《表1 位移改变量与电压信号的线性关系》

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《基于ARDUINO控制器的高速电镀线传输钢带振动与变形检测系统》

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注:激励信号为±12 V、100 k Hz的方波。

由二极管双T型电路得到的电压信号，经检波电路分离出正、负波形的有效电压值，再经过运算得出的绝对值，供Arduino控制器采样使用。当选择合适的电路参数和信号激励源时，电容每变化10%可获得高达50 m V的电压改变信号。电压有效值的获得由ADI公司提供的适用于交流信号精密测量的RMS–DC（均方根-直流）转换芯片AD637实现。该转换器在1 V均方根输入的情况下，-3 d B带宽高达8 MHz，而200 m V低压时的带宽上限仍能达到600 k Hz，即使最大波峰系数Kp为10，转换误差也不超过1%[3]。在本方案中，选择电容传感器合适的参数A和d，使得C1、C2在小于1 p F的情况下，由±12 V、100 k Hz的电压激励即可在差动电压传感器上获得毫伏级的交流信号。AD637的外围电路简单，只需添加一个平均电容Cav（单位:μF），设置好平均时间常数即可。时间常数t=0.025Cav[4]（单位:s），是转换器在计算期间保持输入信号的时间，需大于输入信号的周期。表1给出的测试数据显示，当位移相对于d的改变量在±50%的范围内时，电压的改变量保持在30~35 m V，基本呈线性关系。零点偏移14 m V可以在系统初始化时输入补偿值修正。