Устройство для контроля изменения положения объекта

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА, содержащее блок компенсации, выход которого соединен с первым входом блока аттенюаторов , выход которого и выход приемного электрода doeдинeны с входом усилителя, выход которого соеданен с первым входом фазометра, выход которого соединен с входом фильтра, выход которого соединен с входом индикатора , излучающий электрод и генератор , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства , в него введены делитель частоты, формирователь периодических сигналов, синхродетектор, компаратор и ключ, выход генератора соединен с входом излучающего электрода, вторым входом фазометра, входами блока компенсации и делителя частоты, выход которого соединен с входом формирователя периодических сигналов и с первым BxcMitOM синхродетектора, второй вход которого соединен с выходом усилителя, а выход - с первым входом § ключа, выход которого соединен с вторым входом блока аттенюаторов, вы (/} ход формирователя периодических сигналов соединен с третьим входом бло- : с: ка аттенюаторов, выход фильтра под§ ключен к входу компаратора, выход коI торого подключен к второму входу I 1 ключа.

09) 01) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зр)) С 08 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к двтонсном сеицвтвльстви

ГОСУДАРСТ81:ННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3471612/18-24 (22) 15.07.82 (46) 23.05.84. Бюл. У 19 (72) В.С.Пекуров и В.Н.Сотни (71) Институт электроники АН Белорусской ССР (53) 681.325 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 625224, кл. 6 08 В 21/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

У 868706, кл. G 08 В 21/00, 1979 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ KOHTP03IH

ИЗМЕНЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА, содержащее блок компенсации, выход которого соединен с первым входом блока аттенюаторов, выход которого и выход приемного электрода соединены с вхо- дом усилителя, выход которого соединен с первым входом фаэометра, выход которого соединен с входом фильтра, выход которого соединен с входом йнднкаторо, излучающий электрод и генератор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены делитель частоты, формирователь периодических сигналов, синхродетектор, компаратор и ключ,.выход генератора соединен с

:входом иэлучающего электрода, вторым входом фаэометра, входами блока компенсации и делителя частоты, выход которого соединен с входом формирователя периодических сигналов и с первым входом синхродетектора, второй вход которого соединен с выходом усилителя, а выход — с первым входом ключа, выход которого соединен с Я вторым входом блока аттенюаторов, выход формирователя периодических сигналов соединен с третьим входом блокя аттенюаторов, выход фильтра подключен к входу компаратора, выход ко- Я торого подключен к второму входу, ключа.

1094042

Изобретение относится к средствам контроля и управления, а именно к контролю биологических объектов, и может быть использовано в медицине, в физике научного эксперимента, в качестве устройств охранной сигнализации и т.д.

Известно устройство сопержащее генератор, излучающий и приемный электроды, фазометр, фильтр н индика-1 тор (11.

Недостатком устройства является зависимость его чувствительности оТ условий окружающей среды, что снижает стабильность работы и точность контроля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля изменения

20 положения объекта, содержащее генератор, выход которого соединен с входом фазовращателя и первым Вхо» дом управляемого фазовращателя, выходом соединенного с входами излу- 25 чающего электрода и блока компенсации, выход которого соединен с первым входом блока аттенюаторов, выхо-. дом соединенного с первым входом

30 усилителя, выход которого соединен с первым входом фазометра, выходом соединенного с входами фильтров, первого и второго, .выход которого соединен с вторым входом блока аттенюаторов, выход первого фильтра соединен с входом индикатора и вторым входом управляемого фазовращателя, выход приемного электрода — с вторым входом усилителя, выход фазовращателя — с вторым входом фазометра.

Устройство обеспечивает возможность контроля двигательной активности объекта путем регистрации изменения межэлектродной емкости при перемещении объекта или изменении его объема между излучающим и приемными 4 электродами (2).

Однако в известном устройстве компенсация емкости между электродами, обусловленной электрофизическими характеристиками пространства, в котором находится объект, производится с помощью электрически управляемого аттенюатора, управление которым осуществляется сигналом, поступающим на его вход с приемного электрода . через усилитель, фазометр и фильтр.

Причем система компенсации емкости между электродами построена по принципу статического автоматического регулирования. Такие системы обладают гистерезисом, который приводит к увеличению погрешности контроля. Дополнительная погрешность контроля двигательной активности объекта образуется за счет внешних дестабилизирующих факторов.

Целью изобретения является повыше. ние точности контроля положения объекта.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля изменения положения объекта, содержащее блок компенсации, выход которого соединен с первым входом блока аттенюаторов, выход которого и выход приемного электрода соединены с входом усилителя, выход которого соединен с первым входом фазометра, выход

t которого соединен с входом фильтра

t выкод которого соединен с входом индикатора, излучающий электрод и генератор, введены делитель частоты, формирователь периодических сигналов, синхродетектор, компаратор и ключ, выход генератора соединен с входоМ излучающего электрода, вторым входом фазометра, входами блока компенсации и делителя частоты, выход которого соединен с входом формирователя периодических сигналов и с первым входом синхродетектора, второй вход которого соединен с выходом усилителя, а выход — с первым входом ключа, выход которого соединен с вторым входом блока аттенюаторов, выход формирователя периодических сигналов соединен с третьим входом блока атте» нюаторов, выход фильтра подключен к входу компаратора, выход которого подключен к второму входу ключа.

На фиг. 1 приведена характеристика фазоемкостного преобразователя устройства, на фиг. 2 — блок-схема устройства.

Устройство (фиг.2) состоит из излучающе4 о электрода 1 блока 2 компенсации генератора 3 блока атте) нюаторов 4> делителя 5 частоты, приемного электрода 6, формирователя 7 периодических сигналов, усилителя 8, ключа 9, синхродетектора 10, фазометра 11, компаратора 12, фильтра 13 и индикатора 14. о

Устройство работает следующим образом.

1094042 ройство обеспечивает высокую точность контроля, так как информация о двигательной активности объекта формируется фазоемкостным преобразователем, работающим в динамическом режиме, а рабочая точка его находится в оптимальной области преобразования. Дискретная форма представления полезного сигнала в .фазоемкостном преобразователе позволяет свести к минимуму внутренние дестабилизирующие факторы в виде низкочастотных флуктуаций и тем самим значительно увеличить стабильность положения рабочей точки иа характеристике пре, образователя, а значит точность и достоверность контроля двигательной активности ббъекгя;

Переменное напряжение с выхода генератора 3 поступает на излучающий электрод 1 и через блок 2 компенсации на информационный вход аттенюатора 4.

Переменное электрическое поле инду- 5 цирует на приемном электроде 6 сигнал.

Одновременно переменное напряжение с выхода генератора 3 с помощью делителя 5 частоты и формирователя 7 периодических сигналов формирует пило- 1О образное напряжение, которое используется для циклического управления по второму входу блока аттенюаторов 4. Частота изменения режима компенсации выбирается как минимум íà 15 порядок выше максимальной частоты ожидаемого информационного сигнала.

За каждый период управляющего пилообразного напряжения (фиг.1) устройство переводится из режима недоком- 20 пенсации в режим перекомпенсации.

При этом промежуточный режим будет соответствовать полной компенсации емкостной составляющей, т.е. максимальной крутизне преобразования изменений межэлектродной емкости в изменение фазы между напряжением с генератора 3 и током с усилителя 8.

Выделение полезного сигнала осуществляется фазометром 11 относительно 30 опорного напряжения с генератора 3.

1Через фильтр 13 полезный сигнал посту. пает на индикатор 14. Оптимизация работы устройства по цепи компенсации активной межэлектродной составляющей осуществляется с помощью

, синхродетектора 10, компаратора

" 12 и ключа 9. Управляющее напряжение для компенсации цепи по активной составляющей вырабатывается 4О синхродетектором 10 и постоянно присутствует на входе ключа 9. Но ото крывается ключ сигналом с выхода компаратора 12 только в те моменты, когда напряжение на выходе фильтра 4513 уменьшается до 0,3 от Бьют мокс.

Отсутствие выходного сигнала предопределяет открытое состояние ключа

9, чем поддерживается режим цепи компенсации активной составляющей в оптимальной области. Как известно, максимальное значение межэлектродной активной составляющей соответствует наибольшей крутизне преобразования. При появлении сигнала на входе компаратора 12 по уровню, превышающему 0,3 Уь .кокс, он срабатывает и закрывает ключ 9. С этого момента в течение нескольких минут управляющим напряжением для аттенюатора в цепи компенсации активной составляющей является напряжение, сохраненное на конденсаторе с малыми утечками. По мере разряда конденсатора величина активной составляющей межэлектродного пространства уменьшается, устройство выходит из режима оптимального преобразования и сигнал на выходе фильтра 13 уменьшается. При его снижении до уровня

0,3 Бьи,макс. срабатывает компаратор и открывает ключ 9 через который напряжение е синхродетектора 10 подзаряжает конденсатор на входе аттенюатора. Крутизна-преобразования резко возрастает (фиг.1, + ), амплитуда полезного сигнала на выходе фильтра 13 увеличивается, компаратор 12 закрывает ключ 9, и устройство опять возвращается в режим оптимального преобразования.

Таким образом, предлагаемое уст1094042

Составитель В.Гусев

Редактор О.Юрковецкая Техред Т.Маточка

Корректор А.Зимокосов

ЮЙЬ ю Ю М филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

° ФВ

Закав 3442/39 Тираж 569 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

f13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5