图3
4.差动变压器的测量电路及其仿真
差动变压器输出的是交流电压,若要用交流模拟或者数字电压表测量,只能反映铁芯位移的大小,不能反映移动的方向。另外其测量值必定含有零点残余电压。为了达到能判别移动方向和消除零点残余电压的目的,实际应用中,常采用的测量电路主要有差动整流电路和相敏检波电路。一般经过相敏检波和差动整流输出地信号,还需经过低通滤波电路,把调制时引入的高频信号滤掉,只让铁芯运动产生的有用信号通过。
4.1差动整流电路
根据半导体二级管单向导通原理进行解调的。如传感器的一个次级线圈的输出瞬时电压极性,在f点为“+”,e点为“–”,则电流路径是fgdche。反之,如f点为“–”,e点为“+”,则电流路径是ehdcgf。可见,无论次级线圈的输出瞬时电压极性如何,通过电阻R的电流总是从d到c。同理可分析另一个次级线圈的输出情况。 差分整流电路如图4所示:
图4差分整流电路
衔铁向上运动转换电路及仿真图如图5和图6所示:
图5衔铁向上运动的转换电路 仿真波形如下:
图6衔铁向上运动的仿真图
衔铁向下运动的转换电路及仿真波形如图7和图8所示:
图7衔铁向下运动的转换电路
波形如下:
图8衔铁向下运动的仿真图
4.2相敏检波电路:
在动态测量时,假定位移是正弦波,即z=Asinwt,则动态测量时,衔铁在零位以上移动和零位以下移动时 ,二次绕组输出电压的相位发生180度的变化,因此判别相位的变化就可以判别位移的极性。相敏检波电路正是通过鉴别相位来辨别位移的方向,即差分变压器输出的调幅波经相敏检波后,便能输出既反映位移大小又反映位移极性的测量信号。
相敏检波器的电路原理如图所示。它由四个特性相同的二极管D1~D4沿同一方向串联成一个桥式电路,各桥臂上通过附加电阻将电桥预调平衡。比较电压Ek与差动变压器输出电压具有相同的频率。经过相敏检波电路调理后,其直流输出电压信号的极性反映铁芯位移的方向。
衔铁向下运动的转换电路及仿真波形如图9和图10所示:
图9衔铁向下运动的转换电路
图10衔铁向下运动的仿真图
衔铁向上运动的转换电路及仿真波形如图11和图12所示:
图11衔铁向上运动的转换电路