测量电阻传感器谐振频率变化的电路设计
eeskill 2022-05-12

可变电阻传感器可以将一个固定的直流激励电压或电流变换成一个被测量直接函数的电流或电压。在另一类传感器中,移动物体或流体可以通过改变一个LC电路的电感值或电容值来产生一个传感器信号。图1示出了一个基本的交流驱动调谐电路接近式传感器(即L和C)以及采样电阻器R。在静态条件下,L和C谐振并在某一频率下具有最大阻抗。当一个物体接近该传感器时,L或C值发生变化并改变电路的谐振频率。只要用一个固定频率来激励传感器,并测量输出电压V2相对于激励电压V1的相位或幅度变化,就可以推导出该物体的位置。不过,这种方法会限制传感器的动态范围和分辨率。

作为一种替代方法,可以使用一个跟踪传感器谐振频率变化的扫频交流电源来驱动传感器。图2示出了一种由一个DDS(直接数字合成)器件IC1来提供一正弦波激励电压的方法。低通滤波器IC2滤除时钟噪声和谐波。放大器IC3驱动传感器。放大器IC4提高传感器的输出电压V2并驱动IC5。IC5是一个双通道12位ADC,它同时对参考电压V1和IC4的输出进行采样和数字化。具有DSP功能的微控制器IC6对传感器输出的幅度和相位进行分析,并通过交替对IC1的一对频率控制寄存器进行编程来设置IC1的频率。IC6的一个串行端口把位置数据传送到外部控制器。在使用不同类型的传感器时,利用DDS/DSP组合可以提供相当好的灵活性。例如,某些传感器需要一个相对狭窄而分辨率却很高的激励频率范围,而另一些传感器则可能在宽扫频激励下发挥最佳的作用。

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