基于S3C2410的电感测微仪设计

　　早期的电感测微仪系统大多采用单片机作为主控CPU，基本上可以满足一般测量要求，但同时也存在很多问题，如计算机负担过重，运算速度过慢，控制精度不够，经常出现故障等。随着电子技术的不断发展，越来越多地采用更高性能的解决方案，本设计选用三星公司最新推出的ARM9系列S3C2410处理器作为电感测微仪的控制CPU。该芯片是一款低功耗、高性能的RISC芯片。本文将介绍基于S3C2410的电感测微仪的硬件设计。

　　l 差动变压器式位移传感器工作原理

　　电感式传感器是利用线圈自感式互感系数的变化来实现非电量测量的一种装置，可以分为自感和互感两大类。互感式传感器由于它利用变压器原理，又往往做成差动式，故常常称之为差动变压器式传感器，本文介绍的测微仪就是利用这种传感器而设计的。这种传感器结构简单，使用灵活，寿命长，线性度好，具有高分辨率和高灵敏度等特点。使用时只要把壳体夹固在参照物上，其测杆顶在被测点上，就可以直接测量物体间的相对变位，从而可以对位移、厚度、压力、振动、应变、流量等参数进行测量。

　　差动变压器式位移传感器的原理如图l所示，在框上绕有一组输入线圈(一次侧线圈)，在同一线框上另绕两组完全对称的线圈(二次侧线圈)，它们反向串联组成差动输出形式，当一次侧线圈加入正弦交流激励电源后，其二次线圈N21和N22产生感应电动势U21和U22。

　　由于N21和N22反向串联，所以二次线圈在空载时的输出电压为:

　　U0=U21-U22=-jw(M1-M2)l1,

　　式中，M1和M2为N1与N21和N22之间的互感系数。当差动变压器的结构和激励电源一定时，互感系数M1和M2的大小与衔铁位置有关。当衔铁在中间位置时，M1=M2，此时二次侧无电压输出。当衔铁向上移动时，M1增大，M2变小，此时U0=-jw︱M1-M2 ︱I1。当衔铁向下移动时，M1减小，M2增大，此时U0=jw︱M1-M2 ︱I1。所以玩的大小反映了衔铁的位置，U0的相位反映了衔铁是向上或是向下移动。

　　2 电感测微仪的硬件设计

　　2.1 正弦波发生电路与交流放大电路

　　传感器所需的正弦激励信号由正弦波发生器ML2036产生，ML2036简单易用，可以很方便地产生程控正弦波信号，通过M12036及AD7376器件产生频率和幅值均可调的正弦波，为传感器和相敏检波器提供幅值稳定的激励电压。由于通过

　　AD7376输出的电压信号是一个衰减的过程，在此通过运放对其进行缓冲放大及交流放大，TIJD74做为电压跟随器，以增强带负载能力。

　　2.2 相敏检波与滤波电路