磁栅式防水数显卡尺的设计.pdf

2012年
假衰技木与传器
第3期
Instrument Technique and Sensor
磁栅式防水数显卡尺的设计
王孝,姜迎春,王玉花,沈传兵
(北京航天试验技术研究所,北京100074)
摘要:针对电容传感器对介质介电常数敏感,无法工作在液体环境下的缺点,提出了一种基于磁敏电阻的的栅式位移
传感器设计方案,并设计了相应的位移传感器,给出了相关电路結构和机楲结构,实现了电路集成。经理论和实验证明:
该传感器具有较高的测量灵敏度和分辨率、较大的测璗范国以及良好的防水性能。
关键词:磁栅式位移传感器;防水;卡尺
中图分类号:TP212
文献标识码:A
文章编号:1002-1841(2012)03-0001-02
Design of Water-proofing Calipers Based on Magnetic Grating ransducer
WANG Xiao, JIANG Ying-chun, WANG Yu-hua, SHEN Chuan-bing
( Beijing Institute of Aerospace Testing Technology, Beijing 100074, China)
Abstract: In view of the unmeasured disadvantage of the capacitive sensors under the liquid condition, because its sensitivity
to the dielectric constant of a medium, a new sensor design project according to magnetic resistance was presented with magnetic
rating structure, and he relatie enor was d e I it an mecanical archiecture were introduced, and the integrating
circuit was realized. It is demonstrated theoretically and experimentally that this kind of indicator possesses high sensitivity, resolu
tion and good liquid resistant effect
Key words: magnetic grating transducer; water proofin
0引言
文中提出了一种基于磁敏电阻的的栅式位移传感器设计
方案,该传感器测量范围大、灵敏度高、抗于扰能力强、不受油
污和水等介质的影响,在原理上具有真正的防水功能。该原
理应用于电子卡尺,将解决目前常用的容栅式数显卡尺在潮
湿、有润滑油或灰尘等环境下不能使用的问题,拓展数显卡尺
的使用领域,为数显卡尺进入制造加工现场创造条件。
1磁栅式位移传感器的工作原理
Su
G
S2 C
磁栅式位移传感器结构如图1所示,磁栅条与磁敏电阻组
合,构成磁栅位移传感器,其中磁栅条产生周期性变化的栅形
图2磁敏电阻位移转换原理
磁场,作用于磁敏电阻。8个磁敏电阻构成2个惠斯通电桥,各的节距。
电阻之间有固定的位置关系,使得2个电桥之间相差/2,在未
当电桥电源端、V2分别加入V= Vcost,v2= V-sinot
加栅形磁场时,电桥输出为零,加入栅形磁场后,随着电桥在磁(式中V为驱动电压幅度,0为载波频率)的驱动信号时,通过
场中位置的不同,两电桥分别输出正弦、余弦的交流电压信号,后续电路进行信号合成,则有
以供后续电路加以识别2-]。
Vo=Vs×VY+Vc×V2
磁敏电阻
=V。sin(2mx/A)× Vcost+V,cos(2mx/入) x V sinat
V., sin(at +2TX/A)
磁条
信号的相位(2mx/A)与位移x呈线性关系,可供后续电路
通过鉴相的办法进行分析计算,它构成了磁栅式位移传感器的
图1磁栅位移传器结构阳
计算原理-3。
磁敏电阻的位移转换原理如图2所示。
2磁栅式防水数显卡尺的设计
图中,2个电桥的输出可用下式表达:
图3为磁栅式防水数显卡尺的应用原理框图。电路对传
S电桥:V=V”sin(2x/A)
感器输出的两路信号放大,放大后的信号一路到/D变换成数
C电桥;vc= V cos(2mx/A
式中:Vn为电桥输出幅度;x为相对位移值:入为磁敏电阻字量,在MCU内用软件的方法计算比值并查表进行细分,另外
一路经整形电路和逻辑电路,提取出位移的方向和位移的节距
收稿日期:2011-06~14收修改稿日期:2011-12-15
数,由可逆计数器计数,送到MCU内与细分值结合在一起,形