CN205450161U - 一种基于ad698应用的6线制lvdt断线检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于AD698应用的6线制LVDT断线检测电路，提供一个***电路以实现断线检测的功能，保证断线情况下电路能够输出一个正常范围之外的信号，使得信号采集器能够识别到这个错误的信号，并作出相应处理。根据本实用新型，基于AD698应用的LVDT断线检测电路由原边断线检测电路、副边断线检测电路及错误信号发生电路组成。原边断线检测电路采用电流检测，在原边线路上串入电流感应放大器，并对输出信号做半波滤波，通过检测滤波输出电压以确认线路是否断开。由于使用的电流感应放大器是单极性的，AD698输出的原边信号为正弦信号，因此经过CF滤波后的输出信号为半波信号，由于串入的采样电阻RS是一个阻值很小的电阻，为此在后级再加入一个放大电路。

Description

一种基于AD698应用的6线制LVDT断线检测电路

技术领域

本实用新型涉及工业控制领域，尤其涉及一种基于AD698应用的6线制LVDT断线检测电路。

背景技术

目前LVDT测量位移的方法在大型机械***中得到了广泛的运用，当经长时间工作后可能会出现线路老化以致线路断开的情况。不能很好地检测出这种情况的话，会因为电路上的感应电压而继续而产生一个正常范围内的错误结果，影响***工作。

AD698是目前运用较为广泛的一个LVDT信号调理芯片，相较以往的信号调理电路，基于AD698的应用只需要扩展小部分的***电路就能够实现LVDT的信号调理。然而AD698芯片本身并不具有断线检测的功能。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于AD698应用的***扩展电路，以实现对LVDT断线情况的检测。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是AD698芯片本身并不具有断线检测的功能。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于AD698应用的6线制LVDT断线检测电路，包括原边断线检测模块、副边断线检测模块及错误信号发生模块，所述原边断线检测模块包括电流感应放大器、采样电阻RS、滤波电容CF、第一运算放大器OPA和电阻R1、电阻R2、电阻R3，其中采样电阻RS串联接入AD698的原边线路引脚，电流感应放大器的两个输入端跨接于采样电阻RS的两端，电流感应放大器的输出端接滤波电容CF，滤波电容CF的另一端接电阻R1的一端和第一运算放大器OPA的正输入端，电阻R1的另一端接地，第一运算放大器OPA的负输入端接电阻R2和电阻R3的一端，电阻R2的另一端接地，电阻R3的另一端接第一运算放大器的输出端；所述错误信号发生模块包括电阻R5，其中电阻R5的一端接AD698的副边信号输入引脚，电阻R5的另一端加载一个直流电压信号；所述副边断线检测模块包括比较器CMPA、第二运算放大器OPA和电容C1、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9，其中电阻R8的一端接地，电阻R8的另一端接第二运算放大器OPA的正输入端和电阻R6的一端，电阻R6的另一端接输入信号和电容C1的一端，电容C1的另一端接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接第二运算放大器OPA的负输入端，第二运算放大器OPA的输出端接比较器CMPA的负输入端，比较器CMPA的正输入端接AD698的比较参考电压引脚，电阻R9的两端跨接于第二运算放大器OPA的负输入端和输出端。

进一步地，所述电流感应放大器为TI公司的INA195芯片。

进一步地，所述第一运算放大器OPA和第二运算放大器OPA为OPA2277。

进一步地，所述比较器CMPA为LM293。

进一步地，所述采样电阻RS的电阻值为3.9Ω。

进一步地，所述电容CF的电容值为0.1μF。

进一步地，所述电容C1的电容值为1μF。

进一步地，所述电阻R1、R2、R3的电阻值均为20kΩ。

进一步地，所述电阻R5的电阻值为100kΩ。

进一步地，所述电阻R6、R7的电阻值均为5.1kΩ，所述电阻R8、R9的电阻值均为300kΩ。

AD698只需要扩展几个电阻及电容元件即可实现LVDT的信号调理，但由于断线检测功能的缺失，无法满足很多应用场合的需求。为此提出两种方法分别用于检测LVDT原边及副边是否断线。

LVDT的原边由AD698芯片产生一个激励信号，一般情况下是一个正弦信号，原边线路上会有电流流过，在断线情况下，两边引脚依旧存在电压，但断路情况下不会有电流流经。为此检测线路上有无电流即可实现原边的断线检测。在原边线路上串入采样电阻，并经过放大和调理后，即可用于检测。

LVDT的副边上的信号是由原边感应产生的，电流检测的方法也适用于此处，但是LVDT参数的不同可能会造成结果不同，难以采样。为此采用叠加信号的方式检测LVDT副边的断线情况。在AD698的应用中，四线制LVDT与六线制LVDT一样，仅有两个出线与AD698芯片的引脚相连，而这两个引脚都是差分高阻输入，故而只要在一个引脚上附加一个信号，在另外一个引脚上检测信号即可。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的一个较佳实施例的原边断线检测电路图；

图2是本实用新型的一个较佳实施例的副边断线检测电路中需对AD698原应用做出修改的部分电路图；

图3是本实用新型的一个较佳实施例的副边断线检测电路图；

图4是本实用新型的一个较佳实施例的修改的原边断线检测电路图；

图5是现有技术中AD698应用的局部电路原理图；

图6是本实用新型的一个较佳实施例的修改后的AD698应用的局部电路原理图。

具体实施方式

鉴于前述内容中描述的缺陷，本实用新型的目标是为AD698设计提供一个***电路以实现断线检测的功能，以保证断线情况下电路能够输出一个正常范围之外的信号，使得信号采集器能够识别到这个错误的信号，并作出相应处理。根据本实用新型，基于AD698应用的LVDT断线检测电路由原边断线检测电路、副边断线检测电路及错误信号发生电路组成。

所述原边断线检测电路采用电流检测的方法，在原边线路上串入电流感应放大器，并对输出信号做半波滤波，通过检测滤波输出电压以确认线路是否断开。如图1，其中L是原边线圈，RS为串入原边线路上的采样电阻，Sensor为电流感应放大器，此处使用的电流感应放大器可用但不限于使用TI公司的INA195芯片，CF为滤波电容，R1、R2、R3是电路中的电阻，与运算放大器OPA构成放大电路，EXC1与EXC2连接AD698应用中对应的网络，OUT为检测电路的输出信号。由于使用的电流感应放大器是单极性的，AD698输出的原边信号为正弦信号，因此经过CF滤波后的输出信号为半波信号，由于串入线路的采样电阻RS是一个阻值很小的电阻，因此输出信号也可能较小，为此在后级再加入一个放大电路。

如图1所示，输出信号OUT应为一半波信号，已经具备初步的被检测能力，但其幅值、频率等参数具有不定性，为在数字检测方法中能够得到更好的效果，对此在后级加入一个比较器，如图4所示。其中输入信号SIN为图2中的输出信号OUT，VCMP2为比较参考电压，应用中我们选择一个1V左右的电压，右侧输出信号CHK1为输出信号，因在实际应用中数字采样电路的电平无法确定，而该处是开漏输出，所以该信号在检测电路中不做上拉，保持其开漏状态，能够防止后续设计中的输入过压情况发生。

此处CHK1信号在原边正常情况下为一方波信号，占空比略大于50％，其频率根据AD698应用中激励频率而定；而在原边断线情况下，此处无信号产生。后续逻辑设计即可采用脉冲检测的方法来检测LVDT原边的断线情况。

所述副边检测电路采用附加信号检测的方法，在副边的一边叠加一个信号，在另一边检测。AD698芯片的副边四个信号输入引脚都是高阻输入，在其中一个引脚用上拉的方式叠加一个直流电压信号，如图2所示，为副边检测电路中的信号叠加部分。图2中R5为上拉电阻，VOFFSET是所叠加的直流电压信号，该信号的大小根据线路长度这算出衰减后决定。

图3所示为副边检测电路中的检测部分，CMPA为比较器，OPA为运算放大器，C1是滤波电容，IN为电路输入信号，与LVDT的副边的另一端相连接，VCOMP为比较电压，根据实际线路衰减决定，OUT为输出信号。其中C1与R6～R9、OPA组成一个低通滤波器，用于取出叠加在线路上的直流电压信号，当断线发生时，将无法检测到该直流信号，故此判断为断线。

上述电路中，利用CMPA所属出的OUT信号驱动一个三极管，以控制对AD698的OFF1引脚电位的上拉，即可实现对AD698输出电压的修改，以确保在断线情况下输出一个正常范围外的电压。

如图3所示的电路，因叠加的是负电平，在副边未断线的情况下，输出信号OUT为高阻态；而在断线情况下，输出信号OUT为低电平，利用这一特点，对AD698应用电路做出部分修改如图5和图6。

由图5及图6做对比，图5为通常情况下AD698应用的局部电路原理图，图6为修改后的电路原理图，此处修改内容增加三极管Q1、电阻R12及R13。通过前文描述，SIN与图3中的OUT连接，则在断线时三极管Q1导通，OFF1电位被上拉，偏置将上移，AD698的输出电压将被拉到正常范围外，那么通过模拟信号采集电路采集到的电压值既可以用来判断断线情况。

对于以上电路的结果进行检测，即可确定断线状态并作出相应处理。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于AD698应用的6线制LVDT断线检测电路，其特征在于，包括原边断线检测模块、副边断线检测模块及错误信号发生模块，所述原边断线检测模块包括电流感应放大器、采样电阻RS、滤波电容CF、第一运算放大器OPA和电阻R1、电阻R2、电阻R3，其中采样电阻RS串联接入AD698的原边线路引脚，电流感应放大器的两个输入端跨接于采样电阻RS的两端，电流感应放大器的输出端接滤波电容CF，滤波电容CF的另一端接电阻R1的一端和第一运算放大器OPA的正输入端，电阻R1的另一端接地，第一运算放大器OPA的负输入端接电阻R2和电阻R3的一端，电阻R2的另一端接地，电阻R3的另一端接第一运算放大器的输出端；所述错误信号发生模块包括电阻R5，其中电阻R5的一端接AD698的副边信号输入引脚，电阻R5的另一端加载一个直流电压信号；所述副边断线检测模块包括比较器CMPA、第二运算放大器OPA和电容C1、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9，其中电阻R8的一端接地，电阻R8的另一端接第二运算放大器OPA的正输入端和电阻R6的一端，电阻R6的另一端接输入信号和电容C1的一端，电容C1的另一端接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接第二运算放大器OPA的负输入端，第二运算放大器OPA的输出端接比较器CMPA的负输入端，比较器CMPA的正输入端接AD698的比较参考电压引脚，电阻R9的两端跨接于第二运算放大器OPA的负输入端和输出端。

2.如权利要求1所述的基于AD698应用的6线制LVDT断线检测电路，其特征在于，所述电流感应放大器为TI公司的INA195芯片。

3.如权利要求1所述的基于AD698应用的6线制LVDT断线检测电路，其特征在于，所述第一运算放大器OPA和第二运算放大器OPA为OPA2277。

4.如权利要求1所述的基于AD698应用的6线制LVDT断线检测电路，其特征在于，所述比较器CMPA为LM293。

5.如权利要求1所述的基于AD698应用的6线制LVDT断线检测电路，其特征在于，所述采样电阻RS的电阻值为3.9Ω。

6.如权利要求1所述的基于AD698应用的6线制LVDT断线检测电路，其特征在于，所述电容CF的电容值为0.1μF。

7.如权利要求1所述的基于AD698应用的6线制LVDT断线检测电路，其特征在于，所述电容C1的电容值为1μF。

8.如权利要求1所述的基于AD698应用的6线制LVDT断线检测电路，其特征在于，所述电阻R1、R2、R3的电阻值均为20kΩ。

9.如权利要求1所述的基于AD698应用的6线制LVDT断线检测电路，其特征在于，所述电阻R5的电阻值为100kΩ。

10.如权利要求1所述的基于AD698应用的6线制LVDT断线检测电路，其特征在于，所述电阻R6、R7的电阻值均为5.1kΩ，所述电阻R8、R9的电阻值均为300kΩ。