基于AD534的新型LVDT信号调理器设计

【摘要】二、系统框图和硬件设计 1.LVDT信号模拟器系统框图 信号模拟器要完成的任务是将输入的DC±10V转换为同等有效值的正弦信号输出，并且要能够为外接的LVDT传感器提供激励信号。本系统使...

【摘要】lvdt传感器是一种位移传感器。以其快速响应、高寿命、高分辨率、高精度等优点，在机械、电子、航空、汽车等领域获得了极为广泛的应用。本系统设计实现了两个目标：1.对外接LVDT传感器输出的信号进行解调，获得范围为±10V的直流电压输出；2.由外部输入一个范围为±10V的直流电压，本系统对此电压就行调制，模拟出一个LVDT传感器的正弦输出。

【关键词】LVDT传感器；调制；解调；信号调理；ad534

一、引言

LVDT的工作原理简单的说就是铁芯可动变压器，由初级线圈、次级线圈以及可动铁芯等部位组成。它是一种线性传感器。其铁芯的位移经由线圈转变成幅度可变的正弦波信号，正弦波信号的有效值正比于铁芯的位移距离。

AD534是亚德诺半导体生产的一款可内部调整的集成电路型模拟乘法器，依外部配置电路的不同，它可实现乘法、平方差、开方等多种运算。

二、系统框图和硬件设计

1.LVDT信号模拟器系统框图

信号模拟器要完成的任务是将输入的DC±10V转换为同等有效值的正弦信号输出，并且要能够为外接的LVDT传感器提供激励信号。本系统使用了模拟乘法器AD534来解决信号模拟这一问题，图1为LVDT信号模拟器系统框图。

具体实现步骤如下：

1）首先使用单片机产生一个固定频率的方波，本系统所使用的外接LVDT传感器频率为1800Hz，激励信号为7VRMS。因此这里方波的频率也是1800Hz。方波经过滤波器MAX7400滤波，产生同等频率的正弦信号。

2）由滤波得到的正弦信号分为三路，其中一路经幅度变换调整为7VRMS，再经过平衡变换电路将单端信号转为差分信号，最后得到AC+7VRMS的传感器激励信号。

3）由滤波器得到的正弦信号中的一路，其经幅度变换后与输入的直流电压源经AD534相乘。由此我们可得到与DC电压源有效值相等的调制信号。假设输入的DC电压值为x，我们再用幅度变换得到幅度为的正弦波。

4）将滤波器的最后一路输出调整幅度为5V，它与步骤3得到的正弦波分别作求和、差分，得到两个输出，分别为5+和5-，这两个输出即为最终的模拟信号输出。它们同频同相，差分结果就是有效值为x的正弦波。

2.LVDT信号解调器系统框图

在解调器部分，LVDT传感器可以使用由本系统的信号模拟系统产生的激励源，也可以使用外接的激励源。

解调器输出的信号首先经过衰减，将信号幅度降低到LT1966可以接受的范围，之后LT1966完成有效值变换。差分电路对之前的结果作差，最后经放大输出同等有效值的直流电压信号。图2为LVDT信号解调器系统框图。

三、硬件电路图

1.正弦信号产生电路

MAX7400是MAXIM公司推出的一款8阶开关电容椭圆低通滤波器。它在时钟的作用下对单片机输出的方波滤波得到正弦信号，再通过放大和阻抗变换输入平衡变换电路DRV134。最终输出IEXC1和IEXC2即为正弦激励源。正弦信号产生电路如图3所示。

2.信号模拟器电路

信号模拟器包括调制和运算两个部分。

1）调制部分电路

六、结语

本系统经调试改进，通过了某研究所的验收审核，现已交付使用。用户反应设备状态良好，模拟和解调精度高，在LVDT传感器检测中发挥了重大作用。

作者简介：王敬辉（1979―），男，河北新乐人，讲师，现供职于天津现代职业技术学院机电工程学院，研究方向：工业控制及自动化。