電阻傳感器諧振頻率的測量--數字波形發生器

可變電阻傳感器可以將一個固定的直流激勵電壓或電流變換成一個被測量直接函數的電流或電壓。在另一類傳感器中，移動物體或流體可以通過改變一個LC電路的電感值或電容值來產生一個傳感器信號。圖1示出了一個基本的交流驅動調諧電路接近式傳感器(即L和C)以及采樣電阻器R。在靜態條件下，L和C諧振并在某一頻率下具有最大阻抗。當一個物體接近該傳感器時，L或C值發生變化并改變電路的諧振頻率。只要用一個固定頻率來激勵傳感器，并測量輸出電壓V2相對于激勵電壓V1的相位或幅度變化，就可以推導出該物體的位置。不過，這種方法會限制傳感器的動態范圍和分辨率。

作為一種替代方法，可以使用一個跟蹤傳感器諧振頻率變化的掃頻交流電源來驅動傳感器。圖2示出了一種由一個DDS(直接數字合成)器件IC1來提供一正弦波激勵電壓的方法。低通濾波器IC2濾除時鐘噪聲和諧波。放大器IC3驅動傳感器。放大器IC4提高傳感器的輸出電壓V2并驅動IC5。IC5是一個雙通道12位ADC，它同時對參考電壓V1和IC4的輸出進行采樣和數字化。具有DSP功能的微控制器IC6對傳感器輸出的幅度和相位進行分析，并通過交替對IC1的一對頻率控制寄存器進行編程來設置IC1的頻率。IC6的一個串行端口把位置數據傳送到外部控制器。在使用不同類型的傳感器時，利用DDS/DSP組合可以提供相當好的靈活性。例如，某些傳感器需要一個相對狹窄而分辨率卻很高的激勵頻率范圍，而另一些傳感器則可能在寬掃頻激勵下發揮最佳的作用。