基于電感傳感器的鋼珠直徑分選器設(shè)計(jì)

2．2 系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)
根據(jù)電感傳感器的工作原理，配合電氣動(dòng)控制電路，設(shè)計(jì)檢測(cè)電路。該電路分為機(jī)械控制和電氣測(cè)量?jī)蓚€(gè)電路部分。機(jī)械控制部分主要完成電感傳感器的選擇、鋼珠的推動(dòng)與定位、氣缸和料箱翻板控制功能；電氣測(cè)量部分主要完成信號(hào)拾取、信號(hào)處理和執(zhí)行顯示功能。檢測(cè)過程中，可以采用數(shù)字示波器進(jìn)行輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)觀察和測(cè)量。鋼珠直徑分選器測(cè)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(jī)械控制電路
當(dāng)氣缸進(jìn)氣口A有0．8 MPa的高壓進(jìn)氣時(shí)，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(hào)。檢測(cè)過程中，活塞將受到電磁閥驅(qū)動(dòng)電路的控制，活塞的出氣口B改為進(jìn)氣口輸入0．8 MPa的高壓氣，進(jìn)氣口A改為出氣口排除活塞內(nèi)的氣體，活塞自動(dòng)恢復(fù)初始狀態(tài)，等待下一次鋼珠的到來。為了精確地計(jì)數(shù)每個(gè)鋼球的尺寸，以9 mm為鋼珠的標(biāo)準(zhǔn)直徑，按1 μm差值為單位劃分-3、-2、-1、0、1、2、3 μm、次品8個(gè)等級(jí)，對(duì)應(yīng)8個(gè)收料箱，每個(gè)收料箱上端的翻板都是可控制的活動(dòng)板，由8個(gè)與之一一對(duì)應(yīng)的電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路控制，最后通過計(jì)數(shù)裝置將每個(gè)尺寸鋼球的統(tǒng)計(jì)結(jié)果反饋給計(jì)算機(jī)并顯示出來。
2．3．2 電氣測(cè)量電路
1)信號(hào)拾取模塊
本例中，考慮到1 μm數(shù)量級(jí)的檢測(cè)精度比較高，檢測(cè)傳感器的選擇是否得當(dāng)對(duì)最后的結(jié)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(dòng)式電感傳感器(LVDT：Linear Variable Differential Transformer)為信號(hào)拾取電路，以磁芯的機(jī)械位移為輸入，交流電壓信號(hào)為輸出，該電壓與磁芯位置成正比。傳感器初級(jí)線圈由外部參考正弦波信號(hào)源激勵(lì)，兩個(gè)次級(jí)線圈反向串聯(lián)，磁芯的移動(dòng)可改變初級(jí)線圈之間的耦合磁通，從而產(chǎn)生兩個(gè)幅值不同的交流電壓信號(hào)，以滿足后續(xù)電路的信號(hào)要求。
2)信號(hào)處理模塊
由相敏檢波電路、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)設(shè)置電路、電壓比較放大電路和電磁驅(qū)動(dòng)電路組成。以相敏檢波電路為核心，完成鑒別調(diào)制信號(hào)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(gè)性能一致的整流二極管VD1～VD4串聯(lián)成一個(gè)閉合的電橋，4個(gè)節(jié)點(diǎn)a、b、c、d分別接在變壓器T1、T2的次級(jí)線圈上，輸入信號(hào)uyi與檢波器的參考電壓uyo分別經(jīng)過T1、T2夾在電橋的兩個(gè)對(duì)角，電橋中電阻R1～R4為限流電阻，阻值都為R，起保護(hù)所在橋臂二極管的作用。u0>>uyi=u1+u2，且與uyi同頻，以保證準(zhǔn)確控制4個(gè)二極管的導(dǎo)通狀態(tài)。
②工作原理：當(dāng)銜鐵在零點(diǎn)(中點(diǎn))以上移動(dòng)，即位移x(t)>0時(shí)，uyi與uyo同頻同相。
當(dāng)uyi與uyo都是正半周時(shí)，T1的次級(jí)線圈輸出電壓u1為上正下負(fù)，根據(jù)同名端標(biāo)識(shí)，u2也為上正下負(fù)；T2的次級(jí)線圈輸出電壓u01為左正右負(fù)，根據(jù)同名端標(biāo)識(shí)，u02也為左正右負(fù)。根據(jù)電路分析原理可知，各級(jí)變壓器的次級(jí)輸出為：