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数控火焰切割机自动调高系统中微电容 检测技术研究 邹爱成，陈宗恒，赵家政 (中国地质大学研究生院，湖北武汉430074) 摘要：分析了数控火焰切割机对自动调高系统的要求，设计了一种适合数控火焰切割机电容式自动 调高系统的微电容检测电路，通过理论和实验结果的分析，所设计电路有很好的抑制杂散电容 的能力和噪声抑制能力，检测精度高，很好的满足了要求。 关键词：数控火焰切割机；自动调高系统 中图分类号：TP274 文献标识码：B 文章编号：1009-0134(2007)01-0040-02 0引言 1．2正弦波发生电路 微电容检测电路要求精密的正弦波激励信号， 在工业制造领域广泛使用到数控火焰切割机。 为了提高切割的质量，减少废料的产生，需要切割 2206为核心的正弦波发生电路，电路如图2所示。 机的割嘴和待加工的钢板(待加工材料)之间的距 此电路可以在引脚2输出稳定的正弦波激励信号， 离在切割机工作的过程中始终保持在设定的数值。 R2用于调节输出正弦波信号的幅值大小，其误差范 而数控火焰切割机由于其割嘴的温度相当高，不能 围为±1％，R7调节输出正弦波信号的频率，频率 用普通的传感器，因此需自行设计高度传感器装置。 一种可行的方法是在和割嘴等高的平面内放置 度，因此可以很好的满足本系统的要求。 一钢制的平面感应环(可以耐高温)，感应环和钢板 之间就构成了一电容(Cx)，电容的大小与感应环和 Vm=3V，o)c=2，r*104。 钢板之间的高度(dx)之间的关系为Cx=eS／dx(￡ 为割嘴和钢板之间的介电常数，S为平面感应环的 1．3运算放大电路 面积)，通过检测此电容的值就可以计算出高度。但 运算放大电路如图3所示。本电路有如下几个 是由于此电容的值很小(几pF一几十pF)，而且存特点： 在线电容等很多干扰，因此如果不采取特殊的措施 就很难检测到电容的变化。本文设计了一种针对此 “T型”网络大阻值电阻，可以获得很大的阻值从而 微小电容的检测电路。 降低输出端的噪声电压，其等效电阻为： 1微电容检测电路设计 3M以上的电阻Rf,女fl果用单个的电阻来代替“T型” 1．1电路的总体框图 网络电阻，则会在U2的数尺端产生大约0．4mV的 微电容检测电路的总体框图如图1所示。首先 由正弦波发生电路产生正弦激励源信号V1。然后此 信号通过运算放大电路输出正弦波信号V2，其频率 和Vl相等，而幅值正比于割嘴和钢板之间的距离。 V2通过相敏检波电路就可以输出和正弦波幅值相等 的直流电压Vout。通过检测Vout的大小，再通过相 应的计算即可获得割和钢板之间的距离。 l正弦波发生电路l—!!剑运算放大电路l∑!叫相敏检波电路I兰!o 图2正弦波发生电路 图1总体框图 收稿日期：2006．07，07 作者简介：邹爱成，中国地质大学研究生院。 r—————————————————————一 [401第29卷第1期2007—01 万方数据 图5相敏检波电路