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無線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形電路的工作原理，搭建了實驗平臺，對設計的電路進行了數據采集，采用端點直線法分析了電容式位移傳感器的非線性誤差。實驗結果表明，該電容式位移傳感器非線性誤差很小，能夠準確的測量出微小變化的位移。
關鍵詞：電容式傳感器；非線性誤差；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，具有結構簡單，動態響應好，靈敏度高，能測量微小變化等優點。廣泛應用于位移、速度、加速度等機械量精密測量。在實現運料車輛尋軌運行至指定位置，進行貨料稱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現位移檢測，保障小車能夠準確停靠，其調理電路的設計至關重要，本文對此進行了研究。
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，其原理框圖如圖1所示。圖1中，應變片傳感器完成稱重功能，電容傳感器檢測位移，確定小車停靠位置。
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式電容傳感器，調理電路設計中采用二極管不平衡環形電路，差動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形電路構成。圖2中，U1A和U1B兩個與非門之間經電容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，兩個反相器都工作在放大區。由于電路完全對稱，電容器的充放電時間常數相同，可產生對稱的方波。改變R和C的值，可以改變輸出振蕩頻率。方波經過LM324運放放大后，送給二極管不平衡環形電路。二極管不平衡環形電路中的Cx1和Cx2為電容傳感器的兩個差動輸出的電容量，位移變化時，電容量發生變化。電容量的變化使得輸出端電壓含有直流分量，直流分量經過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，從而實現位移的檢測。二極管不平衡環形電路的設計如圖3所示。圖3中，Cx1和Cx2為差動式電容傳感器的兩個電容量，D4~D7為特性相同的4個二極管。與非門組成的多諧振蕩器輸出的方波經過放大后再經C4，L1隔離直流和低頻干擾信號，在MO端的電壓uMO為正、負半周對稱的方波。在uMO正半周時，一路經D4對Cx1充電，另一路經D5對Cx2充電。在uMO負半周時，一路經D6對Cx2充電，另一路經D7對Cx1充電。若初始狀態下Cx1=Cx2時，C5兩端的電壓uC5是對稱的方波，因此uNO（uNO=uMO—uC5）也是對稱的矩形波，沒有直流分量。當Cx1≠Cx2時，C5兩端的uC5為正負半周不對稱的波形，使得uNO存在直流分量，直流分量經過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驗
搭建電容式位移傳感器調理電路的測試平臺，隨著位移的變化電容傳感器電容量發生變化，從而調理電路輸出電壓UO發生變化，經過多次實驗得到位移—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。采用端點直線法，以傳感器校準曲線兩端點間的連線作為擬合直線，兩端誤差為零，中間大。取端點（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行試驗平臺搭建和數據分析，采用端點直線法進行擬合計算出非線性誤差僅為±0。27%，非線性誤差很小，設計的調理電路在實際應用中有很大的實用價值，能夠準確的測量微小變化的位移。
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