[实用新型]两线制电流型位移传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及对金属位移量的非接触检测传感器，尤其涉及一种用于张力非接触检测的传感器。

背景技术

目前，张力非接触检测具有无机械磨损、使用寿命长等优点。虽然导电塑料电位器精度高，线性好，但是需要刚性连接，机械磨损直接影响使用寿命，品质好的导电塑料电位器价格不菲。

为了解决这些问题，目前使用的非接触的金属位移传感器如JCW位移传感器系列的，使用分立元件和LC振荡器组成涡流传感器，然后对电感量的电信号变化进行放大处理，再用运放转换电流输出的方式。缺点就是线性度差，动态小，稳漂系数大，一致性低，运放转换的电流环负载能力也差。供电电源需要另外配置，稳压后供给电路，电路消耗电流大，大于4mA，无法使用两线制电流环输出的形式，目前传动装置大量使用变频器，均有标准的电流环输入接口，这样的传感器使用上非常不方便；另外在生产调试、校正中也很复杂，不利批量化，低成本生产的模式。

为了克服这些问题，也有后级联接线性处理的放大器，使用要求是满足了，造价也自然上去了。也有国外产品采用专用设计的集成电路开发的产品，其价位非常高，无法满足低价位、高性能的张力非接触检测场合。

发明内容

本实用新型是针对现有技术存在的缺点，采用专用低价高性能的集成电路组成LC振荡器，电流转换专用电流转换集成电路，标准化两线制的电流环输出，使检测动态可以根据需要通过改变探头大小、扩展线性动态、校正线性等方式来实现。在体积上最小的电路体积允许情况下实现最小化。并要线性度高，一致性强、温漂小，抗干扰能力高；电路简单，生产调试与校正简单，适合批量化生产。

本实用新型是通过如下的技术方案来实现的：

本实用新型由TLP355集成电路与电感磁心构成涡流感应探头，交流整流电路，电压射级跟随器，分流器，XTR115电压/电流转换专用集成电路、抗干扰电路组成。所述的XTR115电压/电流转换专用集成电路的精密稳压器电压供给TLP355集成电路，TLP355集成电路与电感磁心构成涡流感应探头，在电感两端提取振荡信号进行倍压整流，运放射级跟随后分流给XTR115电压/电流转换专用集成电路，转换成的电流4-20mA输出。

所述的磁心的外围，非感应面包裹金属薄层，并焊接一只电容与电源负极相连。

所述的XTR115电压/电流转换专用集成电路输入电源回路中串联磁珠、并联TVS管。

所述的涡流感应探头为TLP355集成电路，铁氧体磁芯与线圈与振荡电容组成，电感低功耗，内部具有恒流源，该集成电路本是接近开关的专用电路，属幅值变化型非停振型专用电路，其工作电压宽4.5-36V直流电，静态工作电流小于0.5mA。本实用新型只把该集成电路用于LC振荡器，LC线圈激磁，根据电磁感应原理，当金属板靠近一个交变磁场的线圈绕组时，金属板相当于一个短路的线圈绕组，产生感应环形电流，称为涡流。它的大小与金属板的电阻率、磁导率、厚度、线圈激磁电流的角频率与金属板间的距离等参数有关。当短路的线圈绕组会产生相当大的电流，其磁通与交变磁场的线圈绕组的磁通相减，交变磁场的线圈绕组磁通下降促使自身电流增加。金属板越靠近交变磁场的线圈绕组，交变磁场的线圈绕组电流越大，在金属板上产生的涡流也大。由于集肤效应，在金属表面薄层内产生涡流反作用于线圈上，使线圈中产生感应电势，由此引起线圈等效阻抗的变化，从而也引起振荡电压幅值的变化。基于此原理，其特征：当金属体靠近TPL355集成电路与LC线圈磁心组成的探头时，其电感磁心的直径大小尺寸在5-100mm范围内，线圈两端的电压激励幅值下降，其幅度是金属体与探头的位移成基本线性的函数关系。

为了满足各种场合的张力测量，需要不同量程的位移量，改变LC的线圈与磁心的组成的探头大小，金属体与LC中的线圈与磁心的组成的探头的距离改变线圈两端的电压幅值与距离成比例变化。

根据TLP355集成电路本身的特性，调整反馈电阻可以修正振荡电压幅值，因此如果由于LC的线圈与磁心的组成的探头中的电感与电容及其磁心磁通量有偏差时，其特征：可以调整该反馈电阻使线圈的电压幅值满足要求。

涡流感应探头上线圈两端的信号为正弦波信号，幅度是金属体与探头的位移两成基本线性的函数关系，需要把此信号转换成直流模拟电压信号，由于信号幅度比较小，采用倍压整流提高幅度。整流后的直流模拟电压信号幅度；其特征：高端与低端线性度的微小失真，根据电感磁心的技术要求，可靠的检测距离在磁心直径的60％以下，非接触测量需要在低端位置留出一定的非接触的自由机械行程，因此取高端与低端中间段的线性为动态范围数据较理想。