差动脉宽调制电路及电容传感器应用.ppt

差动脉宽调制电路及电容传感器的应用 主讲人：张显阳 组员：韦玉婷 尹良知 赵生 差动脉宽调制电路 工作原理：传感器的电容器充放电时，电容量的变化使电路输出的脉冲宽度随之变化，经低通滤波器得到与被测量变化相应的直流信号。 图中C1、C2为差动式传感器的两个 电容（起始值相等），A1、A2是两 个比较器，参考电压为Ur。 接通电源，A为高电平，B为低电平。由A端经R1对C1充电至Uf=Ur ，比较器A1输出脉冲使双稳态触发器翻转；A变低，B变高。C1经VD1放点至零，B端经R2对C2充电至Ug=Ur，A2输出脉冲再次翻转，A变高，B变低，周而复始。A与B点电位高低的变化受C1，C2调制。 当C1=C2时 A与B两点输出的矩形脉冲宽度相等， 输出电压Uab平均值为零， 右图为各点电压波形。 当C1C2时 A点输出的脉冲宽度大于B点， 输出电压Uab的平均值不为零， 右图为各点电压波形。 Uab经低通滤波器得到直流电压U0，表示为 其中，UA，UB为A，B点的直流分量（平均值），T1与T2为C1与C2的充电时间 设R1=R2=R，则有 输出电压与电容变化量代数和成正比。此电路要求直流电压稳定性要高，输出电压信号一般为0.1~1MHz，在配一个低通滤波器就可以得到直流信号。 电容传感器的应用 电容式传感器不但应用于位移、振动、角度、加速度、荷重等机械量的测量，也广泛应用于压力、差压力、液压、料份、成分含量等热 工参数测量。 1.电容压力式传感器 2.电容式加速度传感器 3.电容式荷重传感器 4.振动、位移测量仪 5.电容测厚传感器 6.电容式液位传感器 电容压力式传感器 电容式加速度传感器 加速度传感器在汽车中的应用 电容式荷重传感器 振动、位移测量仪 电容测厚传感器 电容式液位传感器 电容式转速传感器 原理： 利用弹性膜片在压力下变形所产生的位移来改变传感器的电容。 当两个腔的压差增加时，膜片弯向低压的一边，微小的位移改变了玻璃片之间的电容，所以分辨率很高。采用LC振荡线路或双T电桥，可以测量压力为0~0.75Pa的小压力。 它有两个固定极板（与壳体绝缘）, 中间有一用弹簧片支撑的质量块，此质量块的两个端面经过磨平抛光后作为可动极板（与壳体电连接）。当传感器壳体随被测对象在垂直方向上作直线加速运动时，两电容的间隙发生变化，一个增加，一个减小，从而使C1、C2产生大小相等，符号相反的增量，此增量正比于被测加速度。 装有传感器的假人 气囊 F 绝缘材料 动极板 定极板 极板支架 弹性体 1. 平面测端（电极） 2. 绝缘衬塞 3. 壳体 4. 弹簧卡圈 5. 电极座 6. 盘形弹簧 7. 螺母 电容式振动位移传感器结构示意图 被测带材 轧辊 工作极板 金属带材在轧制过程中不断向前送进，如果带材带厚发生变化，将引起它上、下两个极板间距变化。总电容量C作为交流电桥的一个臂，电容的变化△C引起电桥不平衡输出，经过放大，检波，滤波，最后在仪表上显示出带材的厚度。 测定电极安装在罐的顶部，这样在罐壁和测定电极之间就形成了一个电容器。 当罐内放入被测物料时, 由于被测物料介电常数的影响，传感器的电容量将发生变化，电容量变化的大小与被测物料在罐内高度有关，且成比例变化。检测出这种电容量的变化就可测定物料在罐内的高度。 电容式传声器（Microphone） 电容传声器核心是平板电容器，振动膜片是一片表面经过金属化处理的轻质弹性薄膜，当膜片随着声波的压力的大小产生振动时，膜片与后极板之间的相对距离发生变化，膜片与极板所构成电容器的量就发生变化。极板上的电荷随之变化，电路中的电流也相应变化，负载电阻上也就有相应的电压输出，从而完成了声音信号与电信号的转换。 圆柱型电容传感器 圆柱型，当动极板有一线位移时，两极板间覆盖面积就发生变化，从而导致电容量的变化 双联电容器——变