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一种LVDT精密测长仪的仿真研究

作　者: 姚丹
导　师: 徐志祥
学　校: 大连理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: LVDT Multisim 仿真单片机
分类号: TH711
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 219次
引　用: 3次
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内容摘要

LVDT精密长度测量仪广泛应用于工业、农业、医疗、军事等很多领域。由于应用环境的不同,设计人员需要在原有测量仪基础上进行改进,使用传统的设计方法就必须经过反复制板调试。因此,提出使用仿真平台先对系统进行仿真,当结果满足设计要求后,再进行制板,以达到缩短开发周期、减少开发费用的目的。本论文分析了LVDT传感器的测量原理,采用单片式线位移LVDT信号调节芯片AD598来设计变送器。通过对变送芯片AD598与LVDT传感器的分析,设计出不同于传统的LVDT处理器的初级线圈与次级线圈分离的结构,而采用初级线圈与次级线圈合二为一的结构,提高了输出信号的线性度。采用STMicroelectronics公司的STC89C54RD+单片机来实现信号的处理、当量转换、系统标定以及位移数据串行通讯等功能。在进行系统理论设计后,将系统置于Multisim仿真平台中进行软硬件协同仿真,通过Multisim软件所提供的仪器仪表对系统进行测试,分析测试结果,并对系统交互式元件参数进行调节。达到设计要求后,将Multisim中的网络表输出到Protel中制作PCB板。此外,本课题运用仿真方法研制的LVDT精密测长仪已经开发出实体,并且实现了对2mm量程内准确的长度位移测量,并能够手动定标,定标点可以任意选定。该系统通过了实验室的标定,分辨率为微米量级,重复度误差小于1μm。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-10
  1.1 课题研究的背景  8-9
  1.2 本论文的主要工作及意义  9-10
2 LVDT传感器原理及系统设计  10-36
  2.1 LVDT传感器原理  10-15
    2.1.1 LVDT传感器结构  10
    2.1.2 LVTD位移传感器的测量原理  10-15
  2.2 LVDT精密测长仪系统总体设计  15-36
    2.2.1 信号调理模块芯片的特性  18-20
    2.2.2 信号调理模块参数的设置  20-21
    2.2.3 放大模块仪表放大器的选择  21-23
    2.2.4 A/D转换芯片选择及ADS1110特性  23-31
    2.2.5 微控制器选择  31
    2.2.6 人机交互的设计  31-33
    2.2.7 通信系统设计  33-34
    2.2.8 电源部分设计  34-36
3 仿真平台的选择及仿真平台的主要特点  36-40
  3.1 仿真平台的选择  36-38
  3.2 仿真平台Multisim的主要特点  38-40
4 精密测长仪仿真分析及制板  40-58
  4.1 LVDT仿真及结果分析  40-43
    4.1.1 LVDT仿真电路设计  40-42
    4.1.2 LVDT仿真结果分析  42-43
  4.2 信号调理模块仿真  43-50
  4.3 放大模块仿真  50-51
  4.4 微控制器部分仿真  51-56
    4.4.1 微控制器硬件仿真  51-53
    4.4.2 微控制器软件仿真  53-56
  4.5 Multisim混合Protel制板  56-58
5 系统实现及测试报告  58-61
结论  61-62
参考文献  62-64
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  64-65
致谢  65-66

一种LVDT精密测长仪的仿真研究

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