[发明专利]一种基于LVDT传感器的位移检测系统

说明书

本发明公开了一种基于LVDT传感器的位移检测系统，包括LVDT传感器、激励信号产生电路、激励信号调理电路、传感信号调理电路和单片机；激励信号调理电路包括第一峰值检测电路和第一比较电路，传感信号调理电路包括第二峰值检测电路和第二比较电路，激励信号产生电路的输出端分别与LVDT传感器的激励端、第一峰值检测电路的输入端、第一比较电路的输入端连接，LVDT传感器的输出端分别与第二峰值检测电路的输入端、第二比较电路的输入端连接，第一峰值检测电路、第一比较电路、第二峰值检测电路和第二比较电路的输出端分别与单片机连接，单片机进行相关计算，得到LVDT传感器的位移方向和位移大小。本发明能避免相对繁琐的模拟电路参数调节，同时降低成本。

技术领域

本发明属于传感器检测领域，具体涉及一种基于LVDT传感器的位移检测系统。

背景技术

LVDT传感器(即线性可变差动变压器)是工业控制系统中常见的一种直线位移传感器，其广泛应用于电力、石化、化工等行业。

目前，由LVDT传感器组成的位移检测系统，主要包括LVDT传感器和集成式信号调理模块(比如AD698)；这种位移检测系统虽然性能稳定且检测可靠，但是AD698价格十分昂贵(每只AD698芯片的价格在200元以上)，从而导致位移检测系统的成本高；另外，当外部LVDT传感器性能特性发生变化时，电路参数也需要一定的调整，然而AD698是基于模拟器件构成，参数调节较为繁琐。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于LVDT传感器的位移检测系统，以避免相对繁琐的模拟电路参数调节，同时降低成本。

本发明所述的基于LVDT传感器的位移检测系统，包括LVDT传感器，还包括激励信号产生电路、激励信号调理电路、传感信号调理电路和单片机；激励信号调理电路包括第一峰值检测电路和第一比较电路，传感信号调理电路包括第二峰值检测电路和第二比较电路，激励信号产生电路的输出端分别与LVDT传感器的激励端、第一峰值检测电路的输入端、第一比较电路的输入端连接，LVDT传感器的输出端分别与第二峰值检测电路的输入端、第二比较电路的输入端连接，第一峰值检测电路的输出端、第一比较电路的输出端、第二峰值检测电路的输出端和第二比较电路的输出端分别与单片机连接，单片机采集第一、第二比较电路输出的PWM信号，进行相位计算，得到LVDT传感器的位移方向(即位置偏移方向)，单片机采集第一、第二峰值检测电路输出的正弦波峰值，进行峰值计算，得到LVDT传感器的位移大小(即位置偏移量)。

优选的，所述激励信号产生电路包括文氏桥振荡电路和压控恒流源电路，激励信号产生电路主要用于产生正弦波信号并对LVDT传感器的初级线圈进行驱动；其中，文氏桥振荡电路用于产生正弦波信号，压控恒流源电路用于为LVDT传感器的初级线圈提供跟随文氏桥振荡电路所产生的正弦波波形变化的电流信号，以保证LVDT传感器的初级线圈的稳定工作；激励信号产生电路对LVDT传感器的初级线圈的驱动采用压控恒流源的方式进行控制，可以实现初级线圈的电压电流的可控制性。

所述文氏桥振荡电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2和运算放大器U1A，电阻R1与电容C1并联且一端接地、另一端接电阻R2的一端和运算放大器U1A的同向输入端，电阻R2的另一端接电容C2的一端，电容C2的另一端接运算放大器U1A的输出端，电阻R3的一端接地、另一端接运算放大器U1A的反向输入端和电阻R4的一端，电阻R4的另一端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接运算放大器U1A的输出端，电阻R5、二极管D1、二极管D2相互并联，且二极管D1的负极接二极管D2的正极，二极管D2的负极接二极管D1的正极，运算放大器U1A的输出端接压控恒流源电路的输入端。为了方便计算文氏桥振荡电路的频率，设置R1＝R2，C1＝C2，则文氏桥振荡电路的振荡频率f为：