一種數(shù)控火焰切割機的電容式高度傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種數(shù)控火焰切割機的電容式高度傳感器，由感應(yīng)環(huán)和與感應(yīng)環(huán)連接的信號檢測電路組成，信號檢測電路由順序連接的正弦波發(fā)生電路、運算法電容檢測電路、相敏檢波電路組成，感應(yīng)環(huán)通過電容與運算法電容檢測電路連接，感應(yīng)環(huán)固定在割炬上，隨著割炬的上下運動帶動其升降。采用該方案設(shè)計的電容式高度傳感器，一是響應(yīng)速度快，整個檢測過程響應(yīng)時間低于2ms；二是檢測精度高，輸出精度達±5mV；三是抗干擾性較強，能適應(yīng)數(shù)控火焰切割機惡劣工作環(huán)境。
【專利說明】一種數(shù)控火焰切割機的電容式高度傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及數(shù)控火焰切割機，具體是一種數(shù)控火焰切割機的電容式高度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)控火焰切割機在自動切割板材的過程中，為提高加工的精度和質(zhì)量，需使割炬與板材之間的高度在數(shù)控切割機工作過程中最大限度地保持恒定。
[0003]目前，在數(shù)控切割機自動調(diào)高系統(tǒng)中有三種電容信號檢測技術(shù):
[0004]1、調(diào)頻法:結(jié)構(gòu)簡單，受外界因素影響較小，但振蕩頻率的穩(wěn)定性不足，且頻帶較窄，導致量程過小，而且內(nèi)部雜散電容對電路的影響較大，測量精度不高；
[0005]2、脈沖調(diào)寬法:電路線路簡單，不需要交流信號發(fā)生器和解調(diào)電路，靈敏度較高，但電容傳感器需要的工作電容較大；
[0006]3、電橋法:靈敏度高，傳感器的工作電容甚至在IpF以下，傳感器的體積小，不足的是:音頻信號不太適合小容量的電容，非線性誤差較大。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目的是為提高目前數(shù)控火焰切割機電容式自動調(diào)高器的精度，改善其動態(tài)響應(yīng)特性較差的問題，而提供一種數(shù)控火焰切割機的電容式高度傳感器。
[0008]實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是:
[0009]一種數(shù)控火焰切割機的電容式高度傳感器，由感應(yīng)環(huán)和與感應(yīng)環(huán)連接的信號檢測電路組成，信號檢測電路由順序連接的正弦波發(fā)生電路、運算法電容檢測電路、相敏檢波電路組成，感應(yīng)環(huán)通過電容與運算法電容檢測電路連接，感應(yīng)環(huán)固定在割炬上，隨著割炬的上下運動帶動其升降。
[0010]本實用新型的優(yōu)點是:通過設(shè)計有關(guān)電路，傳感器最后輸出的直流電壓信號與待檢測的高度形成正比的關(guān)系，實現(xiàn)了傳感器把感應(yīng)環(huán)和待加工材料之間的高度轉(zhuǎn)換成電壓信號的目的。采用該方案設(shè)計的電容式高度傳感器，一是響應(yīng)速度快，整個檢測過程響應(yīng)時間低于2ms ;二是檢測精度高，輸出精度達±5mV ;三是抗干擾性較強，能適應(yīng)數(shù)控火焰切割機惡劣工作環(huán)境。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型電容式高度傳感器的電路連接示意圖；
[0012]圖2為正弦波發(fā)生電路圖；
[0013]圖3為運算法電容檢測電路圖；
[0014]圖4為相敏檢波電路圖；
[0015]圖5為本實用新型電容式高度傳感器與控制系統(tǒng)的連接示意圖。【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，一種數(shù)控火焰切割機的電容式高度傳感器，由感應(yīng)環(huán)、正弦波發(fā)生電路、運算法電容檢測電路和相敏檢波電路四部分構(gòu)成。感應(yīng)環(huán)和待加工材料之間含有電容Cx (Cx與感應(yīng)環(huán)和代加工材料之間的高度d成反比)；正弦波發(fā)生電路輸出正弦波信號Vl(t) ;Cx、Vl(t)經(jīng)運算法電容檢測電路處理后輸出V2(t)，V2(t)的直流分量與Cx成反t匕；相敏檢波處理V2(t)后輸出V3，其大小與V2(t)的幅值成正比。通過上述檢測和處理，傳感器輸出的直流電壓信號V3與感應(yīng)環(huán)和代加工材料之間的高度d成正比，實現(xiàn)其高度檢測功能。
[0017]實施例:
[0018](一)參數(shù)設(shè)定
[0019]1、設(shè)定鋼制感應(yīng)環(huán)的尺寸
[0020]感應(yīng)環(huán)結(jié)構(gòu)為一圓環(huán)，內(nèi)圓半徑r = 20mm,外圓半徑R = r+d=40mm,據(jù)此可以計算感應(yīng)環(huán)的有效面積。
[0021]S = JI (R2-r2) = 3.14X [(40X1(T3)2-(20X1(T3)2] = 37.68 X 10V,
[0022]絕緣系數(shù)e =8.85X1(T12F/M。
[0023]2、設(shè)定正弦波發(fā)生電路
[0024]圖 2 中，選定:R1=R3=5.1K, R2=50K, R4=1K, R5=10K, R7=200K, R8=0.5K, R9=25K，Cl=Iu, C2=10u, C3=lu, C3為=103。電路輸出信號的頻率f=l/[ (R4+R7) *C4]，調(diào)整R7的大小使f=100K，調(diào)整R2使輸出幅值Vm等于3V。因此本電路中輸出激勵信號:
[0025]Vl (t) =VmSin w J 其中 Vm=3V, w c=2 Ji *105
[0026]3、設(shè)定運算法電容檢測電路
[0027]圖3中，輸出信號V2(t)的表達式為:
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)控火焰切割機的電容式高度傳感器，其特征是:由感應(yīng)環(huán)和與感應(yīng)環(huán)連接的信號檢測電路組成，信號檢測電路由順序連接的正弦波發(fā)生電路、運算法電容檢測電路、相敏檢波電路組成，感應(yīng)環(huán)通過電容與運算法電容檢測電路連接，感應(yīng)環(huán)固定在割炬上，隨著割炬的上下運動帶動其升降。
【文檔編號】B23K7/10GK203464899SQ201320512186
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】鄒愛成, 張云, 王群英 申請人:桂林航天工業(yè)學院