专利名称：高精度双联差动电位器反馈电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动化仪表的电子电路，特别涉及一种在自动控制或仪器仪
表电路中尤其是闭环阀门类控制的高精度双联差动电位器反馈电路。
背景技术：
在自动控制或仪器仪表的电路中，尤其是闭环阀门类控制，常遇到位置反馈的采 集问题。目前市面上绝大多数的阀门定位器仍然采用普通电位器作为反馈回路，少数使用 光电编码器作为反馈回路；在使用普通电位器时经常会出现电位器的磨损、电位器的非线 性，从而电位器的精度受到影响，整体降低仪表的精度和控制效果，常用阀门定位器的反馈 回路。如图2所示，电位器通过RC滤波处理直接通过运放的跟随进入单片机的A/D采集电 路，在电位器保证线性的情况下，该电路可以做到线性控制，但现场的工矿环境恶劣，经常 会有工频或其他电场的干扰，不可避免影响电位器的精度和线性度，但该电路不存在必要 的抗干扰以及提高精度的措施，属于较普通较大众的电路。要提高定位器的精度只有从软 件入手。软件方面加入必要的滤波处理或线性化等措施，可以提高一定的控制精度，但由于 硬件的限制，不会从根本上提高定位器的精度和控制稳定性。
发明内容鉴于现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种采用双联差动电位器结构，并 采用二阶RC滤波，有效提高采集的精度，通过差动运算放大器进入单片机的A/D采集的高 精度双联差动电位器反馈电路。 本实用新型为实现上述目的，所采取的技术方案是，一种高精度双联差动电位器 反馈电路，其特征在于包括电位器RS1、 RS2、电阻RC1、 RC2、 RC3、 RC4、 Rl、 R2、 R3、 R4、电容 Cl、 C2、 C3、 C4、差动运算放大器U1B，所述电位器RS1、 RS2 —端接VCC，另一端接地，电位器 RS1的中心抽头接电阻RC3 —端，电阻RC3另一端接电容C3和电阻RC4的一端，电阻RC4的 另一端接电容C4和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电阻R4—端和差动运算放大器U1B 的6脚反向输入端，其中电容C3、C4、电阻R4的另一端分别接地，电位器RS2的中心抽头接 电阻RC1 —端，电阻RC1的另一端接电容Cl和电阻RC2的一端，电阻RC2另一端接电容C2 和电阻Rl —端，电阻Rl另一端接电阻R3 —端和差动运算放大器U1B的5脚正输入端，电 阻R3另一端接运放电路U1B7脚输出端，电容Cl、 C2另一端分别接地。 本实用新型的有益效果是采用双联差动电位器的设计，在不增加系统成本的情 况下(不采用光电编码器)同样可以提高系统的精度，并且是2倍的提高，目前大多数的定 位器的精度都在1%内，而本实用新型的设计会使定位器的精度直接提高到0. 5%，可靠性 高、抗干扰能力更强；应用EPA阀门定位器中，效果明显，能满足实时高精度的要求。
图1为本实用新型电路图并作为摘要附图。
3[0007] 图2为现有技术的阀门定位器的反馈回路图。
具体实施方式
如图1所示，高精度双联差动电位器反馈电路，包括电位器RS1、 RS2、电阻RC1、 RC2、 RC3、 RC4、 Rl 、 R2、 R3、 R4)、电容CI 、 C2、 C3、 C4、差动运算放大器U1B，在两个方向安装阀 位反馈电位器RS1、RS2，在阀门转动时会带动一个电位器RS1正向转动，一个电位器RS2反 向转动，vcc由系统提供，或由A/D内部产生，电位器Rsl的一端接vcc，另一端接系统地，同 样，电阻Rs2的一端接vcc，另一端接系统地，电位器RS1的中心抽头接电阻RC3 —端，电阻 RC3另一端接电容C3和电阻RC4的一端，电阻RC4的另一端接电容C4和电阻R2的一端， 电阻R2的另一端接电阻R4 —端和差动运算放大器U1B的6脚反向输入端，其电容C3、C4、 电阻R4的另一端分别接系统地，电位器RS2的中心抽头接电阻RC1 —端，电阻RC1的另一 端接电容Cl和电阻RC2的一端，电阻RC2另一端接电容C2和电阻Rl —端，电阻Rl另一端 接电阻R3 —端和差动运算放大器U1B的5脚正输入端，电阻R3另一端接运放电路U1B的 7脚输出端及单片机的A/D采集入口，电容C1、C2另一端分别接系统地，由此组成双联差动 反馈电位器反馈放大电路。 在差动放大电路设计中，为补偿偏置电流以及漂移的影响，应使"^-:，为使共
及3 及4
/ 2 / 4
模增益为零，应做l + ^f)X(^^^j)-^"-0,由上面两式推导出外部电阻关系为R1 =
R3， R2 = R4，闭环增益《/ = 777 =:，电路等效输入电阻Rsrd = 2R1，差动型电路具有减
t/i 及l
法运算功能，缺点是输入阻抗低，共模抑制比不高，所以选用了 Aid和Kcmr较大的集成运 放。 差动放大电路检测该变化并送入A/D采集，值得一提的是该电路会使电位器的变 化量增大一倍，这样加大了变化范围，相应的精度会提高一倍；而由RC电路组成的二阶滤 波电路滤除系统的干扰，提高抗干扰能力； 将两个同样类型的电位器以相反方向安装与同一个运动轴上，电位器的变化向两
个方向各变化相同的量。 电路的输出计算公式如下
Pec Fee 及3 "0-(二xMl +上xM2)X7，因为Rsl等于Rs2， Akl等于Ak2， H i s2 及l
Kce 及3 Fcc上述公式为C/0-:x2xAA:x;,R3等于Rl，(/0 = :x2A* ，公式2很明显，
/tsl 及l 及sl
阻值的变化增大了一倍； 比如一个转动了 1K，而另一个同样也转动1K，差值就变成了 2K，比安装一个时明 显提高了一倍的变化量，在后面的滤波电路中采用二阶RC滤波，有效地去除了毛剌和现场 的电场干扰情况，以27L2组成的差动放大电路既实现了信号的隔离也实现了信号的放大， 放大输出进入单片机的A/D转换。 工作原理采用了双联差动电位器的位置反馈电路，将两个相同的反馈电位器以 相反的方向连接与阀门位置轴上，这样当阀门位置变化时，一个电位器顺时针转动，另一个电位器相反方向转动，电位器的差值比只安装一个时增大一倍，所以A/D采集的精度会提
咼"~~"倍。
权利要求一种高精度双联差动电位器反馈电路，其特征在于包括电位器RS1、RS2、电阻RC1、RC2、RC3、RC4、R1、R2、R3、R4、电容C1、C2、C3、C4、差动运算放大器U1B，所述电位器RS1、RS2一端接VCC，另一端接地，电位器RS1的中心抽头接电阻RC3一端，电阻RC3另一端接电容C3和电阻RC4的一端，电阻RC4的另一端接电容C4和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电阻R4一端和差动运算放大器U1B的6脚反向输入端，其中电容C3、C4、电阻R4的另一端分别接地，电位器RS2的中心抽头接电阻RC1一端，电阻RC1的另一端接电容C1和电阻RC2的一端，电阻RC2另一端接电容C2和电阻R1一端，电阻R1另一端接电阻R3一端和差动运算放大器U1B的5脚正输入端，电阻R3另一端接运放电路U1B7脚输出端，电容C1、C2另一端分别接地。
专利摘要本实用新型涉及一种高精度双联差动电位器反馈电路，该电路电位器RS1、RS2一端接VCC，另一端接地，电位器RS1的中心抽头通过电阻RC3分别接电容C3和电阻RC4的一端，电阻RC4的另一端接电容C4和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电阻R4一端和差动运算放大器U1B的6脚反向输入端，其中电容C3、C4、电阻R4的另一端分别接地，电位器RS2的中心抽头接通过电阻RC1分别接电容C1和电阻RC2的一端，电阻RC2另一端接电容C2和电阻R1一端，电阻R1另一端接电阻R3一端和差动运算放大器U1B的5脚正输入端，电阻R3另一端接运放电路U1B7脚输出端，电容C1、C2另一端分别接地。采用该设计会使定位器的精度直接提高到0.5％，可靠性高、抗干扰能力更强；应用EPA阀门定位器中，效果明显，能满足实时高精度的要求。
文档编号H03H11/12GK201467080SQ20092009832
公开日2010年5月12日 申请日期2009年8月14日 优先权日2009年8月14日
发明者杨彬, 王文亮, 王芸, 石成华, 赵洋, 高明璋 申请人:中环天仪股份有限公司