控制儀電路設計論文范文

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1電感線圈電感量的變化如何轉變為電壓的變化

將電感線圈串入控制儀中如圖3所示的串聯諧振回路中，對于這個回路，其輸出電壓USC隨傳感器電感線圈電感量L變化的關系曲線可用圖4來表示。

2主動測量控制儀的工作電路設計

2.1振蕩器電路的設計振蕩器電路的設計見圖6。由于在設計時始終使L0在整個工作區域內大于3.6mH，故實際工作時，選用了右半邊曲線，即隨著工件內孔的磨削，L0逐漸地增大，而USC則逐漸地減小，至此，被加工工件尺寸的變化就轉變為電壓的變化而輸出了。1.3電信號的處理電信號的處理可用圖5所示的框圖來表示。振蕩器作為LC串聯諧振回路的交流電源，產生幅度(有效值)為1.1V，頻率為20kHz的正弦波，采用的是LC回路選頻振蕩。整個振蕩器分三級:第一級由晶體管BG101及選頻回路(振蕩線圈T1的初級及電容C104)構成;第二級由晶體管BG102、BG103構成的復合管所組成的功率放大級組成，這樣可以提高振蕩器的帶負載能力;第三級是由大功率晶體管BG104所組成的輸出級。開機后，+12V電壓經過電阻R101限流，使穩壓管產生6V的穩定電壓，流過穩壓管D101的電流。這一穩定的6V電壓作為振蕩管BG101集電極的電源，C101的作用是消除穩壓管工作時的噪聲。這一6V的電壓經過電阻R102的作用使BG101基極電位升高，基極電位的升高使發射極的電位也升高，發射極通過發射極電阻R103使選頻回路得電，于是，LC選頻回路就開始產生電磁振蕩，產生各種高次諧波。而其他頻率的振蕩則被抑制掉了。由于振蕩線圈的初級是在同一個磁芯上相同方向連續繞制而成的，所以任何瞬間點B的電壓都比點A的電壓高。正反饋電容C103的作用是使BG101的基極電壓繼續上升，這樣就形成了正反饋的作用，故振蕩器得以工作。電容C102與電阻R103的作用均是負反饋，用以改善正弦波的波形。正弦波經振蕩線圈耦合到次級，送到后級功率放大，電阻R104與電阻R105構成BG102的直流偏置電路，BG102的基極電壓:由于BG103發射極電位為5.14V，而正弦波的最大值為槡1.12=1.56V，故二極管D102始終處于導通狀態，其作用是隔離，使信號無法倒流，電容C110將輸出波形中的直流分量隔去，使送到傳感器中去的為不含直流成分的正弦波。另外，電容C108、電位器W102組成基準點取樣電路，基準點的大小可調整W102得到，基準點的大小決定了傳感器的前行程量(前行程量為控制儀電表示值，為0μm時二測點之間的距離與傳感器為自由狀態時二測點之間距離差的絕對值)。傳感器電壓線圈的信號經耦合線圈T2，由信號取樣電位器W104的中心抽頭輸出。輸出信號也是純凈的正弦波，其幅度隨被加工工件尺寸的變化而變化。

2.2振蕩器輸出信號的整流濾波振蕩器輸出信號的整流濾波電路見圖9。由于輸出指示電表采用的是直流電流表，故需把電位器Wl04中心抽頭輸出的正弦波整流成直流信號，才能去電表指示，二極管D201A與二極管D202A及電容C204、C205就組成了整流濾波電路，三極管BG201、BG202組成的復合管如前所述一樣是功率放大器，信號經電容C201耦合至BG201的基極，基極電位。信號由BG202的發射極輸出，該點的直流電位為7.2－1.4=5.8V。電容C203為隔直電容，將純凈的正弦波信號電壓送到二極管D201A、D202A去整流，電阻R204與R205組成整流二極管D202A的偏置電路，使D202A與D201A始終處于導通狀，導通后，D202A的正極電位為1.4V(直流)，這樣可提高檢波的靈敏度。信號電壓由電容C204取出后，由電阻R206、R207送到相加器IC201的反相端，振蕩板上的基準電壓經過另外一路反向極性的整流濾波電路，由電容C210取出后經電阻R216、R208也送到相加放大器的反相端，與信號電壓相加后經運算放大器IC201作反相放大后由運算放大器的6腳輸出。

2.3直流輸出信號的再處理振蕩器的輸出信號經整流濾波后，由運算放大器IC201的6腳輸出，其輸出信號分4路，分別為高低精度量程轉換電路、指示電路、線性補償電路及發訊電路。運算放大器IC201的6腳輸出的一路進行高低精度量程的電平比較轉換，該控制儀采用單電表來代替雙電表指示，故電表指針的二次回程中，電表滿刻度所代表的量程是不同的(相差10倍)，第一次回程時，電表滿刻度為500μm(每小格刻度為10μm)，第二次回程時，電表滿刻度為50μm(每小格刻度為1μm)，指針在50μm處實現量程的轉換。指示電路用發光二極管指示，指示高低量程擋位，指示磨削尺寸等。線性補償電路帶可調電位器，安裝在儀表板上供操作者調節。

發訊電路共有4擋，粗磨、精磨、光磨及到尺寸發訊，由于其發訊電路完全一樣，故只需取其中1路發訊為例，其余3路類推。由電阻R301、電位W301及電阻R302組成了發訊點的取樣電路，調節W301，可使該路的發訊點隨之而變。當調節好W301中心抽頭的電位以后，運放IC301的同相輸入端3腳的電位也就同時確定了，由于磨削開始時，IC201的輸出端6腳的電壓總是高于IC301的3腳電平，故IC301的輸出端6腳為低電平(－12V)，此時三極管BG301的發射結處于反偏，BG301不導通，J1不吸合，隨著磨加工的進行，IC201的輸出端6腳(即IC301的反相輸入端2腳)的電壓逐漸下降，當下降至IC301的2腳電壓低于3腳電壓時，IC301的輸出端6腳由原來的－12V變為+12V，此時，一方面使BG301的發射極處于正偏而導通，使繼電器J1動作，另一方面使正反饋回路中的二極管D301導通，而使同相輸入端3腳的電位高于原設定值約0.23V(可通過計算得到)，從而使輸出端6腳的電位更加穩定，這樣可使機械執行機構的動作穩定。此電路中，二極管D305為保護二極管，當IC301輸出端6腳為負時，D305導通，使三極管BG301的發射結的反偏電壓箝在0.7V，從而使BG301不至于因反偏電壓過大而損壞，二極管D309為泄放二極管，為繼電器線圈提供放電回路。

3主動測量控制儀的應用及性能指標

磨加工主動測量儀主要由主動測量控制儀和主動測量裝置(或手動測量裝置)組成［5］。主動測量控制儀與內圓磨自動檢測規等各種檢測裝置配合使用，可廣泛應用于全自動磨床，實現內外徑磨加工主動測量，以提高加工精度和生產效率，減輕勞動強度，實現機床自動化，是軸承、汽車行業必備檢測儀器。目前該產品主要與無錫機床廠生產的內圓磨床配套，也與成都機床廠生產的內圓磨床配套。

作者：俞建軍單位：浙江機電職業技術學院