地，所述電流感應(yīng)放大器為TI公司的INA195芯片。
[0008]進(jìn)一步地，所述第一運(yùn)算放大器OPA和第二運(yùn)算放大器OPA為0PA2277。
[0009]進(jìn)一步地，所述比較器CMPA為LM293。
[0010]進(jìn)一步地，所述采樣電阻RS的電阻值為3.9 Ω。
[0011]進(jìn)一步地，所述電容CF的電容值為0.1yF。
[0012]進(jìn)一步地，所述電容Cl的電容值為lyF。
[0013]進(jìn)一步地，所述電阻R1、R2、R3的電阻值均為20kQ。
[0014]進(jìn)一步地，所述電阻R5的電阻值為10kQ。
[0015]進(jìn)一步地，所述電阻R6、R7的電阻值均為5.1kQ，所述電阻R8、R9的電阻值均為300k Ω ο
[0016]AD698只需要擴(kuò)展幾個電阻及電容元件即可實(shí)現(xiàn)LVDT的信號調(diào)理，但由于斷線檢測功能的缺失，無法滿足很多應(yīng)用場合的需求。為此提出兩種方法分別用于檢測LVDT原邊及副邊是否斷線。
[0017]LVDT的原邊由AD698芯片產(chǎn)生一個激勵信號，一般情況下是一個正弦信號，原邊線路上會有電流流過，在斷線情況下，兩邊引腳依舊存在電壓，但斷路情況下不會有電流流經(jīng)。為此檢測線路上有無電流即可實(shí)現(xiàn)原邊的斷線檢測。在原邊線路上串入采樣電阻，并經(jīng)過放大和調(diào)理后，即可用于檢測。
[0018]LVDT的副邊上的信號是由原邊感應(yīng)產(chǎn)生的，電流檢測的方法也適用于此處，但是LVDT參數(shù)的不同可能會造成結(jié)果不同，難以采樣。為此采用疊加信號的方式檢測LVDT副邊的斷線情況。在AD698的應(yīng)用中，四線制LVDT與六線制LVDT—樣，僅有兩個出線與AD698芯片的引腳相連，而這兩個引腳都是差分高阻輸入，故而只要在一個引腳上附加一個信號，在另外一個引腳上檢測信號即可。
[0019]以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本實(shí)用新型的目的、特征和效果。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型的一個較佳實(shí)施例的原邊斷線檢測電路圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型的一個較佳實(shí)施例的副邊斷線檢測電路中需對AD698原應(yīng)用做出修改的部分電路圖；
[0022]圖3是本實(shí)用新型的一個較佳實(shí)施例的副邊斷線檢測電路圖；
[0023]圖4是本實(shí)用新型的一個較佳實(shí)施例的修改的原邊斷線檢測電路圖；
[0024]圖5是現(xiàn)有技術(shù)中AD698應(yīng)用的局部電路原理圖；
[0025]圖6是本實(shí)用新型的一個較佳實(shí)施例的修改后的AD698應(yīng)用的局部電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]鑒于前述內(nèi)容中描述的缺陷，本實(shí)用新型的目標(biāo)是為AD698設(shè)計(jì)提供一個外圍電路以實(shí)現(xiàn)斷線檢測的功能，以保證斷線情況下電路能夠輸出一個正常范圍之外的信號，使得信號采集器能夠識別到這個錯誤的信號，并作出相應(yīng)處理。根據(jù)本實(shí)用新型，基于AD698應(yīng)用的LVDT斷線檢測電路由原邊斷線檢測電路、副邊斷線檢測電路及錯誤信號發(fā)生電路組成。
[0027]所述原邊斷線檢測電路采用電流檢測的方法，在原邊線路上串入電流感應(yīng)放大器，并對輸出信號做半波濾波，通過檢測濾波輸出電壓以確認(rèn)線路是否斷開。如圖1，其中L是原邊線圈，RS為串入原邊線路上的采樣電阻，Sensor為電流感應(yīng)放大器，此處使用的電流感應(yīng)放大器可用但不限于使用TI公司的INA195芯片，CF為濾波電容，Rl、R2、R3是電路中的電阻，與運(yùn)算放大器OPA構(gòu)成放大電路，EXCl與EXC2連接AD698應(yīng)用中對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，OUT為檢測電路的輸出信號。由于使用的電流感應(yīng)放大器是單極性的，AD698輸出的原邊信號為正弦信號，因此經(jīng)過CF濾波后的輸出信號為半波信號，由于串入線路的采樣電阻RS是一個阻值很小的電阻，因此輸出信號也可能較小，為此在后級再加入一個放大電路。
[0028]如圖1所示，輸出信號OUT應(yīng)為一半波信號，已經(jīng)具備初步的被檢測能力，但其幅值、頻率等參數(shù)具有不定性，為在數(shù)字檢測方法中能夠得到更好的效果，對此在后級加入一個比較器，如圖4所示。其中輸入信號SIN為圖2中的輸出信號0UT，VCMP2為比較參考電壓，應(yīng)用中我們選擇一個IV左右的電壓，右側(cè)輸出信號CHKl為輸出信號，因在實(shí)際應(yīng)用中數(shù)字采樣電路的電平無法確定，而該處是開漏輸出，所以該信號在檢測電路中不做上拉，保持其開漏狀態(tài)，能夠防止后續(xù)設(shè)計(jì)中的輸入過壓情況發(fā)生。
[0029]此處CHKl信號在原邊正常情況下為一方波信號，占空比略大于50%，其頻率根據(jù)AD698應(yīng)用中激勵頻率而定；而在原邊斷線情況下，此處無信號產(chǎn)生。后續(xù)邏輯設(shè)計(jì)即可采用脈沖檢測的方法來檢測LVDT原邊的斷線情況。
[0030]所述副邊檢測電路采用附加信號檢測的方法，在副邊的一邊疊加一個信號，在另一邊檢測。AD698芯片的副邊四個信號輸入引腳都是高阻輸入，在其中一個引腳用上拉的方式疊加一個直流電壓信號，如圖2所示，為副邊檢測電路中的信號疊加部分。圖2中R5為上拉電阻，V0FFSET是所疊加的直流電壓信號，該信號的大小根據(jù)線路長度這算出衰減后決定。
[0031]圖3所示為副邊檢測電路中的檢測部分，CMPA為比較器，OPA為運(yùn)算放大器，Cl是濾波電容，IN為電路輸入信號，與LVDT的副邊的另一端相連接，VCOMP為比較電壓，根據(jù)實(shí)際線路衰減決定，OUT為輸出信號。其中Cl與R6?R9、0PA組成一個低通濾波器，用于取出疊加在線路上的直流電壓信號，當(dāng)斷線發(fā)生時(shí)，將無法檢測到該直流信號，故此判斷為斷線。
[0032]上述電路中，利用CMPA所屬出的OUT信號驅(qū)動一個三極管，以控制對AD698的OFFl引腳電位的上拉，即可實(shí)現(xiàn)對AD698輸出電壓的修改，以確保在斷線情況下輸出一個正常范圍外的電壓。
[0033]如圖3所示的電路，因疊加的是負(fù)電平，在副邊未斷線的情況下，輸出信號OUT為高阻態(tài);而在斷線情況下，輸出信號OUT為低電平，利用這一特點(diǎn)，對AD698應(yīng)用電路做出部分修改如圖5和圖6。
[0034]由圖5及圖6做對比，圖5為通常情況下AD698應(yīng)用的局部電路原理圖，圖6為修改后的電路原理圖，此處修改內(nèi)容增加三極管Ql、電阻R12及R13。通過前文描述，SIN與圖3中的OUT連接，則在斷線時(shí)三極管Ql導(dǎo)通，OFFl電位被上拉，偏置將上移，AD698的輸出電壓將被拉到正常范圍外，那么通過模擬信號采集電路采集到的電壓值既可以用來判斷斷線情況。
[0035]對于以上電路的結(jié)果進(jìn)行檢測，即可確定斷線狀態(tài)并作出相應(yīng)處理。
[0036]以上詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本實(shí)用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于AD698應(yīng)用的6線制LVDT斷線檢測電路，其特征在于，包括原邊斷線檢測模塊、副邊斷線檢測模塊及錯誤信號發(fā)生模塊，所述原邊斷線檢測模塊包括電流感應(yīng)放大器、采樣電阻RS、濾波電容CF、第一運(yùn)算放大器OPA和電阻Rl、電阻R2、電阻R3，其中采樣電阻RS串聯(lián)接入AD698的原邊線路引腳，電流感應(yīng)放大器的兩個輸入端跨接于采樣電阻RS的兩端，電流感應(yīng)放大器的輸出端接濾波電容CF，濾波電容CF的另一端接電阻Rl的一端和第一運(yùn)算放大器OPA的正輸入端，電阻Rl的另一端接地，第一運(yùn)算放大器OPA的負(fù)輸入端接電阻R2和電阻R3的一端，電阻R2的另一端接地，電阻R3的另一端接第一運(yùn)算放大器的輸出端;所述錯誤信號發(fā)生模塊包括電阻R5，其中電阻R5的一端接AD698的副邊信號輸入引腳，電阻R5的另一端加載一個直流電壓信號;所述副邊斷線檢測模塊包括比較器CMPA、第二運(yùn)算放大器OPA和電容C1、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9，其中電阻R8的一端接地，電阻R8的另一端接第二運(yùn)算放大器OPA的正輸入端和電阻R6的一端，電阻R6的另一端接輸入信號和電容Cl的一端，電容Cl的另一端接電阻R7的一端，電阻R7的另一端接第二運(yùn)算放大器OPA的負(fù)輸入端，第二運(yùn)算放大器OPA的輸出端接比較器CMPA的負(fù)輸入端，比較器CMPA的正輸入端接AD698的比較參考電壓引腳，電阻R9的兩端跨接于第二運(yùn)算放大器OPA的負(fù)輸入端和輸出端。2.如權(quán)利要求1所述的基于AD698應(yīng)用的6線制LVDT斷線檢測電路，其特征在于，所述電流感應(yīng)放大器為TI公司的INA195芯片。3.如權(quán)利要求1所述的基于AD698應(yīng)用的6線制LVDT斷線檢測電路，其特征在于，所述第一運(yùn)算放大器OPA和第二運(yùn)算放大器OPA為0PA2277。4.如權(quán)利要求1所述的基于AD698應(yīng)用的6線制LVDT斷線檢測電路，其特征在于，所述比較器 CMPA 為 LM293。5.如權(quán)利要求1所述的基于AD698應(yīng)用的6線制LVDT斷線檢測電路，其特征在于，所述采樣電阻RS的電阻值為3.9 Ω。6.如權(quán)利要求1所述的基于AD698應(yīng)用的6線制LVDT斷線檢測電路，其特征在于，所述電容CF的電容值為0.1yF。7.如權(quán)利要求1所述的基于AD698應(yīng)用的6線制LVDT斷線檢測電路，其特征在于，所述電容Cl的電容值為IyF。8.如權(quán)利要求1所述的基于AD698應(yīng)用的6線制LVDT斷線檢測電路，其特征在于，所述電阻R1、R2、R3的電阻值均為20kQ。9.如權(quán)利要求1所述的基于AD698應(yīng)用的6線制LVDT斷線檢測電路，其特征在于，所述電阻R5的電阻值為10kQ。10.如權(quán)利要求1所述的基于AD698應(yīng)用的6線制LVDT斷線檢測電路，其特征在于，所述電阻1?6、1?7的電阻值均為5.11^0，所述電阻R8、R9的電阻值均為300kQ。
【文檔編號】G01R31/02GK205450161SQ201521086720
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月23日
【發(fā)明人】林子靖, 王維建, 蔣杰, 胡柏林, 郭亦捷
【申請人】上海新華控制技術(shù)集團(tuán)科技有限公司