專利名稱：變壓器式傳感器電路系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種變壓器式傳感器專用電路。
背景技術(shù)：
差動(dòng)變壓器式傳感器，是將被測的非電量變化轉(zhuǎn)變?yōu)榫€圈互感量變化的裝置.這 種傳感器主要是根據(jù)變壓器的原理制成的，由于該類傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高等優(yōu) 點(diǎn)，被廣泛用于位移量的測量。變壓器式傳感器的線圈輸出為交流信號，需要通過電路轉(zhuǎn)換 與處理才能有效利用。傳統(tǒng)方案是采用二極管構(gòu)成的相敏檢波電路、或者調(diào)頻、調(diào)相電路等寸。但這些電路仍然有幾個(gè)顯著缺點(diǎn)一是靈敏度差，需要足夠匝數(shù)的線圈，例如 2000匝，才能進(jìn)行較好的處理。線圈匝數(shù)過多，導(dǎo)致傳感器的體積無法縮小。二是溫漂較大。由于線圈匝數(shù)足夠多，隨著溫度的變化，線圈的內(nèi)阻變化較大，成 為引起輸出變化的主要原因之一。因此，一般需要采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)來抵消溫漂現(xiàn)象。差動(dòng) 式結(jié)構(gòu)需要對稱的線圈結(jié)構(gòu)，這增加了傳感器的復(fù)雜程度和工藝難度，進(jìn)一步增大了傳感 器體積，增加了傳感器的制作和安裝成本。三是輸出曲線單一。由于采用了差動(dòng)式結(jié)構(gòu)，其輸出信號為兩組線圈的差值，呈直 線型信號。對于其它類型的輸出曲線，例如指數(shù)型、折線型，則很難實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種變壓器式傳感器電路系統(tǒng)，可以減少變壓器的線圈匝 數(shù)、使傳感器的小型化、低功耗、低溫漂。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種變壓器式傳感器電路系統(tǒng)，設(shè)置有震蕩驅(qū)動(dòng) 電路，該震蕩驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接在變壓傳感器的初級線圈上，該變壓傳感器的次級線 圈連接在處理電路上，該處理電路的輸出端連接有第一輸出電路，其關(guān)鍵在于所述處理電 路為峰值檢測電路。峰值檢測電路與傳統(tǒng)的檢波濾波電路不同，其輸出的電平更高。峰值檢測電路的 輸出值接近于輸入信號的最大值，不隨輸入信號的下降而下降。由于峰值檢測電路的保持 電容一般有放電回路，所以，該保持值仍會緩慢下降，這種緩慢下降的速度遠(yuǎn)小于電路跟隨 輸入信號峰值的下降速度，所以對一連串的脈沖輸入信號，電路的輸出值近似于直流信號， 其大小為輸入信號的峰值。所述震蕩驅(qū)動(dòng)電路為脈沖開關(guān)電路，該脈沖開關(guān)電路為單片機(jī)發(fā)送的矩形脈沖驅(qū) 動(dòng)電路，或?yàn)镽C震蕩脈沖驅(qū)動(dòng)電路，或?yàn)長C震蕩脈沖驅(qū)動(dòng)電路，或?yàn)榻蛔冸娏黢詈想娙莺?輸出的峰值脈沖驅(qū)動(dòng)電路。脈沖開關(guān)電路與傳統(tǒng)的波形發(fā)生電路相比，特征在于其電流變化呈開關(guān)效應(yīng)，波 形陡峭。而波形發(fā)生電路的電流變化呈漸變，波形平緩。脈沖開關(guān)形成的陡峭波形，可以在 感應(yīng)線圈中感應(yīng)出很高的峰值電壓，利于后續(xù)峰值檢測電路的工作。
3
本發(fā)明的峰值檢測電路，由于運(yùn)放的速度問題，不能完全達(dá)到輸入信號的峰值，而 是低于約該峰值。公知技術(shù)中驅(qū)動(dòng)初級線圈的波形為正弦波，或三角波，或鋸齒波，這些波形變化平 緩，可以減小次級感應(yīng)信號失真，但這樣做也有缺陷平緩的波形使得線圈的感應(yīng)幅值很 低，并且，由于線圈中形成的是連續(xù)漸變電流，其平均功耗比較大；而本發(fā)明采用脈沖開關(guān) 電路，線圈中的電流在達(dá)到峰值后迅速關(guān)斷，可以使平均功耗明顯減小。采用脈沖開關(guān)電路 同時(shí)也可以使線圈中的電流迅速變化，可以達(dá)到更高的感應(yīng)峰值，這雖然會造成失真，但不 會影響傳感器性能。脈沖發(fā)生電路有多種多樣，但都是成熟技術(shù)。只要根據(jù)峰值電壓和實(shí)際情況需要， 足夠滿足后續(xù)電路的驅(qū)動(dòng)能量，配置合適的占空比就可以。按照傳統(tǒng)的技術(shù)方案，由于初級線圈與次級線圈的感應(yīng)信號存在衰減，如果要提 升次級輸出信號的幅值，第一方案是增加線圈的匝數(shù)以減少衰減，但這樣會增大結(jié)構(gòu)體積、 第二方案是提高初級驅(qū)動(dòng)電壓，但這樣會增大功耗，兩個(gè)方案都造成了不利影響。而采用本發(fā)明，由于使用脈沖開關(guān)電路驅(qū)動(dòng)，初級線圈在多數(shù)時(shí)間內(nèi)電流為零，如 果提升初級線圈的瞬時(shí)電壓幅值，對平均功耗的影響很小，但次級線圈的感應(yīng)輸出信號就 可以得到提升。采用本發(fā)明，可以減少線圈的匝數(shù)，從數(shù)千匝減少到數(shù)百匝甚至數(shù)十匝。這 樣就簡化了變壓器的結(jié)構(gòu)，減小了變壓器的體積。為了更好地處理次級線圈的輸出信號，本發(fā)明進(jìn)一步采用了峰值檢測電路，所述 峰值檢測電路設(shè)置有運(yùn)放，該運(yùn)放的正向輸入端接所述次級線圈，輸出端接二極管的正極， 該二極管的負(fù)極串第一電阻后接地，該二極管的負(fù)極還接第二電阻的前端，該第二電阻的 后端接所述運(yùn)放的負(fù)向輸入端，該第二電阻的后端還串第二電阻后接地，該第二電阻的后 端接所述第一輸出電路。第一電阻能夠增加運(yùn)放的輸出電流，并且使二極管除了向電容充電以外，還有另 一個(gè)電流通路，以防止運(yùn)放和二極管工作在小電流模式下，造成不穩(wěn)定。同時(shí)，第一電阻兼 作電容的放電回路，此時(shí)，第一電阻應(yīng)大于第二電阻，使電容實(shí)現(xiàn)快速充電、緩慢放電。這種 峰值檢測電路的溫度特性特別理想，也能夠處理mV級別的信號。在傳統(tǒng)的由運(yùn)放構(gòu)成的峰 值檢測電路中，沒有設(shè)置第一電阻，其效果不夠理想。傳統(tǒng)變壓器式傳感器采用相敏檢波電路。相敏檢波電路主要由二極管組成，公知 的是，二極管存在截止電壓，在線圈輸出信號小于600mV時(shí)，二極管截止，不能準(zhǔn)確處理信 號，因此，仍然需要較多的線圈匝數(shù)，以保證次級輸出電壓的幅值足夠大。另外，二極管的溫 度特性不匹配，也會造成相敏檢波電路輸出溫漂。進(jìn)一步分析所述峰值檢測電路的工作方式，根據(jù)運(yùn)放的虛短原理和運(yùn)放的性能特 征，如果運(yùn)放的正向輸入端接受交流信號，在該交流信號翻轉(zhuǎn)過零后，運(yùn)放的輸出端需要經(jīng) 歷時(shí)間t才能翻轉(zhuǎn)過零，并且運(yùn)放的輸出電壓以小于90度的斜率上升，由于運(yùn)放的輸出電 壓也反饋到負(fù)向輸入端，則該反饋電壓在達(dá)到輸入電壓值后，運(yùn)放的輸出電壓就不再升高， 而是跟隨輸入電壓的變化。在接有電容的情況下，運(yùn)放的輸出電壓向電容充電，使電容保持該電壓值，則實(shí)現(xiàn) 了峰值檢測及輸出的過程。因此，在線圈中形成尖峰感應(yīng)電壓時(shí)，所述峰值檢測電路并不能立即輸出同等的尖峰電壓，而是等待該尖峰電壓下降后，輸出一個(gè)較低幅值的電壓。即使如此，該電壓仍然 比傳統(tǒng)的正弦波、三角波、鋸齒波形成的電壓更高。通過調(diào)整電容充電、放電通路的阻抗，實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)某浞烹姇r(shí)間比例，可以獲得近似 于直流的輸出特性。在本發(fā)明中，充電通路的阻抗遠(yuǎn)小于放電通路的阻抗，可以使電容兩端 的電壓快速上升、緩慢下降，在峰值檢測信號達(dá)到峰值時(shí)，電容也被快速充電到最高值，隨 后，峰值檢測信號下降，但電容的放電通路呈現(xiàn)高阻，電容就可以繼續(xù)保持這個(gè)最高值，只 是緩慢下降，其下降速度可以忽略。直到下一個(gè)脈沖到來時(shí)，這個(gè)小小的下降幅度會因?yàn)槌潆姸俅紊叩椒逯?，?此，可以形成并輸出近似于直流的信號。所述峰值檢測電路的輸出電壓近似于直流，可以用于控制各種類型的壓控型電 路，包括電壓轉(zhuǎn)換、電流轉(zhuǎn)換V/I、頻率轉(zhuǎn)換，其應(yīng)用非常廣泛。將峰值檢測電路的輸出電壓，用于控制V/I轉(zhuǎn)換電路，即可用于電流輸出型傳感 器電路。所述第一輸出電路設(shè)置有第一輸出運(yùn)放，該第一輸出運(yùn)放的正向輸入端連接所述 峰值檢測電路的輸出端，該第一輸出運(yùn)放輸出端連接有第一三極管的基極，該第一三極管 的集電極為第一輸出電路的輸出端，該第一三極管的集電極還接正電源，該第一三極管的 發(fā)射極串第三電阻后接地，該第一三極管的發(fā)射極還與所述第一輸出運(yùn)放的負(fù)向輸入端連 接。在該第一三極管的集電極上，則得到由峰值檢測電路輸出電壓控制的電流值?？梢詫?第一三極管的集電極開路，制造成電流輸出型傳感器產(chǎn)品。為了達(dá)到更好的性能，可以在第一輸出運(yùn)放的負(fù)向輸入端接入略大于零的電壓， 使第一輸出運(yùn)放反向偏置，以免在峰值檢測電路的輸出為小信號時(shí)，由于運(yùn)放的失調(diào)電壓 引起誤差。在電流輸出型傳感電路基礎(chǔ)上，增加一組或多組參考電壓與電流擴(kuò)展電路，可以 達(dá)成特殊的應(yīng)用，如第二輸出電路。所述峰值檢測電路的輸出端還連接有第二輸出電路，該第二輸出電路設(shè)置有第二 輸出運(yùn)放，該第二輸出運(yùn)放的負(fù)向輸入端連接有參考電壓，該第二輸出運(yùn)放的正向輸入端 連接所述峰值檢測電路的輸出端，該第二輸出運(yùn)放輸出端連接有第二三極管的基極，該第 二三極管的集電極與所述第一輸出電路的輸出端或第一三極管的發(fā)射極連接，第二三極管 的發(fā)射極接地。設(shè)置第二輸出電路，可以實(shí)現(xiàn)特殊的傳感器性能。例如傳感器需要實(shí)現(xiàn)0至70mA 的連續(xù)變化輸出電流，并且在達(dá)到70mA后，能夠跳變至80mA。在本發(fā)明中，0至70mA的連 續(xù)變化輸出電流則由第一輸出電路實(shí)現(xiàn)，當(dāng)峰值檢測電路的輸出電壓連續(xù)變化時(shí)，第一輸 出電路則可以輸出連續(xù)變化的電流。當(dāng)峰值檢測電路的輸出電壓達(dá)到參考電壓值后，第二 輸出電路則導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)跳變至80mA的功能。第二種特殊的應(yīng)用是所述第二三極管的發(fā)射極還通過電阻與所述第二輸出運(yùn)放 的負(fù)向輸入端連接，這樣第二輸出運(yùn)放也工作于反饋狀態(tài)，也可以根據(jù)峰值檢測電路的信 號調(diào)節(jié)輸出電流。以下是針對第二種特殊的應(yīng)用舉例說明要求傳感器實(shí)現(xiàn)0到80mA的連續(xù)變化輸 出電流，但其中0至30mA的精度要達(dá)到1%，30至80mA的精度只用達(dá)到5%，在小電流時(shí)，為了達(dá)到的精度，第一輸出電路導(dǎo)通，第二輸出電路由于信號強(qiáng)度未達(dá)到參考電壓而截止。此時(shí)，應(yīng)將R3調(diào)整到足夠大以保證對電流的靈敏度，但R3阻值的增大，將使R3所 在的回路存在一個(gè)最大電流，在本例中，該最大電流不能達(dá)到80mA。當(dāng)信號強(qiáng)度達(dá)到參考電 壓后，第二輸出電路導(dǎo)通，傳感器輸出電流得以擴(kuò)展，其中的R4要調(diào)整到足夠小，才能使傳 感器繼續(xù)輸出30至80mA，雖然R4變小將增大R4所在回路的電流誤差，但30至80mA的區(qū) 間，精度要求也相應(yīng)降低到5%，因此，完全可以滿足。第二種特殊應(yīng)用的例子常見于油位傳感器對電流信號的要求。所述第四電阻的阻值小于或等于第三電阻，是為了使電流擴(kuò)展效果明顯，達(dá)到要 求。以此類推，可以設(shè)置第三、第四甚至更多的輸出電路。所述次級線圈為單繞組線圈。所述第一電阻的阻值大于或等于第二電阻。傳統(tǒng)電路需要與差動(dòng)型、雙繞組次級線圈匹配。本電路可以與單繞組次級線圈匹 配，即可達(dá)到同等性能。將上述脈沖開關(guān)電路、峰值檢測電路一并使用，可以構(gòu)成本發(fā)明的基本電子電路。 由于本電路不需要太高的次級線圈輸出電壓，因此，可以使線圈匝數(shù)減少，從而使線圈造成 的溫漂減少，即使不采用差動(dòng)式輸出，也能在0至80攝氏度下實(shí)現(xiàn)< 3%的溫漂。本發(fā)明的顯著效果是提供一種變壓器式傳感器電路系統(tǒng)，可以減少變壓器的線 圈匝數(shù)、使傳感器的小型化、低功耗、低溫漂。不但具備優(yōu)良性能，還可以使變壓器式傳感器 可以更方便地制造，并能應(yīng)用到更多的條件中。


圖1是本發(fā)明的原理框圖；圖2是峰值檢測電路的電路原理圖；圖3是第一、第二輸出電路的電路原理圖；圖4是脈沖波形與傳統(tǒng)震蕩電路的波形比較圖；圖5是脈沖波形和傳統(tǒng)電路經(jīng)運(yùn)放輸出的電壓跟隨曲線比較圖；圖6是峰值檢測電路的輸出波形圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示一種變壓器式傳感器電路系統(tǒng)，設(shè)置有震蕩驅(qū)動(dòng)電路1，該震蕩驅(qū)動(dòng) 電路1的輸出端連接在變壓傳感器的初級線圈2a上，該變壓傳感器的次級線圈2b連接在 處理電路上，該處理電路的輸出端連接有第一輸出電路4，所述處理電路為峰值檢測電路 3。所述震蕩驅(qū)動(dòng)電路1為脈沖開關(guān)電路，該脈沖開關(guān)電路為單片機(jī)發(fā)送的矩形脈沖 驅(qū)動(dòng)電路，或?yàn)镽C震蕩脈沖驅(qū)動(dòng)電路，或?yàn)長C震蕩脈沖驅(qū)動(dòng)電路，或?yàn)榻蛔冸娏黢詈想娙?后輸出的峰值脈沖驅(qū)動(dòng)電路。
公知技術(shù)中驅(qū)動(dòng)初級線圈的波形為正弦波，或三角波，或鋸齒波，這些波形變化平 緩，可以減小次級感應(yīng)信號失真，但這樣做也有缺陷平緩的波形使得線圈的感應(yīng)幅值很 低，并且，由于線圈中形成的是連續(xù)漸變電流，其平均功耗比較大；而本發(fā)明采用脈沖開關(guān) 電路，線圈中的電流在達(dá)到峰值后迅速關(guān)斷，可以使平均功耗明顯減小。采用脈沖開關(guān)電路 同時(shí)也可以使線圈中的電流迅速變化，可以達(dá)到更高的感應(yīng)峰值，這雖然會造成失真，但不 會影響傳感器性能。脈沖發(fā)生電路有多種多樣，但都是成熟技術(shù)。只要根據(jù)實(shí)際情況需要和峰值電壓， 足夠滿足后續(xù)電路的驅(qū)動(dòng)能量，配置合適的占空比就可以。按照傳統(tǒng)的技術(shù)方案，由于初級線圈與次級線圈的感應(yīng)信號存在衰減，如果要提 升次級輸出信號的幅值，第一方案是增加線圈的匝數(shù)以減少衰減，但這樣會增大結(jié)構(gòu)體積、 第二方案是提高初級驅(qū)動(dòng)電壓，但這樣會增大功耗，兩個(gè)方案都造成了不利影響。而采用本發(fā)明，由于使用脈沖開關(guān)電路驅(qū)動(dòng)，初級線圈在多數(shù)時(shí)間內(nèi)電流為零，如 果提升初級線圈的瞬時(shí)電壓幅值，對平均功耗的影響很小，但次級線圈的感應(yīng)輸出信號就 可以得到提升。采用本發(fā)明，可以減少線圈的匝數(shù)，從數(shù)千匝減少到數(shù)百匝甚至數(shù)十匝。這 樣就簡化了變壓器的結(jié)構(gòu)，減小了變壓器的體積。如圖2所示為了更好地處理次級線圈2b的輸出信號，本發(fā)明進(jìn)一步采用了峰值 檢測電路3，所述峰值檢測電路3設(shè)置有運(yùn)放U,該運(yùn)放U的正向輸入端接所述次級線圈2b， 輸出端接二極管D的正極，該二極管D的負(fù)極串第一電阻R1后接地，該二極管D的負(fù)極還 接第二電阻R2的前端，該第二電阻R2的后端接所述運(yùn)放U的負(fù)向輸入端，該第二電阻R2 的后端還串電容C后接地，該第二電阻R2的后端接所述第一輸出電路4。所述第一電阻R1的阻值大于或等于第二電阻R2。第一電阻R1能夠增加運(yùn)放的輸出電流，并且使二極管D除了向電容C充電以夕卜， 還有另一個(gè)電流通路，以防止運(yùn)放U和二極管D工作在小電流模式下，造成不穩(wěn)定。同時(shí)， 第一電阻R1兼作電容C的放電回路，此時(shí)，第一電阻R1應(yīng)大于第二電阻R2，使電容C實(shí)現(xiàn) 快速充電、緩慢放電。這種峰值檢測電路的溫度特性特別理想，也能夠處理mV級別的信號。 在傳統(tǒng)的由運(yùn)放構(gòu)成的峰值檢測電路中，沒有設(shè)置第一電阻R1，其效果不夠理想。傳統(tǒng)變壓器式傳感器采用相敏檢波電路。相敏檢波電路主要由二極管組成，公知 的是，二極管存在截止電壓，在線圈輸出信號小于600mV時(shí)，二極管截止，不能準(zhǔn)確處理信 號，因此，仍然需要較多的線圈匝數(shù)，以保證次級輸出電壓的幅值足夠大。另外，二極管的溫 度特性不匹配，也會造成相敏檢波電路輸出溫漂。進(jìn)一步分析所述峰值檢測電路3的工作方式，根據(jù)運(yùn)放的虛短原理和運(yùn)放的性能 特征，如果運(yùn)放的正向輸入端接受交流信號，在該交流信號翻轉(zhuǎn)過零后，運(yùn)放的輸出端需要 經(jīng)歷時(shí)間t才能翻轉(zhuǎn)過零，并且運(yùn)放的輸出電壓以小于90度的斜率上升，由于運(yùn)放的輸出 電壓也反饋到負(fù)向輸入端，則該反饋電壓在達(dá)到輸入電壓值后，運(yùn)放的輸出電壓就不再升 高，而是跟隨輸入電壓的變化。在接有電容的情況下，運(yùn)放的輸出電壓向電容充電，使電容 保持該電壓值，則實(shí)現(xiàn)了峰值檢測及輸出的過程。因此，在線圈中形成尖峰感應(yīng)電壓時(shí)，所述峰值檢測電路3并不能立即輸出同等 的尖峰電壓，而是等待該尖峰電壓下降后，輸出一個(gè)較低幅值的電壓。即使如此，該電壓仍 然比傳統(tǒng)的正弦波、三角波、鋸齒波形成的電壓更高。
通過調(diào)整電容充電、放電通路的阻抗，實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)某浞烹姇r(shí)間比例，可以獲得近似 于直流的輸出特性。在本發(fā)明中，充電通路的阻抗遠(yuǎn)小于放電通路的阻抗，可以使電容兩端 的電壓快速上升、緩慢下降，在峰值檢測信號達(dá)到峰值時(shí)，電容也被快速充電到最高值，隨 后，峰值檢測信號下降，但電容的放電通路呈現(xiàn)高阻，電容就可以繼續(xù)保持這個(gè)最高值，只 是緩慢下降，其下降速度可以忽略。直到下一個(gè)脈沖到來時(shí)，這個(gè)小小的下降幅度會因?yàn)槌?電而再次升高到峰值，因此，可以形成近似的直流電壓信號輸出輸出近似于直流的信號。如圖4、5所示脈沖波形較傳統(tǒng)震蕩電路的波形，其等同效果下的輸出平均功率 得到了有效降低；通過波形比較，可以看出脈沖信號產(chǎn)生的電壓值高于正弦波信號的電壓 值，但脈沖信號產(chǎn)生的功率遠(yuǎn)低于正弦波信號產(chǎn)生的功率。也就降低了線圈的匝數(shù)，減少了線圈的發(fā)熱量，減小了無功損耗，延長了線圈的使 用壽命。所述峰值檢測電路的輸出電壓近似于直流，可以用于控制各種類型的壓控型電 路，包括電壓轉(zhuǎn)換、電流轉(zhuǎn)換V/I、頻率轉(zhuǎn)換，其應(yīng)用非常廣泛。將峰值檢測電路的輸出電壓，用于控制V/I轉(zhuǎn)換電路，即可用于電流輸出型傳感 器電路。如圖3所示所述第一輸出電路4設(shè)置有第一輸出運(yùn)放U1，該第一輸出運(yùn)放U1的 正向輸入端連接所述峰值檢測電路3的輸出端，該第一輸出運(yùn)放U1輸出端連接有第一三極 管Q1的基極，該第一三極管Q1的集電極為第一輸出電路4的輸出端，該第一三極管Q1的 集電極還接正電源，該第一三極管Q1的發(fā)射極串第三電阻R3后接地，該第一三極管Q1的 發(fā)射極還與所述第一輸出運(yùn)放U1的負(fù)向輸入端連接。在該第一三極管Q1的集電極上，則 得到由峰值檢測電路輸出電壓控制的電流值?？梢詫⒌谝蝗龢O管Q1的集電極開路，制造成 電流輸出型傳感器產(chǎn)品。為了達(dá)到更好的性能，可以在第一輸出運(yùn)放U1的負(fù)向輸入端接入略大于零的電 壓，使第一輸出運(yùn)放U1反向偏置，以免在峰值檢測電路的輸出為小信號時(shí)，由于運(yùn)放的失 調(diào)電壓引起誤差。在電流輸出型傳感電路基礎(chǔ)上，增加一組或多組參考電壓與電流擴(kuò)展電路，可以 達(dá)成特殊的應(yīng)用，如第二輸出電路5。所述峰值檢測電路3的輸出端還連接有第二輸出電路5，該第二輸出電路5設(shè)置 有第二輸出運(yùn)放U2，該第二輸出運(yùn)放U2的負(fù)向輸入端連接有參考電壓，該第二輸出運(yùn)放U2 的正向輸入端連接所述峰值檢測電路3的輸出端，該第二輸出運(yùn)放U2輸出端連接有第二三 極管Q2的基極，該第二三極管Q2的集電極與所述第一輸出電路4的輸出端或第一三極管 Q1的發(fā)射極連接，第二三極管Q2的發(fā)射極接地。設(shè)置第二輸出電路5，可以實(shí)現(xiàn)特殊的傳感器性能。例如傳感器需要實(shí)現(xiàn)0至 70mA的連續(xù)變化輸出電流，并且在達(dá)到70mA后，能夠跳變至80mA。在本發(fā)明中，0至70mA 的連續(xù)變化輸出電流則由第一輸出電路4實(shí)現(xiàn)，當(dāng)峰值檢測電路3的輸出電壓連續(xù)變化時(shí)， 第一輸出電路4則可以輸出連續(xù)變化的電流。當(dāng)峰值檢測電路3的輸出電壓達(dá)到參考電壓 值后，第二輸出電路5則導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)跳變至80mA的功能。第二種特殊的應(yīng)用是所述第二三極管Q2的發(fā)射極還通過電阻R100與所述第二 輸出運(yùn)放U2的負(fù)向輸入端連接，這樣第二輸出運(yùn)放U2也工作于反饋狀態(tài)，也可以根據(jù)峰值
8檢測電路3的信號調(diào)節(jié)輸出電流。針對第二種特殊的應(yīng)用舉例說明要求傳感器實(shí)現(xiàn)0到80mA的連續(xù)變化輸出電 流，但其中0至30mA的精度要達(dá)到1%，30至80mA的精度只用達(dá)到5%，在小電流時(shí)，為了 達(dá)到1 %的精度，第一輸出電路4導(dǎo)通，第二輸出電路5由于信號強(qiáng)度未達(dá)到參考電壓而截 止。此時(shí)，應(yīng)將R3調(diào)整到足夠大以保證對電流的靈敏度，但R3阻值的增大，將使R3所在的 回路存在一個(gè)最大電流，在本例中，該最大電流不能達(dá)到80mA。當(dāng)信號強(qiáng)度達(dá)到參考電壓后，第二輸出電路5導(dǎo)通，傳感器輸出電流得以擴(kuò)展，其 中的R4要調(diào)整到足夠小，才能使傳感器繼續(xù)輸出30至80mA，雖然R4變小將增大R4所在回 路的電流誤差，但30至80mA的區(qū)間，精度要求也相應(yīng)降低到5%，因此，完全可以滿足。第二種特殊應(yīng)用的例子常見于油位傳感器對電流信號的要求。所述第四電阻R4的阻值小于或等于第三電阻R3，是為了使電流擴(kuò)展效果明顯，達(dá) 到要求。以此類推，可以設(shè)置第三、第四甚至更多的輸出電路。所述次級線圈2b為單繞組線圈。傳統(tǒng)電路需要與差動(dòng)型、雙繞組次級線圈匹配。本電路可以與單繞組次級線圈匹 配，即可達(dá)到同等性能。將上述脈沖開關(guān)電路、峰值檢測電路一并使用，可以構(gòu)成本發(fā)明的基本電子電路。 由于本電路不需要太高的次級線圈輸出電壓，因此，可以使線圈匝數(shù)減少，從而使線圈造成 的溫漂減少，即使不采用差動(dòng)式輸出，也能在0至80攝氏度下實(shí)現(xiàn)< 3%的溫漂。如圖4、5、6所示峰值檢測電路與傳統(tǒng)的檢波濾波電路不同，其輸出的電平更高。 峰值檢測電路的輸出值接近于輸入信號的最大值，不隨輸入信號的下降而下降。由于峰值 檢測電路的保持電容一般有放電回路，所以，該保持值仍會緩慢下降，這種緩慢下降的速度 遠(yuǎn)小于電路跟隨輸入信號峰值的下降速度，所以對一連串的脈沖輸入信號，電路的輸出值 近似于直流信號，其大小為輸入信號的峰值。脈沖開關(guān)電路與傳統(tǒng)的波形發(fā)生電路相比，特征在于其電流變化呈開關(guān)效應(yīng)，波 形陡峭。而波形發(fā)生電路的電流變化呈漸變，波形平緩。脈沖開關(guān)形成的陡峭波形，可以在 感應(yīng)線圈中感應(yīng)出很高的峰值電壓，利于后續(xù)峰值檢測電路的工作。本發(fā)明的峰值檢測電路，由于運(yùn)放的速度問題，不能完全達(dá)到輸入信號的峰值，而 是低于約該峰值。如圖5所示，其中2a、2b分別為初級線圈2a和次級線圈2b中的電流波 形。盡管以上結(jié)構(gòu)結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本發(fā)明不限于上述具體實(shí)施方式
，上述具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的而不是限定性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員在本發(fā)明的啟示下，在不違背本發(fā)明宗旨及權(quán)利要求的前提下，可以作出多種類似的表 示，如更改脈沖開關(guān)電路和脈沖開關(guān)電路的種類、更換三極管為場效應(yīng)管等方式，這樣的變 換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種變壓器式傳感器電路系統(tǒng)，設(shè)置有震蕩驅(qū)動(dòng)電路(1)，該震蕩驅(qū)動(dòng)電路(1)的輸出端連接在變壓傳感器的初級線圈(2a)上，該變壓傳感器的次級線圈(2b)連接在處理電路上，該處理電路的輸出端連接有第一輸出電路(4)，其特征在于所述處理電路為峰值檢測電路(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器式傳感器電路系統(tǒng)，其特征在于所述震蕩驅(qū)動(dòng)電路 (1)為脈沖開關(guān)電路，該脈沖開關(guān)電路為單片機(jī)發(fā)送的矩形脈沖驅(qū)動(dòng)電路，或?yàn)镽C震蕩脈 沖驅(qū)動(dòng)電路，或?yàn)長C震蕩脈沖驅(qū)動(dòng)電路，或?yàn)榻蛔冸娏黢詈想娙莺筝敵龅姆逯得}沖驅(qū)動(dòng)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器式傳感器電路系統(tǒng)，其特征在于所述峰值檢測電路(3)設(shè)置有運(yùn)放(U)，該運(yùn)放(U)的正向輸入端接所述次級線圈(2b)，輸出端接二極管(D) 的正極，該二極管(D)的負(fù)極串第一電阻(R1)后接地，該二極管(D)的負(fù)極還接第二電阻 (R2)的前端，該第二電阻(R2)的后端接所述運(yùn)放(U)的負(fù)向輸入端，該第二電阻(R2)的后 端還串電容(C)后接地，該第二電阻(R2)的后端接所述第一輸出電路(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述峰值檢測電路(3)，其特征在于所述第一電阻(R1)的阻值大 于或等于第二電阻(R2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器式傳感器電路系統(tǒng)，其特征在于所述第一輸出電路(4)設(shè)置有第一輸出運(yùn)放(U1)，該第一輸出運(yùn)放(U1)的正向輸入端連接所述峰值檢測電路 (3)的輸出端，該第一輸出運(yùn)放(U1)輸出端連接有第一三極管(Q1)的基極，該第一三極管 (Q1)的集電極為第一輸出電路⑷的輸出端，該第一三極管(Q1)的集電極還接正電源，該 第一三極管(Q1)的發(fā)射極串第三電阻(R3)后接地，該第一三極管(Q1)的發(fā)射極還與所述 第一輸出運(yùn)放(U1)的負(fù)向輸入端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器式傳感器電路系統(tǒng)，其特征在于所述峰值檢測電路 (3)的輸出端還連接有第二輸出電路(5)，該第二輸出電路(5)設(shè)置有第二輸出運(yùn)放(U2)， 該第二輸出運(yùn)放(U2)的負(fù)向輸入端連接有參考電壓，該第二輸出運(yùn)放(U2)的正向輸入端 連接所述峰值檢測電路(3)的輸出端，該第二輸出運(yùn)放(U2)輸出端連接有第二三極管(Q2) 的基極，該第二三極管(Q2)的集電極與所述第一輸出電路(4)的輸出端或第一三極管(Q1) 的發(fā)射極連接，第二三極管(Q2)的發(fā)射極接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變壓器式傳感器電路系統(tǒng)，其特征在于第二三極管(Q2)的 發(fā)射極串第四電阻(R4)后接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述第二輸出電路(5)，其特征在于所述第二三極管(Q2)的發(fā)射 極串電阻(R100)與所述第二輸出運(yùn)放(U2)的負(fù)向輸入端連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述第二輸出電路(5)，其特征在于所述第四電阻(R4)的阻值小 于或等于第三電阻(R3)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器式傳感器電路系統(tǒng)，其特征在于所述次級線圈(2b) 為單繞組線圈。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變壓器式傳感器電路系統(tǒng)，設(shè)置有震蕩驅(qū)動(dòng)電路，該震蕩驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接在變壓傳感器的初級線圈上，該變壓傳感器的次級線圈連接在處理電路上，該處理電路的輸出端連接有第一輸出電路，其特征在于所述處理電路為峰值檢測電路。其顯著效果是可以減少變壓器的線圈匝數(shù)、使傳感器的小型化、低功耗、低溫漂。不但具備優(yōu)良性能，還可以使變壓器式傳感器可以更方便地制造，并能應(yīng)用到更多的條件中。
文檔編號G01B7/02GK101876527SQ200910250828
公開日2010年11月3日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者蔣勤舟 申請人:蔣勤舟