2008 年TI 杯湖北省大学生电子设计竞赛试题（A 题）

zhangxunyi

   位移测量装置（A 题）
                 【本科组】
一、任务
设计并制作一台位移测量装置，其原理示意图如图1 所示（虚线框内部分可以用硬
件实现，也可以用软件实现）。
二、要求
1. 基本要求
（1）制作正弦信号激励电路，技术指标如下：
a. 频率：100kHz；
b. 驱动线性可变差动变压器时输出波形无明显失真（要求在图1 的C 点预留
测量端）。
（2）设计、制作差动信号测量电路，包括线性可变差动变压器，放大、整流、滤
波等电路，数据处理和显示等单元。在图1 中的A、B 两点分别输出直流电
压信号VA、VB（要求A、B 两点预留测量端）。
（4）测量的位移范围为-10~+10 mm，测量误差的绝对值不大于2mm。
2. 发挥部分
（1）将测量的位移范围扩展到-20~+20mm，测量误差达到基本要求（4）。
（2）进一步提高位移测量精度。
（3）设计一个闭环控制电路，要求用直流电机（不允许使用步进电机）驱动磁棒
移动，控制磁棒达到设定位移，位移误差的绝对值不大于2mm。
（4）其他。
三、说明
1. 至少使用3 片TI 公司的芯片，其中差分输出电路指定使用THS4503；推荐使用
的芯片有：①ADC：ADS7886；②DAC：TLV5616。
2. 线性可变差动变压器的磁棒可选用收音机的中波用铁淦氧磁棒，亦可选用其他合
适的磁性材料棒。线圈建议用φ(0.1~0.2)mm 的漆包线绕制在牛皮纸或其他绝缘材料制
作的骨架上，整个线圈固定在一块绝缘板上。磁棒的一端可用环氧树脂粘接一段绝缘杆，
手持绝缘杆可使磁棒沿线圈轴向移动。要求在绝缘板和绝缘杆上用细线标出位移显示为
0 时的相对位置。设计、绕制线圈时应注意以下两点：①避免电路出现谐振；②为保证
测量的线性，L2 和L3 的绕制位置应严格对称于L1。
3. 设计报告正文应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图和主要的测试
结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出。