专利名称：弹簧线圈传感器的a—d转换电路装置的制作方法
技术领域：
本发明属检测仪器仪表技术，具体说它涉及弹簧线圈传感器的A-D转换电路装置。
本申请人在发明专利《一种弹簧敏感元件的转换方法》专利号ZL00106632.3和实用新型专利《一种弹簧传感器》专利号ZL00251500.8中公开的弹簧线圈传感器技术是将弹簧线圈敏感元件感受到的各种被测物理量的变化转换为相应的模拟电压输出，但该模拟电压不是与被测物理量成线性关系，且要变成数字信号，还需进行A-D转换，之后还需进行线性修正，实际应用不方便，有必要寻找一种不需修正就可输出线性数字量的电路，以满足实际使用的需要。
本发明的目的就是在上述发明专利《一种弹簧敏感元件的转换方法》和实用新型专利《一种弹簧传感器》输出模拟电压基础上提供一种弹簧线圈传感器的A-D转换电路装置，该装置能将模拟电压不加修正直接转换为线性数字量。
本发明弹簧线圈传感器的A-D转换电路装置的目的是通过以下方案来实现的，该装置由电压锁定环路组成，该环路具有一个由脉冲信号源(1)、弹簧电感线圈构成的微分电路(2)、积分网络(3)、直流电压放大器(4)构成的传感器模拟电压支路，该支路的输出端接电压比较器(5)的一个比较输入端，脉冲信号触发微分电路产生的微分波形的正半周经积分网络(3)积分后再经直流放大器(4)放大提供给电压比较器(5)。
一个电压比较器电路，由电压比较器(5)和滤波网络(6)构成，它的另一个比较输入端接参考比较电压，电压比较器的输出端通过滤波网络(6)接脉冲信号源(7)，它把传感器模拟电压支路的电压与参考比较电压进行比较后输出反映压差的控制信号。
一个脉冲信号源(7)，它的输入端接电压比较器电路的输出端，脉冲信号源产生的脉冲信号受控于电压比较电路的压差控制信号，其特征在于还具有一个参考比较电压支路，该支路由同步电路(8)、单脉冲形成电路(9)、积分网络(10)、直流电压放大器(11)构成，该支路的输出端接电压比较器(5)的另一个比较输入端，同步电路(8)的一个输入端接脉冲信号源(7)输出端，同步电路(8)的另一个输入端接脉冲信号源(1)的输出端；同步电路产生的脉冲信号触发单脉冲形成电路(9)产生单脉冲波形经积分网络(10)积分后再经直流放大器(11)放大后作为参考比较电压提供给电压比较器(5)另一个输入端。
为达上述目的其特点在于脉冲信号源(1)由IC6集成电路CD4060晶体振荡器构成，微分电路(2)由弹簧电感线圈LX、电阻R1、R2、三极管G1、G2构成，积分网络(3)由电阻R3、电容C1构成，直流电压放大器(4)由IC1集成电路运算放大器324的8、9、10脚和电阻R4、R5构成；电压比较器(5)由IC2集成电路319的4、5、12脚构成；脉冲信号源(7)由IC3集成电路CD4046压控振荡器构成；同步电路(8)由IC4集成电路CD4013构成；单脉冲形成电路(9)由IC5集成电路CD4013构成，CD4013的3脚接同步电路(8)的输出端1脚，输出端脚13、14脚的连接点接构成积分网络(10)的R7、C3，11脚接脉冲信号源(1)IC6集成电路CD4060晶体振荡器的输出端，脚6、8、10接地，脚1、9相连接，直流电压放大器(11)由IC1集成电路运算放大器324的1、2、3脚和电阻R8、R9构成。
IC6集成电路CD4060晶体振荡器的输出接三极管G1的基极、IC4集成电路CD4013的3脚、IC5集成电路CD4013的11脚的共接点，G1、G2产生的微分波形经R3、C1积分后再经IC1集成电路运算放大器324的8、9、10脚和电阻R4、R5构成的直流放大器放大后送入IC2集成电路319的4、5、12脚构成的电压比较器的正输入端4脚。
由同步电路IC4输出的脉冲信号触发IC5单脉冲形成电路产生的单脉冲波形经积分网络R7、C3积分后再经IC1集成电路324的1、2、3脚构成的直流电压放大器(4)放大后送入电压比较器(5)的负输入端5脚。电压比较器电路输出端R6、C2滤波网络接压控振荡器输入端CD4060的9脚，压控振荡器的输出端接IC4集成电路CD4013的5脚。
作为本发明的另一实施方案其特点在于所述脉冲信号源(1)由IC3集成电路CD4046压控振荡器构成，其输出端接G1基极、IC4集成电路CD4013的3脚、IC5集成电路CD4013的11脚的共接点，输入端接电压比较器电路输出端R6、C2滤波网络，脉冲信号源(7)由IC6集成电路CD4060晶体振荡器构成，其输出端接IC4集成电路CD4013的5脚。
由于将弹簧线圈传感器的弹簧线圈强度的变化直接转换成不用修正就成线性关系的数字量，电路集成后使弹簧线圈传感器的结构简单到仅由一根弹簧和一块集成电路组成，降低了成本，减小了体积，提高了可靠性，弹簧线圈传感器作为机—电转换的新型器件进入了实用阶段。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明弹簧线圈传感器的A-D转换电路装置原理图。
图2为本发明实施例原理图。
图3为本发明另一实施例原理图。
脉冲信号源(1)由IC6集成电路CD4060晶体振荡器构成，微分电路(2)由弹簧电感线圈LX、电阻R1、R2、三极管G1、G2构成，积分网络(3)由电阻R3、电容C1构成，直流电压放大器(4)由IC1集成电路运算放大器324的8、9、10脚和电阻R4、R5构成；电压比较器(5)由IC2集成电路319的4、5、12脚构成；脉冲信号源(7)由IC3集成电路CD4046压控振荡器构成；同步电路(8)由IC4集成电路CD4013构成；单脉冲形成电路(9)由IC5集成电路CD4013构成，CD4013的3脚接同步电路(8)的输出端1脚，输出端脚13、14脚的连接点接构成积分网络(10)的R7、C3，11脚接脉冲信号源(1)IC6集成电路CD4060晶体振荡器的输出端，脚6、8、接地，脚1、9相连接，直流电压放大器(11)由IC1集成电路运算放大器324的1、2、3脚和电阻R8、R9构成；IC6集成电路CD4060晶体振荡器的输出接三极管G1的基极、IC4集成电路CD4013的3脚、IC5集成电路CD4013的11脚的共接点，G1、G2产生的微分波形经R3、C1积分后再经IC1集成电路运算放大器324的8、9、10脚和电阻R4、R5构成的直流放大器放大后送入IC2集成电路319的4、5、12脚构成的电压比较器的正输入端4脚。
由同步电路IC4输出的脉冲信号触发IC5单脉冲形成电路产生的单脉冲波形经积分网络R7、C3积分后再经IC1集成电路324的1、2、3脚构成的直流电压放大器(4)放大后送入电压比较器(5)的负输入端5脚。电压比较器电路输出端R6、C2滤波网络接压控振荡器输入端CD4060的9脚，压控振荡器的输出端接IC4集成电路CD4013的5脚。电压比较器将其输入的两个支路的电压进行比较，比较结果由电压比较器(5)输出。通过滤波网络(6)R6、C2控制由IC3集成电路CD4046构成的压控振荡器(7)的振荡频率，使电压比较器(5)两输入端电压相等，电压锁定环路处于平衡状态。同步电路输出的脉冲信号周期与被测物理量的变化成线性关系，通过测量同步电路输出脉冲信号周期达到测量被测物理量的目的，如图2所示。
另一实施方案与上述实施方案不同之处在于脉冲信号源(1)(晶体振荡器)和脉冲信号源(7)(压控振荡器)的位置互换，单脉冲信号的宽度为压控振荡器振荡频率周期，是可变的。压控振荡器振荡频率与同步电路输出的脉冲频率之比与被测物理量成线性关系，如图3所示。
权利要求
1.弹簧线圈传感器的A-D转换电路装置由电压锁定环路组成，该电压锁定环路具有一个由脉冲信号源(1)、弹簧电感线圈构成的微分电路(2)、积分网络(3)、直流电压放大器(4)构成的传感器模拟电压支路，该支路的输出端接电压比较器(5)的一个比较输入端，脉冲信号触发微分电路产生的微分波形的正半周经积分网络(3)积分后再经直流放大器(4)放大提供给电压比较器(5)；一个电压比较器电路，由电压比较器(5)和滤波网络(6)构成，它的另一个比较输入端接参考比较电压，电压比较器的输出端通过滤波网络(6)接脉冲信号源(7)，它把传感器模拟电压支路的电压与参考比较电压进行比较后输出反映压差的控制信号；一个脉冲信号源(7)，它的输入端接电压比较器电路的输出端，脉冲信号源产生的脉冲信号受控于电压比较电路的压差控制信号，其特征在于还具有一个参考比较电压支路，该支路由同步电路(8)、单脉冲形成电路(9)、积分网络(10)、直流电压放大器(11)构成，该支路的输出端接电压比较器(5)的另一个比较输入端，同步电路(8)的一个输入端接脉冲信号源(7)输出端，同步电路(8)的另一个输入端接脉冲信号源(1)的输出端；同步电路产生的脉冲信号触发单脉冲形成电路(9)产生单脉冲波形经积分网络(10)积分后再经直流放大器(11)放大后作为参考比较电压提供给电压比较器(5)另一个输入端。
2.按照权利要求1所述的弹簧线圈传感器的A-D转换电路装置其特征在于脉冲信号源(1)由IC6集成电路CD4060晶体振荡器构成，微分电路(2)由弹簧电感线圈LX、电阻R1、R2、三极管G1、G2构成，积分网络(3)由电阻R3、电容C1构成，直流电压放大器(4)由IC1集成电路运算放大器324的8、9、10脚和电阻R4、R5构成；电压比较器(5)由IC2集成电路319的4、5、12脚构成；脉冲信号源(7)由IC3集成电路CD4046压控振荡器构成；同步电路(8)由IC4集成电路CD4013构成；单脉冲形成电路(9)由IC5集成电路CD4013构成，CD4013的3脚接同步电路(8)的输出端1脚，输出端脚13、14脚的连接点接构成积分网络(10)的R7、C3，11脚接脉冲信号源(1)IC6集成电路CD4060晶体振荡器的输出端，脚6、8、10接地，脚1、9相连接，直流电压放大器(11)由IC1集成电路运算放大器324的1、2、3脚和电阻R8、R9构成；IC6集成电路CD4060晶体振荡器的输出接三极管G1的基极、IC4集成电路CD4013的3脚、IC5集成电路CD4013的11脚的共接点，G1、G2产生的微分波形经R3、C1积分后再经IC1集成电路运算放大器324的8、9、10脚和电阻R4、R5构成的直流放大器放大后送入IC2集成电路319的4、5、12脚构成的电压比较器的正输入端4脚；由同步电路IC4输出的脉冲信号触发IC5单脉冲形成电路产生的单脉冲波形经积分网络R7、C3积分后再经IC1集成电路324的1、2、3脚构成的直流电压放大器(4)放大后送入电压比较器(5)的负输入端5脚；电压比较器电路输出端R6、C2滤波网络接压控振荡器输入端CD4060的9脚，压控振荡器的输出端接IC4集成电路CD4013的5脚。
3.按照权利要求1或2所述的弹簧线圈传感器的A-D转换电路装置其特征在于脉冲信号源(1)由IC3集成电路CD4046压控振荡器构成，其输出端接G1基极、IC4集成电路CD4013的3脚、IC5集成电路CD4013的11脚的共接点，输入端接电压比较器电路输出端R6、C2滤波网络，脉冲信号源(7)由IC6集成电路CD4060晶体振荡器构成，其输出端接IC4集成电路CD4013的5脚。
全文摘要
本发明公开了一种弹簧线圈传感器的A－D转换电路装置，该电路装置采用电压锁定环路方法，将弹簧线圈传感器所感受到的被测物理量不加修正直接转换成线性数字量。电路集成后使弹簧线圈传感器的结构简单到仅由一根弹簧和一块集成电路组成，降低了成本，减小了体积，提高了可靠性，弹簧线圈传感器作为机—电转换的新型器件更为实用。
文档编号G01D5/12GK1614357SQ20041009774
公开日2005年5月11日 申请日期2004年11月27日 优先权日2004年11月27日
发明者陈万元 申请人:陈万元