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AD598数据手册(部分翻译)
AD598数据手册
工作原理
LVDT与AD598连接的框图如图5所示。LVDT是一种机电换能器,它的输入为磁芯机械位移,而输出为一对与磁芯位移成比例的AC电压信号。
图5AD598功能框图
该换能器由一个初级绕组和两个次级绕组构成。初级绕组可以通过一个外部正弦波参考源进行激励;两个次级绕组串联,可动磁芯在初级和次级绕组间实现磁通耦合。
AD598为LVDT次级提供激励源,检测LVDT次级绕组输出电压,并提供一个与可动磁性位置成比例的DC输出电压。AD598由正弦波振荡器、用来驱动LVDT初级绕组的功率放大器、用来确定LVDT两个次级绕组输出电压之差与和的比例关系的解码器、滤波器和输出放大器组成。
该振荡器有一个输出三角波的多谐振荡器构成,该三角波驱动一个正弦波成形器后输出一个低失真的正弦波,该正弦波的频率仅由一个电容决定,且正弦波的频率的范围为20Hz~20KHz,幅度范围范围从2Vrms~24Vrms可调。典型的总谐波失真为-50dB。
LVDT两个次级绕组的输出是一对正弦波的幅度差(VA-VB),它
正比于可动磁芯的位移。前级LVDT调节器同步检测该幅度差并转化为与位置成比例的绝对值电压。该方法是利用初级激励电压作为相位参考来检测输出电压的极性。该方法相关的还有几个问题需要解决,例如:1).提供幅度和频率都恒定的激励信号;2).对LVDT次级到次级相移的补偿;3).对温度和频率漂移的补偿。
AD598消除了所有这些问题。AD598不要求激励信号幅度恒定,因为它得到的是LVDT输出信号的差与和的比值。也不需要恒定的激励频率,因为输入信号被整流,仅对正弦波载波幅度进行处理。对初级激励和LVDT输出间的相移不敏感,因为没有采用同步检波。
根据比例测量原理,AD598要求LVDT次级绕组电压之和相对LVDT行程长度保持恒定。尽管LVDT工厂不说明VA+VB与行程长度之间的关系,经过确认,有一些LVDT不满足该要求,在这种情况下,得到的是非线性的结果。然而,实际上,大多数LVDT满足该要求。
AD598采用的是专用译码电路。参考框图和下图6,采用了一个隐含的模拟计算环路。整流后,信号A和信号B分别与占空比互补的信号d和1-d相乘。这些处理后的信号之差经过积分送给比较器采样。比较器输出定义为原始占空比d,并反馈该占空比到乘法器。
如下图6所示,积分器的输入为(A+B)d-B。因为积分器输入为0时,即:(A+B)d-B=0时,占空比d=B/(A+B)。
产生d=B/(A+B)的输出比较器还控制一个被参考电流驱动的输出放大器。占空比信号d和(1-d)单独与参考电流调制后求和,如图6所示。输出的总电流为IREF×(1–2d)。
由于d=B/(A+B),所以输出电流等于IREF×(A–B)/(A+B)。接着,该输出电流经过滤波后,通过外接电阻R2转换为电压值,即:
VOUT=IREF×A?B
A+B
×R2
图6解码器框图
AD598的连接
AD598很容易连接为双电源或单电源工作方式,如图7和图12所示。下面所示的通用设计过程示范如何针对符合AD598输入/输出标准的LVDT选择AD598合适的外部元件。
利用外部无源元件来设置的参数包括:激励频率和幅度、AD598系统带宽以及比例因子(V/inch)。另外,有一些可选可选参数,如零偏调整、滤波和信号积分需要用附加的外部元件。
设计过程
双电源工作
图7所示是AD598采用±15V双电源时与SchaevitzE100型LVDT的连接图。该设计过程也实用于其它型号LVDT来选择外部元件值。设计步骤依次如下:
图7双电源工作连接图
1.确定LVDT位移测量子系统所要求的机械带宽fSUBSYSTEM。例如,
fSUBSYSTEM=250Hz。
2.选择最小LVDT激励频率,大约为fSUBSYSTEM的10倍。因此,激
励频率为2.5KHz。
3.选择适合在激励频率为2.5KHz时工作的LVDT。作为实例的
SchaevitzE100工作范围为50Hz~10KHz,符合该实例假定的条件。
4.确定LVDT次级绕组电压VA和VB之和。根据生产商的数据手册
所示的典型的驱动电平VPRI(对E100来说VPRI=3Vrms)来激励该LVDT。调节可动磁芯到其中间位置,此时应有VA=VB,测量这两个值并计算出它们的和VA+VB。对E100来说,VA+VB=
2.70Vrms。该结果在随后确定AD598输出电压时要采用。
5.确定LVDT最佳激励电压VEXC。用典型的驱动电平VPRI来激励该
LVDT,调节可动磁芯到其满刻度位置,并测量出次级绕组输出信号最大时的输出电压VSEC。计
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