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[参考译文] PGA970:带 PGA970 的 4 线 LVDT 在中心区域有非线性行为

Guru**** 2551300 points
Other Parts Discussed in Thread: PGA970

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/1538073/pga970-4-wire-lvdt-with-pga970-has-a-no-linear-behavior-in-center-area

部件号:PGA970


工具/软件:

您好、

我将一个 4 线 LVDT 传感器连接到 PGA970。 但是、在中心位置附近、输出变为非线性或不稳定。
我们使用以下配置来确定激励相位:

DAC_SIN_NDS1 = 0;
DAC_SIN_NDS2 = waveform_table_LEN;
PHASE1 = atan (DEMOD1_PH1_DATA、DEMOD1_PH2_DATA);

此外、DEMOD1 连接到 LVDT 的次级侧。
是否有任何关于导致此问题的原因的建议?








线性度约为 2%

谢谢
Hassan Samadi

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    尊敬的 Hasan:  

    如何计算线性度? 下图是 ADC1、DAC 还是整个系统的图?

    您能否分享 LVDT 传感器如何连接 PGA970 的原理图或图表?

    谢谢、

    Maggie

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    您好、Maggie、

    我们有一个具有 μm 级阶跃的校准测试系统、可以移动传感器并从 PGA970 的输出中采集样本、并显示线性图曲线。
    我测试了一个 10mm 传感器、该传感器具有 5 线、但出于某些目的、我们必须仅连接 S1 和 S2 而不连接 SM。

    在这种情况下、我将 S1 和 S2 连接到 PGA970、并选择位于传感器中心区域的 1mm(±0.5mm)。  

    我将该传感器测试为 5 线、并使用相同的滤波器进行连接、如下图所示。 再次进行测试、中心区域没有任何跳跃或非线性行为:


    最大线性度为:0.07%

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    尊敬的 Hasan:  

    如果只有一个通道用于一个 4 线 LVDT 传感器,那么你必须在二级之间连接 P2(参见配置 2)我看不到你的连接:

    如果您要测量整个系统的线性度、PGA970 中是否运行了补偿算法?

    谢谢、

    Maggie

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    您好、Maggie、

    我使用您发送的配置 1、正如我所说、我只有 S1 和 S2 没有传感器的 SM。 我无法将 SM 连接到 P2。  
    使用 5 线传感器、我不会遇到大问题。  
    我使用如下电路原理图所示的 4 线传感器、当我将传感器核心移动到中心区域时、输出不会改变、然后跳到另一个值。 对于一个传感器是 50mV 跳变、另一个是大约 200mV 跳变。  

    谢谢

    Hassan

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    尊敬的 Hassan:  

    抱歉 — 我误读了您之前关于配置的消息。

    您是否在器件中使用了校准算法? 您的带通和低通滤波器设置是什么?  

    谢谢、

    Maggie

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    您好、Maggie、

    很抱歉,我无法发送消息。 因为我得到了这个错误:“您的发布频率已超过允许的速率。 请等待 1 分钟、以便再次发帖、Texas Instruments。  

    还可以 是的、首先我校准传感器位置、然后我编写了一个函数、该函数将解模块 1 数据转换为 DAC_REG0 值 (0-10V)。 我的 P1-P2 上为 3Vrms、5kHz、滤波器设置为:

      DEMOD1_BPF_CONFIG (ADC12_BPF_CFG5KHZ_B20HZ_B1、             
                         ADC12_BPF_CFG5KHZ_B20HZ_A2、             
                         ADC12_BPF_CFG5KHZ_B20HZ_A3);  

      DEMOD1_LPF_CONFIG (S2) ADC12_LPF_CFG100HZ_OP128US_b1、         
                         (S2) ADC12_LPF_CFG100HZ_OP128US_A2);

    我执行的另一项测试是测量传感器的次级信号、这个测试显示出与 PGA970 的输出相同的行为。 这意味着来自 Demoduator1 的数据在中心区域附近的短距离处表现出跳变、而该跳变反映在输出中。 如何平滑这个区域的解调器数据?

    谢谢
    Hassan

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    尊敬的 Hasan:  

    通常、我建议使用以激励频率为中心的窄带通滤波器、但您似乎已经这样做了。  

    在上一封邮件中、您说:

    我将此传感器测试为 5 线并使用如下所示的相同过滤器连接。 再次进行测试、中心区域没有任何跳跃或非线性行为:
     [/报价]

    在此配置中、您是否使用 PGA970 生成激励信号?  您只测量了 S1P 和 S1N、对吧?

    我执行的另一项测试是测量传感器的辅助信号、它显示了与 PGA970 的输出相同的行为。 这意味着来自 Demoduator1 的数据在中心区域附近的短距离处表现出跳变、而该跳变反映在输出中。 如何平滑该区域的解调器数据?

    从您分享的原理图中、看起来与上述相同的滤波器、您使用 PGA970 生成激励信号、只需测量 S1N 和 S1P。 如果我弄错了、请纠正我。  

    简而言之,您似乎已经对传感器的次级进行了两次测量 — 在第一种情况下,您没有看到非线性,而在第二种情况下,您看到了。 所以、我试着了解这两种测量方法之间有什么不同。  

    您是否尝试过测量激励信号本身? 如果使用 PGA970 激励信号、则从查找表中生成。 我想知道查找表中是否缺少一个值 — 这就解释了为什么在该点存在非线性。  

    谢谢、

    Maggie

    [/quote]
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    您好、Maggie、

    在此配置中、您是否使用 PGA970 生成激励信号?  您只测量 S1P 和 S1N、对吗?

    是的、我使用 PGA970 生成激励信号 3Vrms-5kHz:

    我有一个 5 线传感器、它将传感器的中间引脚连接到 SM、将传感器的 S1 连接到 S1P、将 S2 连接到 S2P、并使用两个解调器、线性度非常完美、但没有 SM 作为 4 线传感器、没有次级引脚、S1 连接到 S1P、S2 连接到 S1N。 非线性行为发生在中心、我连接了如下传感器:


    从您分享的原理图中、它看起来与上面的滤波器完全相同、您使用 PGA970 生成激励信号、只测量 S1N 和 S1P。 如果我弄错了、请纠正我。  [/报价]

    是的、没错。

    简而言之,您对传感器的次级传感器进行了两次测量 — 在第一种情况下,您没有看到非线性,在第二种情况下,您看到了非线性。 因此、我试图了解这两种测量方法之间有何不同。

    没有我的意思。 在将 5 线传感器连接到 PGA970 的第一个配置中、如果不使用相位检测技术、我便获得了可接受的线性度。 但是使用此传感器时、只将没有 SM(传感器的中间引脚)的 S1 和 S2 连接到 PGA970、同时在中心信号前后短距离移动磁芯不会改变。  

    您是否尝试过测量激发信号本身? 如果使用 PGA970 激励信号、则从查找表中生成。 我想知道查找表中是否缺少一个值 — 这就解释了为什么在该点存在非线性。  [/报价]

    是的、我看到了、我正在使用查找表生成这个 sinus 信号。 U3 之后的连接器侧的信号如下:

    谢谢
    Hassan

    [/quote]
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    尊敬的 Hassan:  

    感谢您的澄清、我理解您进行的两次测量之间的差异。 我来尝试根据您的配置来解释 PGA970 中 5 线 LVDT 和 4 线 LVDT 的测量方式。  

    PGA970 实现了基于整流器的调制。 当您在 5 线配置中进行测量时、您将分别解调每个次级。 解调结束时、您可以 在比例式块中使用解调后的输出来获得线性输出。 整流器解调通常用于 5 线配置、而不是 4 线配置。  

    在 4 线制设置中、只使用 1 条 ADC 路径、这意味着无法利用次级的比例式计算。 您仍然可以进行相对于初级的比例式测量。 波形发生器的分辨率为 14 位、您将其与解调器的 24 位输出进行比较(而不是比较两个调制器的两个 24 位输出)。 我想这是非线性的来源。

    选取我以 3 位分辨率(红色)和 5 位分辨率(分辨率)生成的这些图。 曲线峰值处的误差要明显得多。  

    我知道您在最终设计中无法访问 SM 引脚。 是否可以同时使用两个 ADC? 您可以将 S1 和 S2 解调为单端信号、如我之前分享的配置 2 所示。 这样、比例式测量结果比较了两个 24 位值。  

    谢谢、

    Maggie

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    您好、Maggie、

    我使用以下设置测试了传感器、如配置 2:
    S1_GAIN_SINGLE_END
    S2_GAIN_SINGLE_END
    S1_S2_CONFIG (BIAS_VCM_CTRL_0_0 | VCM_ENABLE);

    我测试了线性度,这是真的更差,超过 3%和相同的问题在中心区域。

    在本测试中、解模块 1、2 没有发生较大变化。 我的意思是、与配置 1 相比、解调器的最大值约为一半。
    我知道 4 线传感器的中心有问题。 但我有一个带 AD698 的电路,我用这个 IC 测试了这个传感器,我没有问题,即使在+–0.5mm 的中心区域的线性度测试小于%0.06。

    我已经计算了解调器的两个相位、并通过按如下方式移动内核来获得该值:
    start -> center:phase1 = 0、phase2 = 180

    中心:        PHASE1 = 0、PHASE2 = 0

    center->end:   phase1=180、phase2=0

    您能告诉我如何解决这个问题吗?

    谢谢

    Hassan

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    尊敬的 Hassan:  

    您在前一篇文章中提到、PGA970 中运行了校准算法。 您能给我详细介绍一下这个算法吗? 您使用了多少数据点进行校准?

    谢谢、

    Maggie

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    您好、Maggie、

    首先、校准位置并将其保存到 FRAM 中。 这些位置是起始位置、中心位置和结束位置。 然后、使用另一个函数(标量)将输入 (demoduator1、2 和相位 1、2) 缩放为 DAC 值。

    步骤:

    1. 检查相位
      • 左侧:abs (phase1)≤45 && abs (Phase2 - 180)≤45
      • 右:abs (phase1 - 180)≤45 && abs (Phase2)≤45
      • 中心:否则。
    2. 左侧 使用 out 的 Map demod1 =–0.0085* demod1 + 7780(定点:(–85* demod1 / 10000)+ 7780)
    3. 右侧 :Map demod2 使用 out = 0.0093 * demod2 + 7413(定点:(93 * demod2 / 10000)+ 7413)。
    4. 该功能 :使用重量=|demod1 - demod2|* 100 / 100000 在左右输出之间进行内插。
    5. 钳位 :确保 OUT 在[12803, 12803]中。

    您是否更好地了解缩放功能或校准功能?




    谢谢

    Hassan

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    尊敬的 Hassan:  

    您是否使用与 5 线配置相同的校准点? 从 5 线转换为 4 线时、您需要使用不同的补偿算法、因为您正在比较不同的数量。 如果您使用上面的配置 1、则有意义的是您可能遇到接近 0 的问题。 ADC 输入将非常小、因为次级振幅接近于相互抵消、并且相位可能不稳定、因为它会快速从 0 跳转到 180。  

    如果您使用配置 2、则我猜您遇到的是一些需要校准掉的 ADC 误差。 我不确定什么会导致一个 ADC 的输出相对于另一个 ADC 发生偏移。  

    如果您可以在靠近中心的位置获取更多校准数据、则可能能够对所看到的非线性行为进行补偿。 遗憾的是、我无法提供更详细的补偿和校准建议、这超出了我们为 PGA970 提供的支持范围。  

    谢谢、

    Maggie