NE556双时基电路构成的非接触式电容传感器

1、ne556双时基电路构成的非接触式电容传感器在工业生产过程中,常常需要对物体的位置举行检测与控制,如自动生产线上的各种位置控制、行车的位置控制等,均离不开位置的检测。人们希翼位置检测是非接触的,当被测物体是导体时,用检测位置是一种较好的非接触式检测办法。1 ne556构成的非接触式电容的原理1.1传感器的整体组成方框图传感器的组成1所示。其中cx为工作,是由两块金属板电极构成的平行板检测电容,将它安装在金属导体要通过的线路的某一位置上,由它感触临近它的金属导电物体,当有金属导体逼近它时,其电容量将会增大。cref为一参考电容器,它的结构彻低与cx相同,但它不感触金属导体。图1电容传感器方框图本

2、传感器的检测是将工作电容器cx与参考电容器cref的电容量分离转换为频率信号,再由计数器、对两电容器的电容量差值举行比较来完成的。首先由ne556内部的两个多谐将cx和cref的电容值转换成两路计数脉冲输出,然后这两路计数脉冲通过各自的计数器举行计数,由比较器比较两个计数值的大小。当工作电容器cx中有金属物体通过时,工作电容器的电容量增大,输出到计数器1的计数脉冲频率降低,计数器1的计数值较计数器2的小,使比较器输出为“1”的信号,推进相关动作,从而完成检测。1.2ne556构成的检测探头1.2.1及工作过程ne556的内部有两个555时基电路,因为它们封装在一个芯片内,能获得较好的全都性。另

3、ne556为双极型电路,其输出驱动能力大,输出可达到200ma,工作频率范围可达01001hz500khz。2所示,ne556内部的两个555电路接成了间接反馈式无稳态自激多谐振荡器形式,两个振荡电路是对称的,即r11=r21,r12=r22,c11=c21,cx=cref,cx从其2、6脚接入第一个555电路,使其输出vo1的方波频率随cx的变幻而变幻。cref从ne556的8、12脚接入其次个555电路,使其也输出vo2的方波信号。当无导体临近cx,cx=cref,vo1与vo2输出的方波频率相等。经后面的计数器、比较器后,使检测输出信号为低电平“0”。当有导体临近cx时,cx>cr

4、ef,vo1上输出的方波频率将低于vo2输出的方波频率,经计数器、比较器后,使检测输出信号为高电平“1”,从而获得位置检测信号,供位置控制电路举行位置控制之用。图2ne556构成的检测探头电路1.2.2电路工作波形图图3所示为检测电路的工作波形图,在图中画出了有无金属导体临近cx的两种状况下的波形图。图中所述的计时周期是指控制比较器举行比较的时光周期,普通可按照555电路输出的方波频率、所用计数器的位数以及干扰的性质挑选合适的计时周期,以克服现场干扰和保证计数器不产生溢出,普通可选为20ms(其目的是为了使工频干扰引起的计数值只能是“1”,可以通过去掉计数值的最低位来消退其干扰)。图3探头输出

5、波形图检测探头工作时应保证vo1、vo2的初始相位全都,3所示。在电路中可以通过按下开关k来达到这一目的,k是控制ne556内两个555电路的强制复位端,当其按下时,两个555电路输出一定为低电平“0”。2传感器的安装、调试及防扰措施由于传感器用法的电容是平行金属板,在现场会引入工频干扰信号,因此安装时应尽量安装在工频干扰较低的地方。经实验可以将cx的两块金属板电极平行安装,同时在两金属板的外面用一个开口的金属盒接地屏蔽起来,只要留出能让金属物体从两金属板中间通过的距离,4所示。图4cx的结构图安装时cx的两个极板应与ne556的连线长度尽量短,且它们之间的衔接导线要采纳屏蔽措施。调试时,应调

6、节每个555电路的外接,使它们的输出方波波形的频率和占空比全都。传感器中的主要抗干扰措施:通过设定比较器在比较计数器的输出数值时,舍掉低位部分,只举行计数值的高位比较,通过这种措施也能够调节传感器的敏捷度;采纳了cref参考电容,可以由它们将干扰同时引入,互相抵消;采纳了ne556双时基电路,使内部的两个555电路全都性好;因为ne556的驱动能力很大,而且其输出的信号是频率信号,故在信号传送这一部分电路本身的抗干扰能力很强。3 电路的特点相对其它临近开关来说,因为该传感器用法了参考电容器与工作电容器,其结构相像,并且需将它们安装于相近位置,工作于相同的环境,所以传感器具有不怕灰尘、湿润、高温等环境,一经调试好后不须维护,工作牢靠,抗干扰能力强,成本较低等特点。适合于矿山、冶金行业的位置控制用法。4 结束语本文介绍的传感器利用平行板电容检测元件,作为临近开关适