专利名称：变压器式非接触角度传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于传感器技术领域，具体地说，是一种变压器式传感器专用电路。
背景技术：
差动变压器式传感器，是将被测的非电量变化转变为线圈互感量变化的装置.这 种传感器主要是根据变压器的原理制成的，由于该类传感器具有结构简单，灵敏度高等优 点，被广泛用于位移量的测量。变压器式传感器的线圈输出为交流信号，需要通过电路转换 与处理才能有效利用。传统方案是采用二极管构成的相敏检波电路、或者调频、调相电路等 寸。但这些电路仍然有几个显著缺点一是灵敏度差，需要足够匝数的线圈，例如 2000匝，才能进行较好的处理。线圈匝数过多，导致传感器的体积无法缩小。二是温漂较大。由于线圈匝数足够多，随着温度的变化，线圈的内阻变化较大，成 为引起输出变化的主要原因之一。因此，一般需要采用差动式结构来抵消温漂现象。差动 式结构需要对称的线圈结构，这增加了传感器的复杂程度和工艺难度，进一步增大了传感 器体积。三是输出曲线单一。由于采用了差动式结构，其输出信号为两组线圈的差值，呈直 线型信号。对于其它类型的输出曲线，例如指数型、折线型，则很难实现。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种变压器式非接触角度传感器，可以减少变压器的线 圈匝数、使传感器的小型化、低功耗、低温漂。为达到上述目的，本实用新型提供了一种变压器式非接触角度传感器，设置有震 荡驱动电路和变压传感器，其中变压传感器设置有励磁线圈和感应线圈，且励磁线圈和感 应线圈中套装有同一导磁体，所述震荡驱动电路的输出端连接在所述变压传感器的励磁线 圈上，所述感应线圈连接在处理电路上，该处理电路的输出端连接有第一输出电路，其关键 在于所述处理电路为峰值检测电路。所述励磁线圈和感应线圈安装在同一底座上，且所述励磁线圈和感应线圈呈圆弧 形，所述导磁体为圆弧形导磁条。所述底座上还固定有线圈骨架，该线圈骨架内开有通道，所述导磁体伸入通道中， 所述感应线圈缠绕在该线圈骨架上。底座以印刷电路板为主，线圈骨架可以是一个圆弧形骨架，也可以是多个短的小 骨架按圆弧排列焊接在电路板上，采用细的漆包线或皮包线缠绕在线圈骨架上，就形成圆 弧线圈。所述线圈骨架的横截面为“U”形或“0”形或“η”形。线圈骨架有多种形式，只要能在骨架内设置一个便于圆弧导磁体转动的空间，能 在骨架外缠绕线圈即可。[0013]所述线圈骨架的横截面由大到小或由小到大，该线圈骨架线圈的横截面也由大到小或由小到大。线圈的横截面变化，可以调整感应线圈的输出线性。所述导磁体由至少两层导磁条重叠组成，且伸入所述感应线圈内的相邻导磁条间 的长度依次递增。不同长度的磁条，可以调整感应线圈的输出线性。所述感应线圈疏密配合绕制在所述线圈骨架上。线圈可以按照前疏后密、前密后疏、或疏密间隔的方式绕制，也可以分组绕制，即 多匝导线绕成一组，组与组之间的间隙为疏密不同，这样可以根据需要调整感应线圈的输 出线性。公知的输出曲线控制技术是采用差动式线圈结构。以螺管型差动式线圈为例，在 中空的直筒型螺管上，励磁线圈均勻绕满螺管，感应线圈则绕在励磁线圈外层，分为左右若 干组，各组均为对称绕制，利用对称线圈信号的差值作为输出曲线，但公知的技术输出都为 线性，还未见其它特殊输出曲线的报道。本实用新型通过变化匝间距的规律来控制输出线 性，新颖而实用，这比单片机、运算电路等输出调节方式都更为简便、更易控制成本。所述导磁体到感应线圈的最小直线距离大于1mm。所述线圈骨架中还固定有第二导磁块，该第二导磁块靠近所述导磁体的运行轨 迹。所述第二导磁块，位于所述导磁体的运行轨迹的末端。第二导磁块固定在制定位置，当导磁体行进到该位置时，感应线圈上的感应信号 发生骤变，便于后续电路识别。所述导磁体由至少两层导磁条重叠组成，且伸入所述感应线圈内的相邻导磁条间 的长度依次递增。不同长度的磁条，可以调整感应线圈的输出线性。位于所述感应线圈以外的导磁体连接有支臂，该支臂上安装有转轴，该转轴位于 所述导磁体的圆弧圆心处。所述转轴上固定有主动臂，所述底座上固定有左、右限位块，其中左限位块位于所 述主动臂移动轨迹的左端，右限位块位于所述主动臂移动轨迹的右端，所述左、右限位块限 制所述主动臂的移动范围。左、右限位块限制所述支臂的移动范围。也限制了导磁体的摆动行程，避免导磁体 的行程超限。所述励磁线圈也可以固定在导磁体上或支臂上或转轴上。用导磁体制作支臂和转轴，就可以将励磁线圈固定在支臂上或转轴，只要能将绝 大部分磁力线引入导磁体就可以。励磁线圈经活动导线与信号源相连接。也可以固定住磁条，将骨架和感应线圈固定在支臂上，转轴带动支臂旋转，而感应 线圈与焊接在电路板上的活动线连接。所述震荡驱动电路为脉冲开关电路，该脉冲开关电路为单片机发送的矩形脉冲驱 动电路，或为RC震荡脉冲驱动电路，或为交变电流耦合电容后输出的峰值脉冲驱动电路。公知技术中驱动励磁线圈的波形为正弦波，或三角波，或锯齿波，这些波形变化平 缓，可以减小次级感应信号失真，但这样做也有缺陷平缓的波形使得线圈的感应幅值很低，并且，由于线圈中形成的是连续渐变电流，其平均功耗比较大；而本实用新型采用脉冲 开关电路，线圈中的电流在达到峰值后迅速关断，可以使平均功耗明显减小。采用脉冲开关 电路同时也可以使线圈中的电流迅速变化，可以达到更高的感应峰值，这虽然会造成失真， 但不会影响传感器性能。脉冲发生电路有多种多样，但都是成熟技术。只要根据实际情况需要和峰值电压， 足够满足后续电路的驱动能量，配置合适的占空比就可以。按照 传统的技术方案，由于励磁线圈与感应线圈的感应信号存在衰减，如果要提 升次级输出信号的幅值，第一方案是增加线圈的匝数以减少衰减，但这样会增大结构体积、 第二方案是提高初级驱动电压，但这样会增大功耗，两个方案都造成了不利影响。而采用本实用新型，由于使用脉冲开关电路驱动，励磁线圈在多数时间内电流为 零，如果提升励磁线圈的瞬时电压幅值，对平均功耗的影响很小，但感应线圈的感应输出信 号就可以得到提升。采用本实用新型，可以减少线圈的匝数，从数千匝减少到数百匝甚至数 十匝。这样就简化了变压器的结构，减小了变压器的体积。为了更好地处理感应线圈的输出信号，本实用新型进一步采用了峰值检测电路， 所述峰值检测电路设置有运放，该运放的正向输入端接所述感应线圈，输出端接二极管的 正极，该二极管的负极串第一电阻后接地，该二极管的负极还接第二电阻的前端，该第二电 阻的后端接所述运放的负向输入端，该第二电阻的后端还串电容后接地，该第二电阻的后 端接所述第一输出电路。所述第一电阻的阻值大于或等于第二电阻。第一电阻能够增加运放的输出电流，并且使二极管除了向电容充电以外，还有另 一个电流通路，以防止运放和二极管工作在小电流模式下，造成不稳定。同时，第一电阻兼 作电容的放电回路，此时，第一电阻应大于第二电阻，使电容实现快速充电、缓慢放电。这种 峰值检测电路的温度特性特别理想，也能够处理mV级别的信号。在传统的由运放构成的峰 值检测电路中，没有设置第一电阻，其效果不够理想。传统变压器式传感器采用相敏检波电路。相敏检波电路主要由二极管组成，公知 的是，二极管存在截止电压，在线圈输出信号小于600mV时，二极管截止，不能准确处理信 号，因此，仍然需要较多的线圈匝数，以保证次级输出电压的幅值足够大。另外，二极管的温 度特性不匹配，也会造成相敏检波电路输出温漂。进一步分析所述峰值检测电路的工作方式，根据运放的虚短原理和运放的性能特 征，如果运放的正向输入端接受交流信号，在该交流信号翻转过零后，运放的输出端需要经 历时间t才能翻转过零，并且运放的输出电压以小于90度的斜率上升，由于运放的输出电 压也反馈到负向输入端，则该反馈电压在达到输入电压值后，运放的输出电压就不再升高， 而是跟随输入电压的变化。在接有电容的情况下，运放的输出电压向电容充电，使电容保持 该电压值，则实现了峰值检测及输出的过程。因此，在线圈中形成尖峰感应电压时，所述峰值检测电路并不能立即输出同等的 尖峰电压，而是等待该尖峰电压下降后，输出一个较低幅值的电压。即使如此，该电压仍然 比传统的正弦波、三角波、锯齿波形成的电压更高。通过调整电容充电、放电通路的阻抗，实现适当的充放电时间比例，可以获得近似 于直流的输出特性。在本实用新型中，充电通路的阻抗远小于放电通路的阻抗，可以使电容两端的电压快速上升、缓慢下降，在峰值检测信号达到峰值时，电容也被快速充电到最高值，随后，峰值检测信号下降，但电容的放电通路呈现高阻，电容就可以继续保持这个最高 值，只是缓慢下降，其下降速度可以忽略。直到下一个脉冲到来时，这个小小的下降幅度会 因为充电而再次升高到峰值，因此，可以形成近似的直流电压信号输出输出近似于直流的信号。所述峰值检测电路的输出电压近似于直流，可以用于控制各种类型的压控型电 路，包括电压转换、电流转换V/I、频率转换，其应用非常广泛。将峰值检测电路的输出电压，用于控制V/I转换电路，即可用于电流输出型传感 器电路。所述第一输出电路设置有第一输出运放，该第一输出运放的正向输入端连接所述 峰值检测电路的输出端，该第一输出运放输出端连接有第一三极管的基极，该第一三极管 的集电极为第一输出电路的输出端，该第一三极管的集电极还接正电源，该第一三极管的 发射极串第三电阻后接地，该第一三极管的发射极还与所述第一输出运放的负向输入端连 接。为了达到更好的性能，可以在第一输出运放的负向输入端接入略大于零的电压， 使第一输出运放反向偏置，以免在峰值检测电路的输出为小信号时，由于运放的失调电压 引起误差。在电流输出型传感电路基础上，增加一组或多组参考电压与电流扩展电路，可以 达成特殊的应用，如第二输出电路。所述峰值检测电路的输出端还连接有第二输出电路，该第二输出电路设置有第二 输出运放，该第二输出运放的负向输入端连接有参考电压，该第二输出运放的正向输入端 连接所述峰值检测电路的输出端，该第二输出运放输出端连接有第二三极管的基极，该第 二三极管的集电极与所述第一输出电路的输出端或第一三极管的发射极连接，第二三极管 的发射极接地。设置第二输出电路，可以实现特殊的传感器性能。例如传感器需要实现0至70mA 的连续变化输出电流，并且在达到70mA后，能够跳变至80mA。在本实用新型中，0至70mA 的连续变化输出电流则由第一输出电路实现，当峰值检测电路的输出电压连续变化时，第 一输出电路则可以输出连续变化的电流。当峰值检测电路的输出电压达到参考电压值后， 第二输出电路则导通，实现跳变至80mA的功能。第二种特殊的应用是所述第二三极管的发射极还通过电阻与所述第二输出运放 的负向输入端连接，这样第二输出运放也工作于反馈状态，也可以根据峰值检测电路的信 号调节输出电流。针对第二种特殊的应用举例说明要求传感器实现0到80mA的连续变化输出电 流，但其中0至30mA的精度要达到1%，30至80mA的精度只用达到5%，在小电流时，为了 达到1 %的精度，第一输出电路导通，第二输出电路由于信号强度未达到参考电压而截止。 此时，应将R3调整到足够大以保证对电流的灵敏度，但R3阻值的增大，将使R3所在的回路 存在一个最大电流，在本例中，该最大电流不能达到80mA。当信号强度达到参考电压后，第 二输出电路导通，传感器输出电流得以扩展，其中的R4要调整到足够小，才能使传感器继 续输出30至80mA，虽然R4变小将增大R4所在回路的电流误差，但30至80mA的区间，精度要求也相应降低到5%，因此，完全可以满足。第二种特殊应用的例子常见于油位传感器对电流信号的要求。以此类推，可以设置第三、第四甚至更多的输出电路。所述感应线圈为单绕组线圈。传统电路需要与差动型、双绕组感应线圈匹配。本电路可以与单绕组感应线圈匹配，即可达到同等性能。第二三极管的发射极串第四电阻后接地。所述第二三极管的发射极串电阻与所述第二输出运放的负向输入端连接。所述第四电阻的阻值小于或等于第三电阻。是为了使电流扩展效果明显，达到要 求。将上述脉冲开关电路、峰值检测电路一并使用，可以构成本实用新型的基本电子 电路。由于本电路不需要太高的感应线圈输出电压，因此，可以使线圈匝数减少，从而使线 圈造成的温漂减少，即使不采用差动式输出，也能在0至80摄氏度下实现< 3%的温漂。本实用新型的显著效果是提供一种变压器式非接触角度传感器，可以减少变压 器的线圈匝数、使传感器的小型化、低功耗、低温漂。不但具备优良性能，还可以使变压器式 传感器可以更方便地制造，并能应用到更多的条件中。本实用新型的示值范围大、输出曲线 可以定制的变压器式角度传感装置，能适用于各种角位移的检测。满足不同弧度的角度位 移检测需要，且其输出线性也可以按照需要设置制作。

图1是本实用新型的原理框图；图2是峰值检测电路的电路原理图；图3是第一、第二输出电路的电路原理图；图4是脉冲波形与传统震荡电路的波形比较图；图5是脉冲波形和传统电路经运放输出的电压跟随曲线比较图；图6是峰值检测电路的输出波形图。图7是变压传感器的结构示意图；图8是多个线圈骨架的安装示意图；图9是限位块的安装示意图；图10是第二导磁块的安装示意图；图11是线圈骨架横截面变化的结构示意图；图12是变压传感器采用旋转支架的结构示意图；图13是变压传感器感应线圈均勻绕制时的输出曲线示意图；图14是变压传感器感应线圈由疏到密绕制时的输出曲线示意图；图15是变压传感器感应线圈分组绕制时的输出曲线示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。如图1所示一种变压器式非接触角度传感器，设置有震荡驱动电路11和变压传感器，其中变压传感器设置有励磁线圈ι和感应线圈2，且励磁线圈1和感应线圈2中套装有同一导磁体3，所述震荡驱动电路11的输出端连接在所述变压传感器的励磁线圈1上，所 述感应线圈2连接在处理电路上，该处理电路的输出端连接有第一输出电路14，其关键在 于所述处理电路为峰值检测电路13。所述励磁线圈1和感应线圈2安装在同一底座上，且所述励磁线圈1和感应线圈 2呈圆弧形，所述导磁体3为圆弧形导磁条。所述底座7上还固定有线圈骨架4，该线圈骨架4内开有通道，所述导磁体3伸入 通道中，所述感应线圈2缠绕在该线圈骨架4上。底座以印刷电路板为主，线圈骨架可以是一个圆弧形骨架，也可以是多个短的小 骨架按圆弧排列焊接在电路板上，采用细的漆包线或皮包线缠绕在线圈骨架上，就形成圆 弧线圈。所述线圈骨架的横截面为“U”形或“0”形或“η”形。线圈骨架有多种形式，只要能在骨架内设置一个便于圆弧导磁体转动的空间，能 在骨架外缠绕线圈即可。所述线圈骨架4的横截面由大到小或由小到大，该线圈骨架4线圈的横截面也由 大到小或由小到大。线圈的横截面变化，可以调整感应线圈的输出线性。所述导磁体由至少两层导磁条重叠组成，且伸入所述感应线圈内的相邻导磁条间 的长度依次递增。不同长度的磁条，可以调整感应线圈的输出线性。所述感应线圈2疏密配合绕制在所述线圈骨架4上。线圈可以按照前疏后密、前密后疏、或疏密间隔的方式绕制，也可以分组绕制，即 多匝导线绕成一组，组与组之间的间隙为疏密不同，这样可以根据需要调整感应线圈的输 出线性。公知的输出曲线控制技术是采用差动式线圈结构。以螺管型差动式线圈为例，在 中空的直筒型螺管上，励磁线圈均勻绕满螺管，感应线圈则绕在励磁线圈外层，分为左右若 干组，各组均为对称绕制，利用对称线圈信号的差值作为输出曲线，但公知的技术输出都为 线性，还未见其它特殊输出曲线的报道。本实用新型通过变化匝间距的规律来控制输出线 性，新颖而实用，这比单片机、运算电路等输出调节方式都更为简便、更易控制成本。所述导磁体到感应线圈的最小直线距离大于1mm。所述线圈骨架4中还固定有第二导磁块9，该第二导磁块9靠近所述导磁体3的运 行轨迹。所述第二导磁块，位于所述导磁体的运行轨迹的末端。第二导磁块固定在制定位置，当导磁体行进到该位置时，感应线圈上的感应信号 发生骤变，便于后续电路识别。所述导磁体3由至少两层导磁条重叠组成，且伸入所述感应线圈2内的相邻导磁 条间的长度依次递增。不同长度的磁条，可以调整感应线圈的输出线性。位于所述感应线圈2以外的导磁体3连接有支臂6，该支臂6上安装有转轴5，该 转轴5位于所述导磁体3的圆弧圆心处。[0096]所述转轴5上固定有主动臂10，所述底座7上固定有左、右限位块8、8’，其中左限 位块8位于所述主动臂10移动轨迹的左端，右限位块8’位于所述主动臂10移动轨迹的右 端，所述左、右限位块8、8’限制所述主动臂10的移动范围。左、右限位块8、8’限制所述支臂的移动范围。也限制了导磁体的摆动行程，避免 导磁体的行程超限。所述励磁线圈也可以固定在导磁体上或支臂上或转轴上。用导磁体制作支臂和转轴，就可以将励磁线圈固定在支臂上或转轴，只 要能将绝 大部分磁力线引入导磁体就可以。励磁线圈经活动导线与信号源相连接。也可以固定住磁条，将骨架和感应线圈固定在支臂上，转轴带动支臂旋转，而感应 线圈与焊接在电路板上的活动线连接。所述震荡驱动电路11为脉冲开关电路，该脉冲开关电路为单片机发送的矩形脉 冲驱动电路，或为RC震荡脉冲驱动电路，或为交变电流耦合电容后输出的峰值脉冲驱动电路。公知技术中驱动励磁线圈的波形为正弦波，或三角波，或锯齿波，这些波形变化平 缓，可以减小次级感应信号失真，但这样做也有缺陷平缓的波形使得线圈的感应幅值很 低，并且，由于线圈中形成的是连续渐变电流，其平均功耗比较大；而本实用新型采用脉冲 开关电路，线圈中的电流在达到峰值后迅速关断，可以使平均功耗明显减小。采用脉冲开关 电路同时也可以使线圈中的电流迅速变化，可以达到更高的感应峰值，这虽然会造成失真， 但不会影响传感器性能。脉冲发生电路有多种多样，但都是成熟技术。只要根据实际情况需要和峰值电压， 足够满足后续电路的驱动能量，配置合适的占空比就可以。按照传统的技术方案，由于励磁线圈与感应线圈的感应信号存在衰减，如果要提 升次级输出信号的幅值，第一方案是增加线圈的匝数以减少衰减，但这样会增大结构体积、 第二方案是提高初级驱动电压，但这样会增大功耗，两个方案都造成了不利影响。而采用本实用新型，由于使用脉冲开关电路驱动，励磁线圈在多数时间内电流为 零，如果提升励磁线圈的瞬时电压幅值，对平均功耗的影响很小，但感应线圈的感应输出信 号就可以得到提升。采用本实用新型，可以减少线圈的匝数，从数千匝减少到数百匝甚至数 十匝。这样就简化了变压器的结构，减小了变压器的体积。为了更好地处理感应线圈的输出信号，本实用新型进一步采用了峰值检测电路， 所述峰值检测电路设置有运放，该运放的正向输入端接所述感应线圈，输出端接二极管的 正极，该二极管的负极串第一电阻后接地，该二极管的负极还接第二电阻R2的前端，该第 二电阻R2的后端接所述运放的负向输入端，该第二电阻R2的后端还串电容C后接地，该第 二电阻R2的后端接所述第一输出电路。所述第一电阻Rl的阻值大于或等于第二电阻R2。第一电阻能够增加运放的输出电流，并且使二极管除了向电容C充电以外，还有 另一个电流通路，以防止运放和二极管工作在小电流模式下，造成不稳定。同时，第一电阻 兼作电容C的放电回路，此时，第一电阻应大于第二电阻R2，使电容C实现快速充电、缓慢放 电。这种峰值检测电路的温度特性特别理想，也能够处理mV级别的信号。在传统的由运放 构成的峰值检测电路中，没有设置第一电阻，其效果不够理想。[0109]传统变压器式传感器采用相敏检波电路。相敏检波电路主要由二极管组成，公知 的是，二极管存在截止电压，在线圈输出信号小于600mV时，二极管截止，不能准确处理信 号，因此，仍然需要较多的线圈匝数，以保证次级输出电压的幅值足够大。另外，二极管的温 度特性不匹配，也会造成相敏检波电路输出温漂。进一步分析所述峰值检测电路的工作方式，根据运放的虚短原理和运放的性能特 征，如果运放的正向输入端接受交流信号，在该交流信号翻转过零后，运放的输出端需要经 历时间t才能翻转过零，并且运放的输出电压以小于90度的斜率上升，由于运放的输出电 压也反馈到负向输入端，则该反馈电压在达到输入电压值后，运放的输出电压就不再升高， 而是跟随输入电压的变化。在接有电容的情况下，运放的输出电压向电容充电，使电容保持 该电压值，则实现了峰值检测及输出的过程。因此，在线圈中形成尖峰感应电压时，所述峰值检测电路并不能立即输出同等的 尖峰电压，而是等待该尖峰电压下降后，输出一个较低幅值的电压。即使如此，该电压仍然 比传统的正弦波、三角波、锯齿波形成的电压更高。通过调整电容充电、放电通路的阻抗，实现适当的充放电时间比例，可以获得近似 于直流的输出特性。在本实用新型中，充电通路的阻抗远小于放电通路的阻抗，可以使电 容两端的电压快速上升、缓慢下降，在峰值检测信号达到峰值时，电容也被快速充电到最高 值，随后，峰值检测信号下降，但电容的放电通路呈现高阻，电容就可以继续保持这个最高 值，只是缓慢下降，其下降速度可以忽略。直到下一个脉冲到来时，这个小小的下降幅度会 因为充电而再次升高到峰值，因此，可以形成近似的直流电压信号输出输出近似于直流的 信号。所述峰值检测电路的输出电压近似于直流，可以用于控制各种类型的压控型电 路，包括电压转换、电流转换V/I、频率转换，其应用非常广泛。将峰值检测电路的输出电压，用于控制V/I转换电路，即可用于电流输出型传感 器电路。所述第一输出电路14设置有第一输出运放U1，该第一输出运放Ul的正向输入端 连接所述峰值检测电路13的输出端，该第一输出运放Ul输出端连接有第一三极管Ql的基 极，该第一三极管Ql的集电极为第一输出电路14的输出端，该第一三极管Ql的集电极还 接正电源，该第一三极管Ql的发射极串第三电阻R3后接地，该第一三极管Ql的发射极还 与所述第一输出运放Ul的负向输入端连接。为了达到更好的性能，可以在第一输出运放Ul的负向输入端接入略大于零的电 压，使第一输出运放Ul反向偏置，以免在峰值检测电路的输出为小信号时，由于运放的失 调电压引起误差。在电流输出型传感电路基础上，增加一组或多组参考电压与电流扩展电路，可以 达成特殊的应用，如第二输出电路15。所述峰值检测电路13的输出端还连接有第二输出电路15，该第二输出电路15设 置有第二输出运放U2，该第二输出运放U2的负向输入端连接有参考电压，该第二输出运放 U2的正向输入端连接所述峰值检测电路13的输出端，该第二输出运放U2输出端连接有第 二三极管Q2的基极，该第二三极管Q2的集电极与所述第一输出电路14的输出端或第一三 极管Ql的发射极连接，第二三极管Q2的发射极接地。[0119]设置第二输出电路15，可以实现特殊的传感器性能。例如传感器需要实现0至 70mA的连续变化输出电流，并且在达到70mA后，能够跳变至80mA。在本实用新型中，0至 70mA的连续变化输出电流则由第一输出电路实现，当峰值检测电路的输出电压连续变化 时，第一输出电路则可以输出连续变化的电流。当峰值检测电路的输出电压达到参考电压 值后，第二输出电路15则导通，实现跳变至80mA的功能。第二种特殊的应用是所述第二三极管Q2的发射极还通过电阻RlOO与所述第二 输出运放U2的负向输入端连接，这样第二输出运放U2也工作于反馈状态，也可以根据峰值 检测电路的信号调节输出电流。针对第二种特殊的应用举例说明要求传感器实现0到80mA的连续变化输出电 流，但其中0至30mA的精度要达到1%，30至80mA的精度只用达到5%，在小电流时，为了 达到1 %的精度，第一输出电路导通，第二输出电路15由于信号强度未达到参考电压而截 止。此时，应将R3调整到足够大以保证对电流的灵敏度，但R3阻值的增大，将使R3所在的 回路存在一个最大电流，在本例中，该最大电流不能达到80mA。当信号强度达到参考电压 后，第二输出电路15导通，传感器输出电流得以扩展，其中的R4要调整到足够小，才能使传 感器继续输出30至80mA，虽然R4变小将增大R4所在回路的电流误差，但30至80mA的区 间，精度要求也相应降低到5%，因此，完全可以满足。第二种特殊应用的例子常见于油位传感器对电流信号的要求。以此类推，可以设置第三、第四甚至更多的输出电路。所述感应线圈为单绕组线圈。传统电路需要与差动型、双绕组感应线圈匹配。本电路可以与单绕组感应线圈匹 配，即可达到同等性能。第二三极管Q2的发射极串第四电阻R4后接地。所述第二三极管Q2的发射极串电阻RlOO与所述第二输出运放U2的负向输入端连接。所述第四电阻R4的阻值小于或等于第三电阻R3。是为了使电流扩展效果明显，达 到要求。将上述脉冲开关电路、峰值检测电路一并使用，可以构成本实用新型的基本电子 电路。由于本电路不需要太高的感应线圈输出电压，因此，可以使线圈匝数减少，从而使线 圈造成的温漂减少，即使不采用差动式输出，也能在0至80摄氏度下实现< 3%的温漂。尽管以上结构结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但本实用新型不 限于上述具体实施方式
，上述具体实施方式
仅仅是示意性的而不是限定性的，本领域的普 通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以 作出多种类似的表示，如更改脉冲开关电路和脉冲开关电路的种类、更换三极管为场效应 管等方式，如更改线圈骨架数量和圆弧角度、更换线圈骨架形状、更换线圈绕线结构和层 数、导磁条的层数改变、多种导磁材料相互搭配、各层导磁条的长度不一、相互重叠等方式， 这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种变压器式非接触角度传感器，设置有震荡驱动电路(11)和变压传感器，其中变压传感器设置有励磁线圈(1)和感应线圈(2)，且励磁线圈(1)和感应线圈(2)中套装有同一导磁体(3)，所述震荡驱动电路(11)的输出端连接在所述变压传感器的励磁线圈(1)上，所述感应线圈(2)连接在处理电路上，该处理电路的输出端连接有第一输出电路(14)，其特征在于所述处理电路为峰值检测电路(13)。
2.根据权利要求1所述的变压器式非接触角度传感器，其特征在于所述励磁线圈(1) 和感应线圈(2)安装在同一底座上，且所述励磁线圈(1)和感应线圈(2)呈圆弧形，所述导 磁体(3)为圆弧形导磁条。
3.根据权利要求2所述的变压器式非接触角度传感器，其特征在于所述底座(7)上 还固定有线圈骨架(4)，该线圈骨架(4)内开有通道，所述导磁体(3)伸入通道中，所述感应 线圈⑵缠绕在该线圈骨架(4)上。
4.根据权利要求3所述的变压器式角度传感装置，其特征在于所述线圈骨架(4)的 横截面由大到小或由小到大，该线圈骨架(4)线圈的横截面也由大到小或 由小到大。
5.根据权利要求2所述的变压器式角度传感装置，其特征在于所述感应线圈(2)疏 密配合绕制在所述线圈骨架(4)上。
6.根据权利要求2所述的变压器式角度传感装置，其特征在于所述线圈骨架(4)中 还固定有第二导磁块(9)，该第二导磁块(9)靠近所述导磁体(3)的运行轨迹。
7.根据权利要求1或2所述的变压器式角度传感装置，其特征在于所述导磁体(3)由 至少两层导磁条重叠组成，且伸入所述感应线圈(2)内的相邻导磁条间的长度依次递增。
8.根据权利要求1或2所述的变压器式角度传感装置，其特征在于位于所述感应线 圈(2)以外的导磁体(3)连接有支臂(6)，该支臂(6)上安装有转轴(5)，该转轴(5)位于 所述导磁体(3)的圆弧圆心处。
9.根据权利要求8所述的变压器式角度传感装置，其特征在于所述转轴(5)上固定 有主动臂(10)，所述底座(7)上固定有左、右限位块(8、8’)，其中左限位块(8)位于所述 主动臂(10)移动轨迹的左端，右限位块(8’ )位于所述主动臂(10)移动轨迹的右端，所述 左、右限位块(8、8’ )限制所述主动臂(10)的移动范围。
10.根据权利要求1所述的变压器式非接触角度传感器，其特征在于所述震荡驱动电 路(11)为脉冲开关电路，该脉冲开关电路为单片机发送的矩形脉冲驱动电路，或为RC震荡 脉冲驱动电路，或为交变电流耦合电容后输出的峰值脉冲驱动电路。
11.根据权利要求1所述的变压器式非接触角度传感器，其特征在于所述峰值检测电 路(13)设置有运放(U)，该运放(U)的正向输入端接所述感应线圈(2b)，输出端接二极管 (D)的正极，该二极管(D)的负极串第一电阻(Rl)后接地，该二极管(D)的负极还接第二电 阻(R2)的前端，该第二电阻(R2)的后端接所述运放(U)的负向输入端，该第二电阻(R2) 的后端还串电容(C)后接地，该第二电阻(R2)的后端接所述第一输出电路(14)。
12.根据权利要求11所述峰值检测电路(13)，其特征在于所述第一电阻(Rl)的阻值 大于或等于第二电阻(R2)。
13.根据权利要求1所述的变压器式非接触角度传感器，其特征在于所述第一输出 电路(14)设置有第一输出运放(Ul)，该第一输出运放(Ul)的正向输入端连接所述峰值检 测电路(13)的输出端，该第一输出运放(Ul)输出端连接有第一三极管(Ql)的基极，该第一三极管(Ql)的集电极为第一输出电路(14)的输出端，该第一三极管(Ql)的集电极还接 正电源，该第一三极管(Ql)的发射极串第三电阻(R3)后接地，该第一三极管(Ql)的发射 极还与所述第一输出运放(Ul)的负向输入端连接。
14.根据权利要求1所述的变压器式非接触角度传感器，其特征在于所述峰值检测电 路(13)的输出端还连接有第二输出电路(15)，该第二输出电路(15)设置有第二输出运放 (U2)，该第二输出运放(U2)的负向输入端连接有参考电压，该第二输出运放(U2)的正向输 入端连接所述峰值检测电路(13)的输出端，该第二输出运放(U2)输出端连接有第二三极 管(Q2)的基极，该第二三极管(Q2)的集电极与所述第一输出电路(14)的输出端或第一三 极管(Ql)的发射极连接，第二三极管(Q2)的发射极接地。
15.根据权利要求14所述的变压器式非接触角度传感器，其特征在于第二三极管 (Q2)的发射极串第四电阻(R4)后接地。
16.根据权利要求14所述第二输出电路(15)，其特征在于所述第二三极管(Q2)的发 射极串电阻(RlOO)与所述第二输出运放(U2)的负向输入端连接。
17.根据权利要求14所述第二输出电路(15)，其特征在于所述第四电阻(R4)的阻值 小于或等于第三电阻(R3)。
专利摘要本实用新型公开了一种变压器式非接触角度传感器，设置有震荡驱动电路和变压传感器，其中变压传感器设置有励磁线圈和感应线圈，且励磁线圈和感应线圈中套装有同一导磁体，所述震荡驱动电路的输出端连接在所述变压传感器的励磁线圈上，所述感应线圈连接在处理电路上，该处理电路的输出端连接有第一输出电路，其特征在于所述处理电路为峰值检测电路。其显著效果是可以减少变压器的线圈匝数、使传感器的小型化、低功耗、低温漂。不但具备优良性能，还可以使变压器式传感器可以更方便地制造，并能应用到更多的条件中。本实用新型的示值范围大、输出曲线可以定制的变压器式角度传感装置，能适用于各种角位移的检测。满足不同弧度的角度位移检测需要，且其输出线性也可以按照需要设置制作。
文档编号G01B7/30GK201569409SQ200920294079
公开日2010年9月1日 申请日期2009年12月23日 优先权日2009年12月23日
发明者何洪策, 蒋勤舟 申请人:蒋勤舟