专利名称：运动部件间的非接触模拟信号传输装置的制作方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，涉及运动部件间的非接触模拟信号传输的装置，可在运动部件间进行非接触模拟信号传输。
背景技术：
部件间的数据传输主要包括能量传输、模拟量传输和数字量传输三类，如果能在部件之间实现这三类信号的非接触传输，部件就可以实现完全非接触工作，避免部件的摩擦损耗，使设备工作更加安全，同时增加设备的工作寿命。关于非接触能量传输问题，中国专利申请《谐振跟踪式非接触供电装置及供电方法》(公开号101834473A)提出了供电装置及方法，解决了非接触电能传输问题，使得无线电能传输成为可能，在大功率能量传输上取得了突破。现有的用于非接触数字量传输的方式主要以无线射频传输和光传输两种技术手段为主，已取得大量的成果并有商业产品问世。现有的用于非接触结构模拟信号传输的方法主要有两种，一种是通过滑环结构，这种结构并没有实现真正的非接触传输；另一种是通过微处理器及AD完成对模拟信号的量化采样，转化为数字信号传输，后经过DA输出模拟信号，这种装置可以实现模拟信号的非接触传输，但是依然存在以下缺陷I、使用了微处理器，面对复杂电磁环境时，容易造成死机的问题，致使传输错误或者中断，可靠性差，而且成本高；2、使用DA输出模拟信号，输出波形有阶梯，不是平滑的模拟信号，造成模拟信号的失真。
发明内容
本发明的目的在于针对现有装置的不足，提出一种结构简单、性能稳定、易于实现的运动部件间的非接触模拟信号传输装置，提高模拟信号传输的精度。为实现上述目的，本发明运动部件间的非接触模拟信号传输装置，其特征在于包括Sigma-delta调制器、两组非接触耦合电容、两组积分器、减法器、可控增益放大器、两个比较器、解调器和RS触发器；所述Sigma-delta调制器，用于对输入的模拟信号A进行调制，输出两路差分的数据流Ip I2，第一路数据流I1经过第一组耦合电容，输出耦合信号通过第一组积分器积分运算后输入到减法器的正输入端；第二路数据流I2经过第二组耦合电容，输出耦合信号通过第二组积分器积分运算后输入到减法器的负输入端；所述减法器，用于完成对两路差分信号的相减运算，输出差值信号给可控增益放大器，可控增益放大器对该差值信号进行调整后，同时输入到正向比较器和负向比较器；所述正向比较器，用于将减法器输出信号中的正向单脉冲信号与设定的正门限电压U1进行比较，在输入信号由0到I的跳变时刻，输出一个方波脉冲给RS触发器，其中U1取值不超过减法器输出的差值信号的正向峰值的二分之一；所述负向比较器，用于将减法器输出信号中的负向单脉冲信号与设定的负门限电压U2进行比较，在输入信号由I到O的跳变时刻，输出一个方波脉冲给RS触发器，其中U2^U1 ；所述RS触发器，用于在上述两个比较器输出的方波脉冲信号的触发下，产生与第一路数据流I1 一致的数据流I8输入到解调器；所述解调器，用于将数据流I8解调成与从Sigma-delta调制器输入的模拟信号&一致的模拟信号上述运动部件间的非接触模拟信号传输装置，其特征在于所述的Sigma-delta调
制器包括一个比较器、一个D触发器、一个振荡器、一个减法器和一个积分器；比较器的正输入端输入模拟信号fo，输出端输出采样信号Itl,该采样信号通过D触发器量化为两路差分数据流I1和I2，分别输出到两组耦合电容，同时第一路数据流I1输入到减法器与基准电压U0=2. 5V相减之后，输出的差值信号通过积分器完成D/A转化，输出的模拟信号f2再反馈到比较器的负输入端，振荡器输出信号输入到D触发器的时钟输入端。上述运动部件间的非接触模拟信号传输装置，其特征在于所述的两组非接触耦合电容均由两个电容极板组成，并安装在外部的两个运动部件A、B上，即第一组非接触耦合电容由两个电容极板H1和H3构成，两个电容极板H1和H3分别安装在外部的部件A和部件B上，沿部件左右滑动；第二组非接触耦合电容由两个电容极板H2和H4构成，两个电容极板H2和H4分别安装在外部的部件A和部件B上，沿部件左右滑动。上述运动部件间的非接触模拟信号传输装置，其特征在于所述的减法器由一个运算放大器V1和四个电阻Rp R2, R3、R4组成，数据流I1通过第三电阻R3输入到运算放大器V1的正输入端，第四电阻R4—端接运算放大器V1的正输入端，另一端接地，基准电压U0 =2. 5V通过第一电阻R1输入到运算放大器V1的负输入端，在运算放大器V1的输出端通过第二电阻R2反馈到运算放大器V1的负输入端，其中四个电阻满足关系式
权利要求
1.一种运动部件间的非接触模拟信号传输装置，其特征在于包括Sigma-delta调制器(101)、两组非接触耦合电容(102AU02B)、两组积分器(103AU03B)、减法器(104)、可控增益放大器(105)、两个比较器(106、107)、解调器(109)和RS触发器(108)； 所述Sigma-delta调制器(101 )，用于对输入的模拟信号&进行调制，输出两路差分的数据流I1U2，第一路数据流I1经过第一组耦合电容(102A)，输出耦合信号通过第一组积分器(103A)积分运算后输入到减法器(104)的正输入端；第二路数据流I2经过第二组耦合电容(102B)，输出耦合信号通过第二组积分器(103B)积分运算后输入到减法器(104)的负输入端; 所述减法器(104)，用于完成对两路差分信号的相减运算，输出差值信号给可控增益放大器(105)，可控增益放大器(105)对该差值信号进行调整后，同时输入到正向比较器(106)和负向比较器(107)； 所述正向比较器(106)，用于将可控增益放大器(105)输出信号中的正向单脉冲信号与设定的正门限电压U1进行比较，在输入信号由0到I的跳变时刻，输出一个方波脉冲给RS触发器，其中U1取值不超过减法器(104)输出的差值信号的正向峰值的二分之一； 所述负向比较器(107)，用于将可控增益放大器(105)输出信号中的负向单脉冲信号与设定的负门限电压U2进行比较，在输入信号由I到0的跳变时刻，输出一个方波脉冲给RS触发器，其中U2=-U1 ； 所述RS触发器(108)，用于在上述两个比较器输出的方波脉冲信号的触发下，产生与第一路数据流I1 一致的数据流I8输入到解调器(109)； 所述解调器(109)，用于将数据流I8解调成与从Sigma-delta调制器(101)输入的模拟信号& 一致的模拟信号f\。
2.根据权利要求I所述的运动部件间的非接触模拟信号传输装置，其特征在于Sigma-delta调制器(101)包括一个比较器(201)、一个D触发器(202)、一个振荡器(203)、一个减法器(204)和一个积分器(205);比较器(201)的正输入端输入模拟信号f。，输出端输出采样信号Itl,该采样信号通过D触发器(202)量化为两路差分数据流I1和I2，分别输出到两组耦合电容(102AU02B)，同时第一路数据流I1输入到减法器(204)与基准电压Utl = 2. 5V相减之后，输出的差值信号通过积分器(205)完成D/A转化，输出的模拟信号4再反馈到比较器(201)的负输入端，振荡器(203)输出信号输入到D触发器(202)的时钟输入端。
3.根据权利要求I所述的运动部件间的非接触模拟信号传输装置，其特征在于两组非接触耦合电容(102AU02B)均由两个电容极板组成，并安装在外部的两个运动部件A、B上，即第一组非接触耦合电容(102A)由两个电容极板H1和H3构成，两个电容极板H1和H3分别安装在外部的部件A和部件B上，沿部件左右滑动；第二组非接触耦合电容(102B)由两个电容极板H2和H4构成，两个电容极板H2和H4分别安装在外部的部件A和部件B上，沿部件左右滑动。
4.根据权利要求I所述的运动部件间的非接触模拟信号传输装置，其特征在于Sigma-delta调制器(101)与两组耦合电容(102A、102B)的连接，和两组耦合电容(102A、102B)与两组积分器(103AU03B)的连接，均采用屏蔽线连接。
5.根据权利要求2所述的运动部件间的非接触模拟信号传输装置，其特征在于减法器(204)由一个运算放大器V1和四个电阻Rp R2, R3、R4组成，数据流I1通过第三电阻R3输入到运算放大器V1的正输入端，第四电阻R4的一端接运算放大器V1的正输入端，另一端接地，基准电压Utl = 2. 5V通过第一电阻R1输入到运算放大器V1的负输入端，在运算放大器V1的输出端通过第二电阻R2反馈到运算放大器V1的负输入端。
6.根据权利要求5所述的运动部件间的非接触模拟信号传输装置，其特征在于四个电阻Rp R2、R3> R4满足如下关系式
全文摘要
本发明公开了一种用于运动部件间的非接触模拟信号传输装置，主要解决现有装置传输模拟信号失真、抗干扰能力差的问题；其包括Sigma-delta调制器(101)、两组耦合电容(102A.102B)、两组积分器(103A.103B)、减法器(104)，可控增益放大器(105)、两个比较器(106.107)、RS触发器(108)及解调器(109)；Sigma-delta调制器对输入信号f0进行调制，输出两路差分数据流，分别输入到两组耦合电容进行耦合，两组积分器、减法器和可控增益放大器构成差分电荷放大器，对数据流进行提取与放大，放大后的数据流通过两个比较器，输出两路方波脉冲到RS触发器，RS触发器在两路方波脉冲的触发下输出最终数据流，解调器对该数据流进行解调，输出与f0一致的模拟信号f1。本发明具有结构简单、性能稳定、信号传输精度高的优点。
文档编号H03K19/00GK102780481SQ201210245520
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月16日 优先权日2012年7月16日
发明者刘彦明, 史军刚, 李小平, 石强, 谢楷, 黎剑兵 申请人:西安电子科技大学