1、简介
线性差动变压器(LVDT)是一种传感器,它常用于将非常小的线性运动的位置变化转换成电信号。该传感器及其变型——旋转变量差动变压器(RVDT)和线性相位差动变压器(LPDT),广泛用于位置和压力传感器、转速表、应变仪、空气动力表面控制、加速度和斜度测量等。
SJ5521专用接口电路是在我们早期开发的SJ5520接口电路基础上又推出的一款比原电路在测量精度,稳定性更高的系列专用接口电路,特别是在温度漂移上得到了更好的控制,并有了非常显著的提高。
该电路可使用5~20V的单电源,也可使用 2.5V~ 10V的双电源工作。它包括一个频率可变的1~20kHz的低失真正弦波振荡器;一个具有移相校正功能的同步解调器以及一个能够输出缓冲电压的辅助运算放大器。还可以提供一个电源电压为三分之二的线性输出。在线性度小于满刻度0.2%的条件下,允许LVDT铁芯位置移动的范围最大为25cm,最小为+0.125cm,LVDT与本接口电路的组合能够检测出小至0.5um的线性位移。其内部框图见图1。

图 1
2、 SJ5521内部电路
1). 振荡器
为了产生一个正弦波LVDT激励信号,SJ5521与外接电容Ct电阻Rt组成一在1~20kHz范围内进行调节的三角波振荡器,摆幅为Vref/2。三角波送至正弦波转换电路,通过两个运算放大器缓冲输出正﹑反向正弦电压。谐波含量不到3%的正弦波输送给1kΩ 的负载。频率可由下式求得:
式中 Ct—外接电容,uF
Rt—外接电阻,kom
f—频率,Hz
2). 解调器
SJ5521的第二个主要功能部件是同步解调器,LVDT次级输出送入SJ5521的管脚4,载波送入同步输入管脚6,解调器输出的全波整流信号,通过管脚5输出。
3). 辅助运算放大器
同步解调器输出的全波整流及放大,是通过SJ5521内部的辅助运算放大器来完成的。它的作用相当于一个有增益的有源二阶低通滤波器。
4). 偏置
SJ5521的整个内部结构必须进行偏置,以确保其动态工作范围。偏置电压通常为Vref/2的管脚8。当以单电源或双电源进行工作时,在比率模式中,Vref(管脚14)通常与Vcc(管脚14)相接。就单电源工作来说,这意味着Vref将等于电源电压的一半,而对于双电源工作来说,Vref/2为接地基准。
3、应用
与其它如电位器式传感器相比,由于它没有摩擦(变压器铁芯移动,不与任何地方接触),可见其机械寿命几乎是无限的。本电路在国内已被一些用户所采用,深受用户欢迎。
对于该电路的激励频率选择在2~10kHz时为最佳。
以下介绍该电路的二种典型应用电路。
(1) 带外界温度补偿的,并且具有相位调节的测量计电路,如图2所示。

图 2
(2) 用于远距离LVDT信号处理或读出的单极电流回路,如图3所示。

图 3
4、供货方式 现货及批量预订