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無(wú)線(xiàn)充電電路設計論文范文
摘要：介紹了一種電容式位移傳感器調理電路，分析了電容式傳感器調理電路中二極管不平衡環(huán)形電路的工作原理，搭建了實(shí)驗平臺，對設計的電路進(jìn)行了數據采集，采用端點(diǎn)直線(xiàn)法分析了電容式位移傳感器的非線(xiàn)性誤差。實(shí)驗結果表明，該電容式位移傳感器非線(xiàn)性誤差很小，能夠準確的測量出微小變化的位移。
關(guān)鍵詞：電容式傳感器；非線(xiàn)性誤差；位移
引言
電容傳感器是將被測量的變化轉換成電容量變化的傳感器，具有結構簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)響應好，靈敏度高，能測量微小變化等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應用于位移、速度、加速度等機械量精密測量。在實(shí)現運料車(chē)輛尋軌運行至指定位置，進(jìn)行貨料稱(chēng)重并完成卸載儲存的智能化倉儲管理系統中，利用電容式位移傳感器實(shí)現位移檢測，保障小車(chē)能夠準確�？�，其調理電路的設計至關(guān)重要，本文對此進(jìn)行了研究。
1、智能倉儲管理系統原理
智能化倉儲管理系統采用單片機控制，結合應變片傳感器、電容傳感器、A/D轉換模塊、H橋PWM輸出模塊、放大電路等，構成運料小車(chē)，其原理框圖如圖1所示。圖1中，應變片傳感器完成稱(chēng)重功能，電容傳感器檢測位移，確定小車(chē)�？课恢�。
2、電容傳感器信號調理電路設計
在本電容傳感器信號調理電路設計中采用差動(dòng)式電容傳感器，調理電路設計中采用二極管不平衡環(huán)形電路，差動(dòng)輸出的電容量在調理電路中分別是Cx1和Cx2，其調理電路如圖2所示。電容式傳感器調理電路由與非門(mén)組成的多諧振蕩器、LM324構成的放大電路以及二極管不平衡環(huán)形電路構成。圖2中，U1A和U1B兩個(gè)與非門(mén)之間經(jīng)電容C1和C2耦合形成正反饋回路。合理選擇反饋電阻R2和R3，可使U1A和U1B工作在電壓傳輸特性的轉折區，這時(shí)，兩個(gè)反相器都工作在放大區。由于電路完全對稱(chēng)，電容器的充放電時(shí)間常數相同，可產(chǎn)生對稱(chēng)的方波。改變R和C的值，可以改變輸出振蕩頻率。方波經(jīng)過(guò)LM324運放放大后，送給二極管不平衡環(huán)形電路。二極管不平衡環(huán)形電路中的Cx1和Cx2為電容傳感器的兩個(gè)差動(dòng)輸出的電容量，位移變化時(shí)，電容量發(fā)生變化。電容量的變化使得輸出端電壓含有直流分量，直流分量經(jīng)過(guò)低通濾波后在輸出端得到不同極性的直流電壓。在系統中該直流電壓大小對應位移的變化，從而實(shí)現位移的檢測。二極管不平衡環(huán)形電路的設計如圖3所示。圖3中，Cx1和Cx2為差動(dòng)式電容傳感器的兩個(gè)電容量，D4~D7為特性相同的4個(gè)二極管。與非門(mén)組成的多諧振蕩器輸出的方波經(jīng)過(guò)放大后再經(jīng)C4，L1隔離直流和低頻干擾信號，在MO端的電壓uMO為正、負半周對稱(chēng)的方波。在uMO正半周時(shí)，一路經(jīng)D4對Cx1充電，另一路經(jīng)D5對Cx2充電。在uMO負半周時(shí)，一路經(jīng)D6對Cx2充電，另一路經(jīng)D7對Cx1充電。若初始狀態(tài)下Cx1=Cx2時(shí)，C5兩端的電壓uC5是對稱(chēng)的方波，因此uNO（uNO=uMO—uC5）也是對稱(chēng)的矩形波，沒(méi)有直流分量。當Cx1≠Cx2時(shí)，C5兩端的uC5為正負半周不對稱(chēng)的波形，使得uNO存在直流分量，直流分量經(jīng)過(guò)L2和C6低通濾波后，在輸出端得到不同極性的直流電壓Uo。
3、電容式傳感器測位移實(shí)驗
搭建電容式位移傳感器調理電路的測試平臺，隨著(zhù)位移的變化電容傳感器電容量發(fā)生變化，從而調理電路輸出電壓UO發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗得到位移—輸出電壓的幾組數據，如表1所示；對得到的數據計算平均值，結果如表2所示。采用端點(diǎn)直線(xiàn)法，以傳感器校準曲線(xiàn)兩端點(diǎn)間的連線(xiàn)作為擬合直線(xiàn)，兩端誤差為零，中間大。取端點(diǎn)（x1，y1）=（0.2，65）和（x6，y6）=（1.2，613）。
4、結論
針對電容式位移傳感器設計的調理電路進(jìn)行試驗平臺搭建和數據分析，采用端點(diǎn)直線(xiàn)法進(jìn)行擬合計算出非線(xiàn)性誤差僅為±0。27%，非線(xiàn)性誤差很小，設計的調理電路在實(shí)際應用中有很大的實(shí)用價(jià)值，能夠準確的測量微小變化的位移。
參考文獻：
[1]孫立寧，晏祖根。電容式微位移傳感器設計及其應用研究[J]。傳感器技術(shù)，2005，24（10）：13—15。
[2]海靜，盧文科�；谧钚《朔ǖ牟顒�(dòng)變面積式電容傳感器非線(xiàn)性擬合[J]。儀表技術(shù)，2014（2）：11—13。
[3]李巖，劉迪，張樹(shù)團。一種基于電容應變式傳感器的信號調節電路。自動(dòng)化與儀器儀表，2014（1）：64—65。
[4]朱凌俊，王盛，任亞琳，等�；陔娙輦鞲衅鞯目讖綔y量裝置[J]。機械，2015（10）：34—39。
[5]宋美杰�；陔娙輦鞲衅鞯谋∧ず穸葴y量系統設計[J]。教育教學(xué)論壇，2016（19）：173—174
[6]張德福，葛川，李顯凌，等。電容傳感器線(xiàn)性度標定平臺[J]。光學(xué)精密工程，2016（1）：143—151。
[7]全家民。電容傳感器的技術(shù)原理與實(shí)際應用[J]。技術(shù)與市場(chǎng)，2016（7）：184。
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