常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显着提高。

本文设计的电子秤以单片机为主要部件，用汇编语言进行软件设计，硬件则以差动变压器式（LVDT）位移传感器为主，测量0~10mm.传感器输出的电量是模拟量，数值比较小达不到A/D转换接收的电压范围。所以送A/D转换之前要对其进行前端放大、整形滤波等处理。然后，A/D转换的结果才能送单片机进行数据处理并显示。

1 设计目的

差动变压器式（LVDT）位移传感器广泛应用于工业现场和测试领域，如过程检测和自动控制、形变测量等，适用于油污、光照等恶劣环境。这种传感器可靠而耐用，但选用它监控机械位移量，还需设计与传感器配套的测量装置 研制开发的位移测量装置适用于工业现场和多种测试领域。按照使用的要求，系统可实现：有效量程10mm,精度0.0lmm; LED同时显示1-4路测量值；零点值重置等功能。 通过本文夫人设计，达到以下三点：

（1）通过本次课程设计加深对差动变压器电感传感器在工程实践中的应用的了解；

（2）掌握用这种传感器组成位移测量系统的原理和方法；

（3）进一步掌握这种传感器的性能特点和工程应用。

2 系统设计原理

本系统采用内含4KB程序存储器的8位单片微型计算机89C51,其内部4KB程 序存贮器可以满足本系统的需求，同时可以较大限度地减少外围器件；按照有效量程和精度，本系统选用国内厂家的配套产品 AC-LVDT传感器；使用四组（每组5个）LED七段数码管同时显示四路测量值；用于过程控制的信号采样应较快，应采用较高速的A/D转换器。主程序流程图、系统原理图分别如图1、图2所示。



图1主程序流程图



图2系统原理图

3 硬件电路设计

3.1传感器的工作原理

差动变压器由一只初级线圈和二只次线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。当差动变压器随着被测体移动时差动变压器的铁芯也随着轴向位移，从而使初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只 次级反向串接（同名端连接），就引出差动电势输出。利用两个线圈之间互感的变化引起感应电势的变化，来获得与被测量成一定函数关系的输出电压，实现非电量的测量。应用最多的是螺线管式差动变压器，它可以测量1~100（mm）范围内的机械位移、150HZ

以下的低频振动、加速度、应变、比重、张力、厚度、称重等一、切能引起机械位移变 化的非电物理量。



图3测量原理框图

本次差动变压器的原理是建立在CSY2000型传感器实训台的基础上的。差动变压器电感传感器具有结构简单、性能优越、测量精度高、灵敏度高和价格合理等优点。

3.2差动变压器传感器安装

（1）将差动变压器和测微头（参照附：测微头使用）安装在实验模板的支架座上，如下图4所示。



图4差动变压器传感器安装示意图

（2）差动变压器的原理图已印刷在实验模板上，L1为初级线圈；L2、L3为次级线圈；*号为同名端。按图2-3接线，差动变压器的原边L1的激励电压必须从主机箱中音频振荡器的Lv端子引入，检查接线无误后合上总电源开关，调节音频振荡器的频率为4-5KHz（可用主机箱的频率表输入Fin来监测）；调节输出幅度峰峰值为Vp-p=2V（可用示波器监测：X轴为0.2ms/div）。



图5差动变压器性能实验安装、接线图

3.3放大电路的设计

传感器输出电压为0~50mV,而A/D转换器所能处理的电压是0~5V,所以必须在A/D转换器前加入一个前置差动放大电路以实现电压的放大，放大倍数为100倍，使输出电压为0~5V. 由于单运放在应用中要求外围电路匹配精度高、增益调整不便、差动输入阻抗低，故采用三运放结构。

三运放结构具有差动输入阻抗高、共膜抑制比高、偏置电流低等优点，且有良好的温度稳定性，低噪单端输出和和增益调整方便，适于在传感器电路中应用。 如图6所示，图中 RG为增益调节电阻，整个芯片仅R5为外接电阻，而运放A1 为增益为100的差动输入放大器。

差动变压器式张力测量控制系统控制原理：差动变压器由初级线圈和次级线圈组成,次级线圈分成极性相反的两部分。当交流电压加在初级线圈上时,若铁芯离开中心,则次级线圈上感应电动势的差,随着铁芯移动,电动势的差随之变大。

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13340861357：用差动变压器测量绳张力的原理是什么
滑学邢 ：答：该原理是基于差动变压器的工作原理。差动变压器由初级线圈、次级线圈和铁芯组成。当有张力作用于绳索时，绳索的形变会导致铁芯的位移，进而改变次级线圈的互感系数。这个互感系数的变化会被差动放大器放大并转换为电压信号，从而得到张力的测量结果。差动变压器具有高精度、高可靠性、抗干扰能力强的特点，因此...

13340861357：差动变压器式张力测量控制系统控制原理
滑学邢 ：答：差动变压器由一只初级线圈和二只次线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。当差动变压器随着被测体移动时差动变压器的铁芯也随着轴向位移，从而使初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，...

13340861357：差动变压器测量绳张力的原理
滑学邢 ：答：绳子上的张力F将会使得绳子产生微小的弯曲变形。差动变压器测量绳张力的原理是当绳子被拉伸时，绳子上的张力F将会使得绳子产生微小的弯曲变形，使其一侧的长度L1缩短，而另一侧的长度L2增加。

13340861357：张力控制系统的原理是什么?
滑学邢 ：答：全自动张力控制器原理如下：全自动张力控制器处于自动控制模式的时候由系统自动根据设定值和测量值进行PI运算来调整输出值q以保证实际张力达到设定值。如果在自动控制模式下062出现张力控制不稳定应当适当调整比例积分参数。张力控制器工作原理fkmq控制器比较张力设定值和张力测量值的偏差，经比例积分算法计算后...

13340861357：伺服电机控制张力原理
滑学邢 ：答：伺服电机控制张力原理是系统自动根据设定值和测量值进行PI运算来调整输出值。根据查询相关资料信息，全自动张力控制器处于自动控制模式的时候，由系统自动根据设定值和测量值进行PI运算来调整输出值。以保证实际张力达到设定值。如果在自动控制模式下，出现张力控制不稳定，应当适当调整比例积分参数。

13340861357：锥度张力控制器原理
滑学邢 ：答：的锥度张力控制。该张力控制器主电路采用PWM恒电流开关替换了常规的笨重变压器供电 电路故具有重量轻、体积小、恒电流精度高等特点，控制器操作面板采用微触开关使操作更 为简便，输出电流采用LED数码管使显示更为直观。该产品可以设置成手动张力控制、收卷 锥度张力控制、放卷锥度张力控制方式，可适用于各种...

13340861357：差动变压器式传感器如何测量张力
滑学邢 ：答：当没有信号输入时，铁芯处于中间位置，调节电阻R，使零点残余电压减小；当有信号输入时，铁芯移上或移下，其输出电压经交流放大、相敏检波、滤波后得到直流输出。由表头指示输入位移量的大小和方向。差动变压器式传感器的优点是：测量精度高，可达0.1μm；线性范围大，可到±100mm；稳定性好，使用方便。

13340861357：张力控制器的3种控制方法
滑学邢 ：答：3.全自动方法：通常有两种检测方法。一种是通过张力传感器测量线圈的张力，然后控制器自动调节离合器或制动器以控制线圈的张力。此方法是对张力的完整闭环控制。原则上，该方案可以实时反映张力的变化，因此控制精度最高。因此，一些高端精轧机，高速纵切机和其他冶金采用自动张力控制系统。

13340861357：差动变压器式传感器的作用原理是什么?
滑学邢 ：答：差动电感传感器和差动变压器式传感器的作用都是检测电流，采用差动方式来检测电流的大小和方向。它们有以下的异同点：异同点 相同点：二者都采用了差动方式，可以实现对电流进行检测，并且都可以实现隔离。不同点：两者的传感原理不同。差动电感传感器的输出信号是通过电感的自感原理产生的电磁场感应电压，...

13340861357：基本变间隙式、差动变间隙式和差动变压器式传感器的工作原理及结_百度...
滑学邢 ：答：该传感器通常用于检测变压器中的电流变化。3、差动变压器式传感器的工作原理是利用两个电流互感器和一个差动变压器来检测电流的大小。当系统中有电流通过时，两个电流互感器会产生相应的磁场，磁场会传导到差动变压器中，从而产生一个电压信号。该传感器的输出电压与电流的大小成正比，因此可以用来检测电流的...