[发明专利]变压器式传感器电路系统

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体地说，是一种变压器式传感器专用电路。

背景技术

差动变压器式传感器，是将被测的非电量变化转变为线圈互感量变化的装置.这种传感器主要是根据变压器的原理制成的，由于该类传感器具有结构简单，灵敏度高等优点，被广泛用于位移量的测量。变压器式传感器的线圈输出为交流信号，需要通过电路转换与处理才能有效利用。传统方案是采用二极管构成的相敏检波电路、或者调频、调相电路等等。

但这些电路仍然有几个显著缺点：一是灵敏度差，需要足够匝数的线圈，例如2000匝，才能进行较好的处理。线圈匝数过多，导致传感器的体积无法缩小。

二是温漂较大。由于线圈匝数足够多，随着温度的变化，线圈的内阻变化较大，成为引起输出变化的主要原因之一。因此，一般需要采用差动式结构来抵消温漂现象。差动式结构需要对称的线圈结构，这增加了传感器的复杂程度和工艺难度，进一步增大了传感器体积，增加了传感器的制作和安装成本。

三是输出曲线单一。由于采用了差动式结构，其输出信号为两组线圈的差值，呈直线型信号。对于其它类型的输出曲线，例如指数型、折线型，则很难实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种变压器式传感器电路系统，可以减少变压器的线圈匝数、使传感器的小型化、低功耗、低温漂。

为达到上述目的，本发明提供了一种变压器式传感器电路系统，设置有震荡驱动电路，该震荡驱动电路的输出端连接在变压传感器的初级线圈上，该变压传感器的次级线圈连接在处理电路上，该处理电路的输出端连接有第一输出电路，其关键在于：所述处理电路为峰值检测电路。

峰值检测电路与传统的检波滤波电路不同，其输出的电平更高。峰值检测电路的输出值接近于输入信号的最大值，不随输入信号的下降而下降。由于峰值检测电路的保持电容一般有放电回路，所以，该保持值仍会缓慢下降，这种缓慢下降的速度远小于电路跟随输入信号峰值的下降速度，所以对一连串的脉冲输入信号，电路的输出值近似于直流信号，其大小为输入信号的峰值。

所述震荡驱动电路为脉冲开关电路，该脉冲开关电路为单片机发送的矩形脉冲驱动电路，或为RC震荡脉冲驱动电路，或为LC震荡脉冲驱动电路，或为交变电流耦合电容后输出的峰值脉冲驱动电路。

脉冲开关电路与传统的波形发生电路相比，特征在于其电流变化呈开关效应，波形陡峭。而波形发生电路的电流变化呈渐变，波形平缓。脉冲开关形成的陡峭波形，可以在感应线圈中感应出很高的峰值电压，利于后续峰值检测电路的工作。

本发明的峰值检测电路，由于运放的速度问题，不能完全达到输入信号的峰值，而是低于约该峰值。

公知技术中驱动初级线圈的波形为正弦波，或三角波，或锯齿波，这些波形变化平缓，可以减小次级感应信号失真，但这样做也有缺陷：平缓的波形使得线圈的感应幅值很低，并且，由于线圈中形成的是连续渐变电流，其平均功耗比较大；而本发明采用脉冲开关电路，线圈中的电流在达到峰值后迅速关断，可以使平均功耗明显减小。采用脉冲开关电路同时也可以使线圈中的电流迅速变化，可以达到更高的感应峰值，这虽然会造成失真，但不会影响传感器性能。

脉冲发生电路有多种多样，但都是成熟技术。只要根据峰值电压和实际情况需要，足够满足后续电路的驱动能量，配置合适的占空比就可以。

按照传统的技术方案，由于初级线圈与次级线圈的感应信号存在衰减，如果要提升次级输出信号的幅值，第一方案是增加线圈的匝数以减少衰减，但这样会增大结构体积、第二方案是提高初级驱动电压，但这样会增大功耗，两个方案都造成了不利影响。

而采用本发明，由于使用脉冲开关电路驱动，初级线圈在多数时间内电流为零，如果提升初级线圈的瞬时电压幅值，对平均功耗的影响很小，但次级线圈的感应输出信号就可以得到提升。采用本发明，可以减少线圈的匝数，从数千匝减少到数百匝甚至数十匝。这样就简化了变压器的结构，减小了变压器的体积。

为了更好地处理次级线圈的输出信号，本发明进一步采用了峰值检测电路，所述峰值检测电路设置有运放，该运放的正向输入端接所述次级线圈，输出端接二极管的正极，该二极管的负极串第一电阻后接地，该二极管的负极还接第二电阻的前端，该第二电阻的后端接所述运放的负向输入端，该第二电阻的后端还串第二电阻后接地，该第二电阻的后端接所述第一输出电路。