基于電感傳感器的鋼珠直徑分選器設計

2．2 系統(tǒng)框圖設計
根據電感傳感器的工作原理，配合電氣動控制電路，設計檢測電路。該電路分為機械控制和電氣測量兩個電路部分。機械控制部分主要完成電感傳感器的選擇、鋼珠的推動與定位、氣缸和料箱翻板控制功能；電氣測量部分主要完成信號拾取、信號處理和執(zhí)行顯示功能。檢測過程中，可以采用數字示波器進行輸出信號的動態(tài)觀察和測量。鋼珠直徑分選器測控系統(tǒng)電路原理框圖如圖5所示。

2．3 工作原理
2．3．1 機械控制電路
當氣缸進氣口A有0．8 MPa的高壓進氣時，氣缸前室殘留氣體由B口排除，活塞自左向右推行，將放料口的鋼珠推向電感傳感器的下方，供其拾取信號。檢測過程中，活塞將受到電磁閥驅動電路的控制，活塞的出氣口B改為進氣口輸入0．8 MPa的高壓氣，進氣口A改為出氣口排除活塞內的氣體，活塞自動恢復初始狀態(tài)，等待下一次鋼珠的到來。為了精確地計數每個鋼球的尺寸，以9 mm為鋼珠的標準直徑，按1 μm差值為單位劃分-3、-2、-1、0、1、2、3 μm、次品8個等級，對應8個收料箱，每個收料箱上端的翻板都是可控制的活動板，由8個與之一一對應的電磁鐵驅動電路控制，最后通過計數裝置將每個尺寸鋼球的統(tǒng)計結果反饋給計算機并顯示出來。
2．3．2 電氣測量電路
1)信號拾取模塊
本例中，考慮到1 μm數量級的檢測精度比較高，檢測傳感器的選擇是否得當對最后的結果影響很大，選擇合適的傳感器可以將干擾減少到最少。所以采用AD698高精度線性差動式電感傳感器(LVDT：Linear Variable Differential Transformer)為信號拾取電路，以磁芯的機械位移為輸入，交流電壓信號為輸出，該電壓與磁芯位置成正比。傳感器初級線圈由外部參考正弦波信號源激勵，兩個次級線圈反向串聯(lián)，磁芯的移動可改變初級線圈之間的耦合磁通，從而產生兩個幅值不同的交流電壓信號，以滿足后續(xù)電路的信號要求。
2)信號處理模塊
由相敏檢波電路、標準信號設置電路、電壓比較放大電路和電磁驅動電路組成。以相敏檢波電路為核心，完成鑒別調制信號相位和選頻功能，如圖6所示。

①相敏檢波電路
電路組成：4個性能一致的整流二極管VD1～VD4串聯(lián)成一個閉合的電橋，4個節(jié)點a、b、c、d分別接在變壓器T1、T2的次級線圈上，輸入信號uyi與檢波器的參考電壓uyo分別經過T1、T2夾在電橋的兩個對角，電橋中電阻R1～R4為限流電阻，阻值都為R，起保護所在橋臂二極管的作用。u0>>uyi=u1+u2，且與uyi同頻，以保證準確控制4個二極管的導通狀態(tài)。
②工作原理：當銜鐵在零點(中點)以上移動，即位移x(t)>0時，uyi與uyo同頻同相。
當uyi與uyo都是正半周時，T1的次級線圈輸出電壓u1為上正下負，根據同名端標識，u2也為上正下負；T2的次級線圈輸出電壓u01為左正右負，根據同名端標識，u02也為左正右負。根據電路分析原理可知，各級變壓器的次級輸出為：