基于AM402的電流量輸出電容式角度傳感器

　　3．2 電壓一電流轉(zhuǎn)換電路AM402

　　AM402是處理差分信號(hào)輸入、電流輸出接口的集成電路，可以將輸入的微弱的傳感器差動(dòng)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的二線方式輸出(4～20 mA)或者三線方式輸出(0／4～20 mA)的電流信號(hào)。AM402由3個(gè)基本的單元組成：

　　(1)高精度的前置放大器。其具有較大的增益調(diào)節(jié)范圍，適合于不同的信號(hào)輸入范圍，可用于各種不同變化范圍的傳感器信號(hào)處理。

　　(2)由電壓控制的電流輸出級(jí)。通過調(diào)整偏置電壓可以使輸出電流在較寬的范圍內(nèi)可調(diào)。

　　(3)可調(diào)的參考電壓?？蔀?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/傳感器">傳感器或者外部元件提供5 V或10 V的電壓。

　　該電容式角度傳感器的實(shí)際測(cè)量電路如圖2所示，其中可變電容C1和 C2的串聯(lián)部分為電容傳感器等效電路部分。

圖2 電容信號(hào)測(cè)量電路

　　4 實(shí)驗(yàn)與分析

　　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，根據(jù)AM402三線制輸出電流的取值范圍，調(diào)節(jié)電容傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換集成電路芯片CAV424的外接元件，使其輸出的差分電壓值為0～200 mV，即輸入到電壓一電流轉(zhuǎn)換接口電路AM402的電壓值為0～200 mV，而AM402采用三線制輸出方式，其輸出電流范圍為4～20 mA．根據(jù)前述的理論推導(dǎo)可知，在實(shí)際應(yīng)用中，角度傳感器只適合取用0～ 2/π范圍內(nèi)電流輸出隨角度的增大而增大的線性變化區(qū)域，故在測(cè)量過程中，只測(cè)量0-2/π內(nèi)電流隨角度變化的輸出情況。通過負(fù)載的二電流輸出隨角度變化的測(cè)量結(jié)果如表1所示。根據(jù)最-'b~-乘法原理，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，得到一階最佳線性擬合曲線，如圖3所示，曲線擬合度為0．997 3，非常接近于1，可見曲線擬合度較好。由圖3可以看出：輸出電流的實(shí)際測(cè)量值， 與角度變化量0成線性關(guān)系。曲線通式為：

　　式中：Iout為輸出電流；0為傳感器角度變化量。

圖3 單片機(jī)程序