淺析旋轉(zhuǎn)元件動(dòng)態(tài)微電壓測(cè)試電路設(shè)計(jì)

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摘要：在旋轉(zhuǎn)元件進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試過(guò)程中，信號(hào)傳輸以及測(cè)試元件供電需要電線由動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)裝換為靜態(tài)，這樣信號(hào)以及供電才能順利實(shí)現(xiàn)。在為電壓信號(hào)測(cè)試過(guò)程中，信號(hào)較容易受到外界干擾，信噪比較低；需要一個(gè)微型并且穩(wěn)定的多通道信號(hào)放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。本文利滑環(huán)，基于AD620微型放大器設(shè)計(jì)出一個(gè)三通道微型放大器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的準(zhǔn)確采集。

關(guān)鍵詞：微型放大器；動(dòng)態(tài)測(cè)量；滑環(huán)；電路板

0引言

發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈條張力測(cè)試系統(tǒng)中，需要對(duì)鏈條張力進(jìn)行測(cè)量，這可以通過(guò)對(duì)凸輪軸鏈輪的微應(yīng)變量進(jìn)行測(cè)量，從而間接測(cè)量鏈條的張力。發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸鏈輪在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中一直處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時(shí)工作環(huán)境溫度較高；這就對(duì)鏈輪微應(yīng)變量的測(cè)試提出了較高的難度。本文基于AD620這一微型放大器，設(shè)計(jì)出一個(gè)三通道微型放大器電路，首先對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行放大，然后再利用滑環(huán)對(duì)測(cè)試信號(hào)以及供電進(jìn)行動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的切換，從而實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)鏈輪的微應(yīng)變測(cè)量。

1微型放大器電路的設(shè)計(jì)

微型放大器的電路設(shè)計(jì)圖如圖1所示，電路電源由±15的電源開(kāi)關(guān)提供，對(duì)放大器進(jìn)行供電以及穩(wěn)壓電源進(jìn)行供電。測(cè)試傳感器的激勵(lì)電壓為10V，所以需要在電路增加穩(wěn)壓電源來(lái)對(duì)傳感器進(jìn)行單獨(dú)供電。AD620放大器獲得微電壓測(cè)試信號(hào)后，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大在對(duì)信號(hào)進(jìn)行輸出。電路由如下幾種電器元件構(gòu)成：三端穩(wěn)壓電源調(diào)整期、電容、AD620放大器以及220V轉(zhuǎn)±15V電源開(kāi)關(guān)組成。下面對(duì)各電器原件在電路中的作用進(jìn)行介紹[1]。三端穩(wěn)壓電源的型號(hào)是根據(jù)微應(yīng)變測(cè)量傳感器的供電電壓來(lái)選擇，本文中傳感器的激勵(lì)電壓為10V，所以選擇使用CYT78L10類(lèi)型穩(wěn)壓電源。穩(wěn)壓電源有三個(gè)針腳：VIN端為輸入、GND端為接地、VOUT端為輸出。這一型號(hào)的穩(wěn)壓電源功耗小、電壓輸出值穩(wěn)定、對(duì)溫度的變化不敏感同時(shí)尺寸小，有較好的兼容性[2]。電路中有兩種電容，分為C1、C2兩個(gè)普通電容和C3、C4兩個(gè)電解電容。普通電容在電路中主要對(duì)穩(wěn)壓電源進(jìn)行隔直，電解電容主要是對(duì)±15V的電源進(jìn)行電源濾波。AD620微型放大器是整個(gè)電路中主要原件。它是美國(guó)AD公司利用最先進(jìn)的工藝制作而成，他具有噪聲小、功耗低、、體積小、增益范圍可調(diào)以及高共模抑制比等優(yōu)點(diǎn)，這一放大器已經(jīng)成為目前市場(chǎng)上高性能低成本放大的代表。在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，根據(jù)放大器電路圖，可以把這集微型放大器做成任何形狀的微型放大器電路板。如圖2所示，三通道放大器電路板與一元硬幣的對(duì)比，這樣便于安裝在旋轉(zhuǎn)測(cè)試零件的內(nèi)部或者粘貼在測(cè)試零件上。

2滑環(huán)介紹以及鏈輪測(cè)試總體電路

滑環(huán)是一種機(jī)械裝置，它實(shí)現(xiàn)了電信號(hào)或者供電電源在靜態(tài)系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)系統(tǒng)之間能量無(wú)損傳遞。本課題中使用的是美國(guó)某大學(xué)研發(fā)的SQR10M/E60型十通道滑環(huán)。這一滑環(huán)運(yùn)行過(guò)程中噪音低，信號(hào)傳輸信噪比高；同時(shí)具有防油耐高溫的特點(diǎn)完成一系列的設(shè)計(jì)后，下面對(duì)鏈輪傳感器的測(cè)試總電路進(jìn)行介紹。鏈輪傳感器測(cè)到鏈輪微應(yīng)變并且轉(zhuǎn)換成微電壓信號(hào)后，首先傳遞給放大器電路，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大；再通過(guò)滑環(huán)對(duì)信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)以及靜態(tài)的切換，再傳輸?shù)讲杉O(shè)備。其工作示意圖如圖3所示?；h(huán)在整個(gè)測(cè)試連接中，處于動(dòng)靜交替的位置，所以在圖中，其一半屬于動(dòng)態(tài)一半屬于靜態(tài)。

3總結(jié)

通過(guò)上述設(shè)計(jì)的微型放大器電路配合滑環(huán)的使用，可以準(zhǔn)確高效的對(duì)旋轉(zhuǎn)元件微電壓信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。這一微型放大器電路的設(shè)計(jì)對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)試以及測(cè)試信號(hào)的信噪提高比有較大幫助，特別對(duì)于動(dòng)態(tài)微電壓測(cè)試技術(shù)有著重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]王樹(shù)振，單威，宋玲玲.AD620儀用放大器原理與用.微處理機(jī),2008.

[2]曹軍.儀器放大器AD620性能及其應(yīng)用.電子器件,1997.

[3]林建雄.小信號(hào)放大器的抗干擾方法探索.太原師范學(xué)院學(xué)報(bào),2008.

作者:楊旭東 王昆 單位:同濟(jì)大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院