關(guān)于測(cè)量電阻傳感器諧振頻率變化的電路設(shè)計(jì)方案

諧振式傳感器的諧振頻率和Q值可以通過(guò)其頻率特性計(jì)算得到，因此需要有一種通用的測(cè)試平臺(tái)來(lái)測(cè)量各種不同諧振式傳感器的頻率特性。可變電阻傳感器可以將一個(gè)固定的直流激勵(lì)電壓或電流變換成一個(gè)被測(cè)量直接函數(shù)的電流或電壓。在另一類傳感器中，移動(dòng)物體或流體可以通過(guò)改變一個(gè)LC電路的電感值或電容值來(lái)產(chǎn)生一個(gè)傳感器信號(hào)。圖1示出了一個(gè)基本的交流驅(qū)動(dòng)調(diào)諧電路接近式傳感器(即L和C)以及采樣電阻器R。在靜態(tài)條件下，L和C諧振并在某一頻率下具有最大阻抗。當(dāng)一個(gè)物體接近該傳感器時(shí)，L或C值發(fā)生變化并改變電路的諧振頻率。只要用一個(gè)固定頻率來(lái)激勵(lì)傳感器，并測(cè)量輸出電壓V2相對(duì)于激勵(lì)電壓V1的相位或幅度變化，就可以推導(dǎo)出該物體的位置。不過(guò)，這種方法會(huì)限制傳感器的動(dòng)態(tài)范圍和分辨率。

作為一種替代方法，可以使用一個(gè)跟蹤傳感器諧振頻率變化的掃頻交流電源來(lái)驅(qū)動(dòng)傳感器。圖2示出了一種由一個(gè)DDS(直接數(shù)字合成)器件IC1來(lái)提供一正弦波激勵(lì)電壓的方法。低通濾波器IC2濾除時(shí)鐘噪聲和諧波。放大器IC3驅(qū)動(dòng)傳感器。放大器IC4提高傳感器的輸出電壓V2并驅(qū)動(dòng)IC5。IC5是一個(gè)雙通道12位ADC，它同時(shí)對(duì)參考電壓V1和IC4的輸出進(jìn)行采樣和數(shù)字化。具有DSP功能的微控制器IC6對(duì)傳感器輸出的幅度和相位進(jìn)行分析，并通過(guò)交替對(duì)IC1的一對(duì)頻率控制寄存器進(jìn)行編程來(lái)設(shè)置IC1的頻率。IC6的一個(gè)串行端口把位置數(shù)據(jù)傳送到外部控制器。在使用不同類型的傳感器時(shí)，利用DDS/DSP組合可以提供相當(dāng)好的靈活性。例如，某些傳感器需要一個(gè)相對(duì)狹窄而分辨率卻很高的激勵(lì)頻率范圍，而另一些傳感器則可能在寬掃頻激勵(lì)下發(fā)揮最佳的作用。