Способ селективной фазочувствительной демодуляции сигнала индукционного датчика угла и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к области электронной техники и могут быть использованы для преобразования переменного напряжения в постоянное. Техническим результатом является повышение точности и помехоустойчивости, а также обеспечение изменения фазы сигнала. При осуществлении способа селективной фазочувствительной демодуляции сигнала индуктивного датчика угла конденсатор заряжают информационным сигналом датчика угла в момент прохождения этим сигналом своего пикового значения. Датчик угла запитывают синусоидальным напряжением, полученным из внешнего импульсного сигнала, из которого получают сетку частот. Сложением частот формируют интервал времени, в течение которого заряжают конденсатор. Устройство для реализации способа содержит конденсатор (8), буфер (9), кварцевый генератор (10) импульсов, двоичный счетчик (11), генератор (12) синусоидального напряжения, индукционный датчик (13) угла, схему 5И-НЕ (14), аналоговый ключ (15). 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретения относятся к области электронной техники и могут быть использованы для преобразования переменного напряжения в постоянное.

Известен способ демодуляции сигнала, реализуемый в устройстве, описанном в [1], который заключается в заряде конденсатора через диод.

Недостатком данного способа и реализующего устройства является его низкая точность и помехоустойчивость.

Наиболее близким к заявленному является способ, реализуемый в устройстве, описанном в [2], который заключается в заряде конденсатора через диод с последующей буферизацией.

Недостатком данного способа является его низкая помехоустойчивость и то, что данный способ не позволяет чувствовать фазу сигнала.

Наиболее близким к заявленному устройству является демодулятор [2], содержащий входной и выходной буферные каскады, два диода, конденсатор.

Недостатком данного устройства является то, что он не обладает фазочувствительностью и имеет низкую помехоустойчивость.

Задачами, на решение которых направлены настоящие изобретения, являются получение фазочувствительной демодуляции, повышение точности и помехоустойчивости.

Поставленные задачи достигаются тем, что в способе селективной фазочувствительной демодуляции сигнала индуктивного датчика угла, заключающемся в заряде конденсатора, согласно изобретению конденсатор заряжают информационным сигналом индукционного датчика угла в момент прохождения этим сигналом своего пикового значения, а индукционный датчик угла запитывают синусоидальным напряжением, которое получают из внешнего импульсного сигнала, из него же получают сетку частот и путем сложения частот формируют интервал времени, в течение которого заряжают конденсатор.

В устройство для селективной фазочувствительной демодуляции сигнала индукционного датчика угла, содержащее конденсатор, буфер, согласно изобретению дополнительно введены кварцевый генератор импульсов, двоичный счетчик, индукционный датчик угла, генератор синусоидального напряжения, схема 5И-НЕ, аналоговый ключ, управляющий вход которого подключен к выходу схемы 5И-НЕ, входы которой подключены к выходам двоичного счетчика, вход которого подключен к выходу кварцевого генератора импульсов, вход аналогового ключа подключен к сигнальной обмотке индукционного датчика угла, обмотка возбуждения которого подключена к выходу генератора синусоидального напряжения, вход которого подключен к выходу старшего разряда двоичного счетчика, выход аналогового ключа подключен к одному выводу конденсатора и входу буфера, выход которого является выходом устройства, другой вывод конденсатора подключен к общему проводу.

К существенным отличиям предложенного способа относится то, что конденсатор заряжают информационным сигналом индукционного датчика угла в момент прохождения этим сигналом своего пикового значения, а индукционный датчик угла запитывают синусоидальным напряжением, которое получают из внешнего импульсного сигнала, из него же получают сетку частот и путем сложения частот формируют интервал времени, в течение которого заряжают конденсатор. При таком способе демодуляции интервал времени заряда конденсатора формируется синфазно с синусоидальным напряжением в момент достижения информационным сигналом своего пикового значения, что повышает точность и помехоустойчивость демодуляции и обеспечивает чувствительность к изменению фазы информационного сигнала.

К существенным отличиям устройства относится введение двоичного счетчика, к выходам которого подключена схема 5И-НЕ, которая формирует импульсы, которыми открывается аналоговый ключ, через который заряжается конденсатор информационным сигналом индукционного датчика угла, который питается от генератора синусоидального напряжения. На счетный вход двоичного счетчика подаются импульсы с кварцевого генератора, а импульсы с выхода старшего разряда счетчика подаются на вход генератора синусоидального напряжения.

Такое включение позволяет открывать аналоговый ключ импульсом, фаза которого связана с фазой питающего индукционный датчик угла синусоидального напряжения в момент достижения информационным сигналом пикового значения, когда основная составляющая помехи - квадратурная составляющая имеет нулевое значение, что позволяет определять фазу информационного сигнала, повысить точность и помехоустойчивость демодуляции.

Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежами. На фиг.1 представлена структурная схема, поясняющая способ, на фиг.2 - схема устройства для осуществления способа, на фиг.3 и 4 - временные диаграммы, поясняющие соответственно способ и устройство.

На фиг.1 внешний импульсный сигнал подается на входы формирователя 2 синусоидального сигнала и формирователя 3 сетки частоты, выходы которого подключены ко входам схемы 4 сложения частот, выход которой подключен к управляющему входу формирователя 5 интервала времени. Формирователь 2 синусоидального напряжения подключен к индукционному датчику 6 угла, информационный выход которого подключен ко входу формирователя 5 интервала времени, выход которого подключен к одному выводу конденсатора 1 и входу буфера 7, с выхода которого снимается выходной сигнал. Другой вывод конденсатора 1 подключен к общему проводу.

Способ селективной фазочувствительной демодуляции сигнала индукционного датчика угла осуществляют следующим образом.

Внешний импульсный сигнал (фиг.3а) подают на вход формирователя 2 синусоидального напряжения, на выходе которого формируется синусоидальное напряжение (фиг.3б), которым запитывают индукционный датчик 6 угла. Тот же внешний импульсный сигнал подают и на вход формирователя 3 сетки частот, к выходам которого подключена схема 4 сложения частот, на выходе которой формируются импульсы (фиг.3в), совпадающие с пиковым значением синусоидального напряжения (фиг.3б). Этими импульсами управляется формирователь 5 интервала времени, через который происходит заряд конденсатора 1 информационным сигналом индукционного датчика 6 угла в момент прохождения им своего пикового значения.

При синфазном значении информационного сигнала датчика 6 угла с выходным синусоидальным напряжением формирователя 2 (фиг.3е) напряжение на конденсаторе 1 будет положительным (фиг.3д), при противофазном - отрицательным (фиг.3ж). В информационном сигнале индукционного датчика угла присутствует квадратурная составляющая, которая имеет нулевой уровень в момент прохождения информационным сигналом пикового значения (фиг.3з), поэтому демодулированное значение квадратурной составляющей будет иметь также нулевое значение, следовательно, предложенный способ обладает селективностью и имеет повышенную помехоустойчивость. Выходное напряжение с конденсатора 1 снимают через буфер 7 для исключения влияния нагрузки.

Показанное на фиг.2 устройство содержит конденсатор 8, буфер 9, кварцевый генератор 10 импульсов, двоичный счетчик 11, генератор 12 синусоидального напряжения, индукционный датчик 13 угла, схему 14 5И-НЕ, аналоговый ключ 15.

Конденсатор 8 подключен между входом буфера 9 и общим проводом, выход кварцевого генератора 10 импульсов подключен ко входу двоичного счетчика 11, выходы которого подключены ко входам схемы 14 5И-НЕ, выход которой подключен к управляющему входу аналогового ключа 15, включенного между сигнальной обмоткой индукционного датчика 13 угла и конденсатором 8. Вход генератора 12 синусоидального напряжения подключен к выходу старшего разряда двоичного счетчика 11, а выход генератора 12 подключен к обмотке возбуждения индукционного датчика 13 угла. Выход буфера 9 является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

С выхода кварцевого генератора 10 (фиг.4а) прямоугольные импульсы поступают на вход двоичного счетчика 11, на выходах которого формируются последовательности прямоугольных импульсов (фиг.4б...е), которые поступают на входы схемы 14 5И-НЕ, на выходе которой формируются импульсы (фиг.4ж), и подаются на управляющий вход аналогового ключа 15.

С выхода старшего разряда двоичного счетчика 11 последовательность прямоугольных импульсов (фиг.4е) поступает на вход генератора 12 синусоидального напряжения, на выходе которого формируется синусоидальное напряжение (фиг.4з), период которого совпадает с периодом входной последовательности импульсов. Этим синусоидальным напряжением питается обмотка возбуждения индукционного датчика 13 угла, на выходе которого формируется также информационное синусоидальное напряжение, амплитуда которого пропорциональна углу поворота подвижной части датчика 13, и оно может быть как синфазным (фиг.4и), так и противофазным (фиг.4к) относительно питающего напряжения в зависимости от направления угла поворота подвижной части датчика 13 угла. Так как выходные импульсы схемы 14 5И-НЕ совпадают с пиковыми значениями информационного синусоидального напряжения (фиг.4ж), то они открывают аналоговый ключ 15 и происходит заряд конденсатора 8 пиковым значением сигнала. Время, в течение которого заряжается конденсатор 8, формируется схемой 14 5И-НЕ из выходных импульсов двоичного счетчика 11. При синфазном состоянии информационного и питающего напряжений (фиг.4з) выходное напряжение будет положительным (фиг.4л), а при противофазном (фиг.4к) - отрицательным (фиг.4м). В информационном сигнале индукционного датчика угла присутствует, как правило, вторая гармоника или квадратурная составляющая (фиг.4н), которая имеет нулевое значение в момент формирования импульса, открывающего аналоговый ключ 15 (фиг.4ж), поэтому доля квадратурной составляющей в демодулированном полезном сигнале незначительна. Таким образом, обеспечивается селективность и помехоустойчивость демодулятора.

Для исключения влияния нагрузки на заряд конденсатора 8 включен буфер 9 между конденсатором 8 и выходом устройства.

Предложенный способ фазочувствительной демодуляции индукционного датчика угла и устройство для его осуществления были использованы в системе стабилизации гироскопической платформы.

Источники информации

1. П.Хорвиц, У.Хилл. Искусство схемотехники, М. «Мир», 1983 г., т.1, стр.203, фиг.3.35.

2. А.Г.Алексенко, Е.А.Коламбет, Г.И.Стародуб. Применение прецизионных аналоговых микросхем. М. «Радиосвязь», 1985 г., стр.200, фиг.5.14а (прототип).

1. Способ селективной фазочувствительной демодуляции сигнала индукционного датчика угла, заключающийся в заряде конденсатора, отличающийся тем, что конденсатор заряжают информационным сигналом индукционного датчика угла в момент прохождения этим сигналом своего пикового значения, а индукционный датчик угла запитывают синусоидальным напряжением, которое получают из внешнего импульсного сигнала, из него же получают сетку частот, и путем сложения частот формируют интервал времени, в течение которого заряжают конденсатор.

2. Устройство для селективной фазочувствительной демодуляции сигнала индукционного датчика угла, содержащее конденсатор, буфер, отличающееся тем, что в него введены дополнительно кварцевый генератор импульсов, двоичный счетчик, индукционный датчик угла, генератор синусоидального напряжения, схема 5И-НЕ, аналоговый ключ, управляющий вход которого подключен к выходу схемы 5И-НЕ, входы которой подключены к выходам двоичного счетчика, вход которого подключен к выходу кварцевого генератора импульсов, вход аналогового ключа подключен к сигнальной обмотке индукционного датчика угла, обмотка возбуждения которого подключена к выходу генератора синусоидального напряжения, вход которого подключен к выходу старшего разряда двоичного счетчика, выход аналогового ключа подключен к одному выводу конденсатора и входу буфера, выход которого является выходом устройства, другой вывод конденсатора подключен к общему проводу.