　传感器测量电路原理

由测量原理可知 ,测量系统由信号的采集和信号处理及数据显示两部分组成。活塞杆上的

凹槽和霍耳传感器组成位移信号采集系统 ,由于传感器本身内部集成了整形电路 ,它的输出为方
波脉冲信号 ,这些信号还不能直接进行计数和显示 ,因为它不具备辨向功能 ,所谓辨向是指测量
系统能根据原始方波信号辨别液压缸运动方向或旋转体的旋转方向 ,因此必须设计信号处理电
路。电路不仅应包括辨向电路部分 ,而且要具有细分作用 ,以进一步提高测量精度 ,另外还要完
成脉冲计数、

显示驱动等功能。电路原理如图 2 所示。

图

　霍耳传感器检测位移电路原理

图中 A 、

B 表示两个传感器探头 , 其输

出信号为方波 ,两信号相位差为 90 度 ,此
信号经过细分电路后叠加成为均匀分布的

4 个脉冲信号 ,再进入计数电路的计数输
入端进行计数。另一方面 ,A 、

B 两路相差

90 度相位的信号经过辨向电路处理 ,输出
一个加减计数控制信号 ,去控制计数器的
计数方向。计数器的计数内容通过译码驱
动电路后 ,由七段数码管显示出来。

11 　辨向原理

电路中采用了 CC4013 型 D 触发器和

CC4510 型加减计数器解决辨向问题。当液压缸正向运动时 ,A 路方波信号始终比 B 路信号超前

90 度相位 ,D 触发器 D 端波形与 A 路信号波形相同 ,CP 端波形与 B 路信号波形相同 ,根据 D 触
发器的工作原理 ,Q 端信号由时钟信号的上升沿触发时 D 端的信号得到 ,而在触发时 ,D 端的信
号总是高电平 ,所以 ,只要是 A 路信号超前于 B 路信号 ,Q 端的信号就始终为高电平 ,这样可逆
计数器的加减计数端就一直呈现高电平 ,计数器在液压缸正向运动时始终作加计数运算。液压
缸反向运动时 ,B 路的信号超前 ,相应地 ,D 触发器 CP 端信号超前于 D 端信号 ,Q 端信号始终为
低电平 ,计数器始终作减计数运算。这样 ,液压缸正向运动时 ,计数器加计数 ,反向运动时作减计
数 ,从而实现了辨向功能。

12 　细分原理

细分电路由 2 个 CC4098 单稳态触发器构成。单稳态触发器的特点是 ,在输入脉冲的触发

下 ,其输出端产生一个具有恒定宽度的矩形脉冲 ,也就是触发器翻转到另一个状态 ,但此状态又
是暂时的 ,经过时间 T 后又回到初始状态。4098 的 R T/ CT、CT 端外接的电阻、

电容是定时元

件 ,决定输出脉冲宽度 (暂态时间) 。A1 为电路的正向脉冲触发端 ,A2 为电路的负向脉冲触发
端 ,我们把霍耳传感器的输出接到 4098 的 A1 、

A2 端 ,在 Q 端就得到由原始的方波信号上升沿和

下降沿同时触发的两个脉冲信号。两个单稳态触发器的 Q 端共有 4 个脉冲信号 ,把它们叠加后
接到计数器的 CP 端。这样 ,液压缸每移动一个螺距 ,电路中产生 4 个均匀分布的脉冲信号 ,从
而实现了信号的 4 倍频细分。

13 　计数与显示译码驱动电路

计数电路对细分后的脉冲信号进行计数 ,由于脉冲信号是均匀分布的 ,每个脉冲信号对应一

第 4 期

应用霍耳开关元件检测液压缸位移原理的研究

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