基于單片機(jī)和FPGA的位移測量裝置的設(shè)計(jì)
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2．2 數(shù)據(jù)處理方法分析
差動(dòng)變壓器是開磁路，原、副邊間的互感隨磁芯移動(dòng)而做相應(yīng)的變化，使輸出的兩次級(jí)線圈的電壓隨之發(fā)生變化，將位移的變化轉(zhuǎn)化為輸出的電壓的變化，整流后采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到d值，圖2所示為差動(dòng)變壓器數(shù)據(jù)處理采用查表法：首先采用游標(biāo)卡尺測量若干組位移值，測量的組數(shù)根據(jù)測量范圍以及測量結(jié)果來確定，并記錄下相應(yīng)的d值，繪制成一張表格。在實(shí)際測量時(shí)，根據(jù)測得的d值通過查表確定位移范圍，并在這一范圍內(nèi)采用分段折線法處理得到精確的位移值。采用查表法可精確定位移范圍，得到的數(shù)據(jù)誤差較小，精度較高。
3 單元模塊電路設(shè)計(jì)
3．1 線性可變差動(dòng)變壓器的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮以下兩方面因素：1)能保證銜鐵工作時(shí)不會(huì)超出線圈之外；2)差動(dòng)變壓器靈敏度。當(dāng)按匝數(shù)增加時(shí)，可使靈敏度S增加，但按匝數(shù)的增加將受到線圈導(dǎo)線允許電流密度、導(dǎo)線發(fā)熱的散熱情況及磁飽和等因素的約束。
綜合以上分析，線圈分為上、中、下3段式，長度各為2 cm，中間部分線圈為初級(jí)線圈，上下兩部分為次級(jí)線圈。初、次級(jí)線圈的匝數(shù)比均為1：1，與之配套的磁棒長度也為2 cm。此線圈在線性移動(dòng)范圍內(nèi)效果較好，但是當(dāng)移動(dòng)到邊緣部分時(shí)由于磁力線分散，測得非線性的數(shù)據(jù)，但通過校準(zhǔn)后仍能達(dá)到很高的精度。
3．2 差分放大電路
選用THS4503來做差分放大電路。由于激勵(lì)信號(hào)的頻率固定為100 kHz，故在差分放大器的反饋電阻上加上電容，達(dá)到濾波與避免自激的效果。從低通濾波器輸出的信號(hào)需經(jīng)過差分放大器放大后輸出一對(duì)差分信號(hào)為變壓器的初級(jí)線圈提供電壓。電源采用±5 V雙電源供電，THS4 503的2個(gè)輸出端經(jīng)2個(gè)阻值為12 Ω的隔離電阻與變壓器的初級(jí)線圈的兩端相連接。具體電路圖如圖3所示。
3．3 檢波電路
圖4為檢波電路。差動(dòng)變壓器將位移量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，測量信號(hào)幅值或有效值再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，便可得到相應(yīng)的位移值。對(duì)于有效值的檢測，選用真有效值測量芯片AD637實(shí)現(xiàn)。平均電容C1設(shè)定平均時(shí)間常數(shù)，并決定低頻準(zhǔn)確度，輸出紋波大小和穩(wěn)定時(shí)間。信號(hào)經(jīng)放大后輸入到AD637進(jìn)行有效值檢波，兩電位器分別進(jìn)行調(diào)零和調(diào)幅，以使AD637的輸出更準(zhǔn)確。
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/173119.htm
評(píng)論