非接触式电涡流角度传感器的设计与实现

摘要

随着工业自动化的程度不断提高,传感器在越来越多的领域得到广泛的应用,对传感器的精确性、稳定性、使用寿命等性能要求也越来越高。角度作为一种重要的几何参数,在工业生产与日常生活中都扮演了重要角色。而电涡流技术以其无接触测量方式、高灵敏度等特点,在传感器领域中有着十分广阔的应用前景。针对这样的状况,本文设计了一款基于电涡流效应的非接触式角度传感器。
　　本文首先对传感器将转子的角度信息转换为检测线圈输出电信号的可行性进行分析论证,提出了传感器的总体设计方案,然后从硬件电路设计、软件程序设计和系统调试三个方面深入进行论证。硬件电路设计主要由电源、功能电路(信号发生电路、激励信号处理电路、检测线圈信号处理电路、真值转换电路和LED显示电路)和外围电路组成。利用multisim对设计的电路进行仿真,验证了设计电路可行性,完成了电路原理图设计以及PCB图设计。软件程序设计是通过编写c语言实现了信号发生激励源、信号采集模块、数据处理模块和LED显示模块的程序设计。最终搭建了实际电路,完成硬件电路的调试,同时利用最小二乘法建立了线圈位置与输出电压的数学模型,完成了程序设计的调试。对整个系统进行软硬件联调,并给出了测试结果和分析。结果表明非接触式电涡流传感器的设计是可行的,达到了预期目的。同时也对本次设计的优缺点进行分析总结,并提出了改进方法。

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1 绪论

1.1 课题的背景及意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 论文主要内容

1.4 论文结构

1.4 本章小结

2 电涡流角度传感器可行性验证与总体方案设计

2.1 电涡流传感器的基本原理

2.2新型电涡流传感器的基础理论

2.3电涡流角度传感器电路设计方案

2.4本章小结

3 电涡流传感器的硬件电路设计

3.1电源设计

3.2信号发生电路设计

3.3 激励信号处理电路

3.4 检测线圈信号处理电路

3.5 真值转换电路

3.6 A/D转换电路

3.7 LED数码管显示电路

3.8 本章小结

4 电涡流传感器的程序设计

4.1 主程序设计

4.2激励信号产生的程序设计

4.3 信号采集模块

4.4数据处理模块

4.5 LED显示模块

4.6 本章小结

5 系统调试

5.1 电源网络检查

5.2 正弦波发生模块调试

5.3 激励信号处理电路调试

5.4检测线圈信号处理电路调试

5.5真值转换电路调试

5.6 软件程序的编写与调试

5.7 系统整体调试及结果分析

5.8 本章小结

6总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献