[发明专利]用于磁弹性传感器的恒流功率放大器

说明书

本发明涉及一种用于磁弹性传感器的恒流功率放大器，包括比例放大电路、集成功率放大电路、电流采样电路、反相器；依次连接的集成功率放大器、传感器励磁线圈L和电流采样电路构成负反馈内闭环，为减小内闭环内元件波动对输出电流的影响，将负反馈内闭环输出电流经反相器输出与输入信号相减后，经比例放大电路构成负反馈外闭环，比例放大器的输出再进入集成功率放大器，使给传感器励磁线圈供电的集成功率放大器输出电流密切跟随输入信号。在磁弹性传感器内建立起稳定的磁场，保证输出的电流非常稳定。能够提高传感器的测量精度和稳定性，从而保证被测力值的准确性。此类测力传感器广泛应用于冶金、造纸等行业。

技术领域

本发明涉及一种传感器电路，特别涉及一种用于磁弹性传感器的恒流功率放大器。

背景技术

磁弹性传感器是一种用于测量力的传感器，其基本原理建立在压磁效应的基础之上,当这种传感器受到机械力F产生弹性应力σ或残余应力作用时，机械力的变化转换成传感器导磁体的导磁率μ变化，也就是引起磁路磁阻R_m的变化，经测量电路处理后输出电压V信号，其一系列变换可以表示成F→σ→μ→R_m→V。磁弹性传感器把力这样的非电量变换成电量，所以也叫做磁弹性变换器。磁弹性传感器具有构造简单、机构牢靠、输出信号大、过载能力强等优点，广泛应用于冶金、造纸等行业，是板材轧制力、带料张力测量控制系统中的关键部件。

磁弹性传感器在电气上，分为励磁线圈和测量输出线圈。在传感器不受力时，两组线圈之间没有磁耦合，即无信号输出；当传感器受力时，传感器的磁导率发生变化，使测量线圈感应电磁场并输出信号。励磁线圈采用频率为330Hz，1A的恒流源供电，也就是说，为磁弹性传感器提供电流的功率放大器为恒流型。因此，为确保磁弹性传感器测量输出信号的精确度和稳定性，要求恒流型功率放大器的输出电流要具有高稳定性。

发明内容

本发明是针对磁弹性传感器提高精度的问题，提出了一种用于磁弹性传感器的恒流功率放大器，不仅可以用于磁弹性传感器，也可以用于其它需要恒流供电的装置。

本发明的技术方案为：一种用于磁弹性传感器的恒流功率放大器，包括比例放大电路、集成功率放大电路、电流采样电路、反相器；传感器输出信号作为恒流功率放大器的输入信号经过比例放大电路放大后进入负反馈内闭环，依次连接的集成功率放大器、传感器励磁线圈L和电流采样电路构成负反馈内闭环，将负反馈内闭环输出电流经反相器输出与输入信号相减后，经比例放大电路构成负反馈外闭环，比例放大器的输出再进入集成功率放大器，使给传感器励磁线圈供电的集成功率放大器输出电流密切跟随输入信号。

本发明的有益效果在于：本发明用于磁弹性传感器的恒流功率放大器，在磁弹性传感器内建立起稳定的磁场，输出的电流非常稳定。能够提高传感器的测量精度和稳定性，从而保证被测力值的准确性。此类测力传感器广泛应用于冶金、造纸等行业，是板材轧制力、带料张力测量控制系统中的关键部件。

附图说明

图1为本发明用于磁弹性传感器的恒流功率放大器结构示意图；

图2为本发明用于磁弹性传感器的恒流功率放大器电路图。

具体实施方式

如图1所示用于磁弹性传感器的恒流功率放大器结构示意图，包括比例放大电路、集成功率放大电路、电流采样电路、反相器。传感器输出信号作为恒流功率放大器的输入信号经过比例放大电路放大后进入负反馈内闭环，依次连接的集成功率放大器、传感器励磁线圈L和电流采样电路构成负反馈内闭环，为减小内闭环内元件波动对输出电流的影响，将负反馈内闭环输出电流经反相器输出与输入信号相减后，经比例放大电路构成负反馈外闭环，比例放大器的输出再进入集成功率放大器，使给传感器励磁线圈供电的集成功率放大器输出电流密切跟随输入信号，成为高稳定的励磁电流。

所述集成功率放大器可以使用LM3886；内闭环负反馈电路是外闭环负反馈电路的一部分。

如图2所示电路图，作为实施电路图，集成功率放大器U2对传感器L输出励磁电流，采样电阻R5与传感器串联，将采样的电流信号变换成电压信号后，采样电压信号经电阻R4和R7分压进入集成功率放大器U2反相输入端，电阻R3为集成功率放大器U2的输入电阻，输入集成功率放大器U2的信号经电阻R3进入集成功率放大器U2的同相输入端，形成电流闭环，即负反馈内闭环；U1和U3是运算放大器，U3与电阻R9和R10构成输出电流的反相器；电阻R9和R10串联接采样电压信号与U3输出之间，电阻R9和R10串联连接点接U3的反相输入端，电阻R8接U3的同相输入端和信号地之间；U1与电阻R2、R6、R1、R11构成比例放大电路，传感器输入信号经过R1接U1的同相输入端，R11串接U1的同相输入端和反相器的输出之间，R2和R6串联接U1的输出和信号地之间，R2和R6串联连接点接U1的反相输入端，U1的输出作为集成运算放大器U2的信号输入，形成负反馈外闭环，确保了输出电流具有高稳定性。