专利名称：位移传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种位移传感器，特别涉及一种适用于检测部件位置的位移传感器。
图1为已有技术的位移传感器的原理结构图，其中位移传感器的绕线管1上绕有两个线圈2和3，磁性材料制成的磁芯4与绕线管1中的部件联动。
图2为已有技术位移传感器的电路图，其中电阻器R1和R2的阻值相同，由外部施加交流电源AC以改变磁芯2和3上线圈的电感Z1和Z2。
也就是说，当磁芯4由于部件带动而发生位置变化时，会产生一个与磁芯4位置变化成比例的输出电压(e0)；若将磁芯4置于绕线管1的中心位置，由于两个线圈2和3的电感Z1和Z2相同，使输出电压(e0)为零(“0”)，则可对部件位移进行检测。
然而，已有技术的位移传感器存在以下问题由于必需采用阻值相等的两个电阻器，当负载端阻抗较低时，就要采用低阻值的电阻器，从而易引起零点漂移。因此，需要采用高阻值的精密电阻器。
此外还有一个问题，为了提高位移传感器的精确度要采用较高电压的交流电源，这样电阻器上的热损耗高，造成不必要的功率消耗。
本发明的目的就是了为解决上述问题。其目的之一是提供一种不依赖于电阻器从而可避免不必要的功率损耗并适于检测部件位移的位移传感器。
本发明另外一个目的是提供一种可使被检位移具有线性特征且不依赖外在信号处理装置的位移传感器，从而可以高精度地检测部件位移。
按本发明的上述目的，在此提供了一种用于检测部件位置的位移传感器，该传感器包括一个由磁性材料制成且与部件联动的磁芯；
一个在外边包围着磁芯的绕线管；绕在绕线管上的第一线圈和第二线圈；以及一个根据第一和第二线圈感生电压检测磁芯位置变化的信号处理单元，该信号处理单元包括一个用于对第一线圈感生电压进行全波整流的第一全波整流器；一个用于对第二线圈感生电压进行全波整流的第二全波整流器；一个用于对第一和第二全波整流器全波整流后的电压差进行放大的差动放大器；以及一个用于过滤差动放大器输出信号中高频分量的滤波单元。
为了更全面地了解本发明的目标和特点，应参阅附图阅读以下对本发明的详细描述，其中图1为已有技术位移传感器的原理结构图；图2为已有技术位移传感器的电路图；图3为本发明的位移传感器的原理结构图；图4为本发明的位移传感器的电路图；图5为图4中全波整流器的电路图；图6为图4中差动放大器的电路图；图7为图4中滤波单元和峰值检测单元的电路图；图8为说明按照本发明的位移传感器的位移检测结果的曲线图。
现参照附图详述本发明的最佳实施例。
图3为本发明的位移传感器的原理结构图，图4为本发明的位移传感器的电路图，其中位移传感器包括由磁性材料制成并与部件联动的磁芯10，在外包围着磁芯10的绕线管11，对称绕在绕线管11上端和下端的第一线圈12和第二线圈13，以及根据第一和第二线圈12和13上感生电压检测磁芯10位置变化的信号处理单元20。
信号处理单元20包括用于对第一线圈12感生电压进行全波整流的第一全波整流器21，用于对第二线圈13上感生电压进行全波整流的第二全波整流器22，用于对第一和第二全波整流器21和22全波整流后电压差进行放大的差动放大器23，用于过滤差动放大器23输出信号中高频分量的滤波单元24，用于检测由滤波单元24输出并送至微型计算机30的信号最大值和最小值的峰值检测单元25。
如图5所示，第一和第二全波整流器21和22由多个电阻器R1-R7、二极管D1和D2、电容器C1及运算放大器(OP)U1和U2组成；如图6所示，差动放大器包括多个电阻器R8-R11及Y一个运算放大器U1组成。
此外，如图7所示，滤波单元24由多个电阻器R12-R14、电容器C2及运算放大器U3组成；峰值检测单元25包括二极管D3和D4及电容器C3和C4。
现详述按本发明如此结构的位移传感器的工作情况。
当频率为2千赫兹(KHz)的外在交流电源AC向第一和第二线圈12和13供电且磁芯10的位置由于部件位置变化而产生变化时，在第一和第二线圈12和13上将产生与磁芯10位置变化成比例的感生电压，第一和第二全波整流器21和22对感生在第一和第二线圈12和13上的电压分别进行全波整流并将结果输出至差动放大器23。
此外，差动放大器23对经第一和第二全波整流器21和22全波整流的电压差进行放大并将结果输出给滤波单元24。
依据磁芯10位置变化的情况，由差动放大器23输出的信号大小相应变化，当磁芯10处于绕线管11中央时的输出为“0”V，当磁芯10位于绕线管11的上部时输出为“+”V，当磁芯10位于绕线管11的下部时输出为“-”V。
滤波单元24将差动放大器23输出信号中的高频分量滤掉，并将结果输出给峰值检测单元25。
也就是说，为了使微型计算机30能根据差动放大器23的输出信号检测出部件的位置变化，应除去差动放大器23输出信号中的高频分量。
结果，由滤波单元24输出的是与部件位置成比例的电压信号，且由滤波单元24输出的电压信号在很宽的范围内具有线性特征，如图8所示。
此外，在很多应用场合部件的最高位置和最低位置比中间位置而言更需要进行检测，因而仅需对预期值进行检测。峰值检测单元25对滤波单元24输出信号的最大值和最小值进行检测并将其输入到微型计算机30，从而可满足上述要求。
换句话说，峰值检测器25即使在部件实际位置改变的情况下也可维持其最大和最小值，从而微型计算机30可在预期时间读取和利用这个最大和最小值。
由上述显然可见本发明位移传感器所具有的优点，即不采用电阻器也可检测部件的位置变化，从而避免了不必要的功率损耗。另外一项优点是，在不依赖于采用外在分离的信号处理装置的情况下使检测出的位置变化信号具有线性特征，从而能以很高精确度检测部件的位置变化。
权利要求
1.一种用于检测部件位置的位移传感器，其特征在于，该传感器包括一个由磁性材料制成且与部件联动的磁芯；一个在外边包围着所述磁芯的绕线管；绕在所述绕线管上的第一和第二线圈；以及一个根据在所述第一和第二线圈上感生电压检测所述磁芯位置变化的信号处理单元。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，该信号处理单元包括一个用于对所述第一线圈感生电压进行全波整流的第一全波整流器；一个用于对所述第二线圈感生电压进行全波整流的第二全波整流器；一个对所述第一和第二全波整流器全波整流后电压差进行放大的差动放大器；以及一个对所述差动放大器输出信号中高频分量进行滤除的滤波单元。
3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述信号处理单元还包括一个用于检测所述滤波单元输出信号最大值和最小值的峰值检测单元。
全文摘要
一种位移传感器包括:一个同部件联动的磁性材料制成的磁芯,在外边包围着磁芯的绕线管,绕在绕线管上的第一和第二线圈,以及根据第一和第二线圈上感生电压检测磁芯位置变化的信号处理单元。该传感器可在不采用电阻器的情况下检测部件的位置变化,从而避免不必要的功率损耗,并且在不依赖外部分离的信号处理装置的情况下,可使位置变化检测信号具有线性特征,从而能以很高精确度检测部件的位置变化。
文档编号G01B7/04GK1243240SQ9910984
公开日2000年2月2日 申请日期1999年7月16日 优先权日1999年7月16日
发明者李宣雨 申请人:三星电子株式会社