Устройство для определения числа оборотов вала двигателя автомобиля с блоком цветности и цветовым индикатором
Владельцы патента RU 2311648:
Общество с ограниченной ответственностью "Транс-колор" (RU)
Предложенная группа изобретений относится к устройствам для выделения полезного сигнала, принимаемого на фоне помех, и может быть применено для идентификации объекта, выраженного в форме электрических сигналов, и представления о нем информации в системах автоматического распознавания образов. Данные изобретения направлены на улучшение характеристик предложенного устройства, а именно отношения сигнал/шум, упрощение конструкции, оптимального согласования выходного сигнала преобразователя с отображением числа оборотов в динамике разгона автомобиля. Также технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в упрощении настройки устройства и расширении температурного диапазона его эксплуатации. Устройство для выделения полезного сигнала, принимаемого на фоне помех, содержит резонансный фильтр, выполненный на базе пары операционных усилителей, включенных в схему с примерно одинаковым усилением, при этом упомянутые усилители соединены посредством фильтра высокой частоты, содержащего конденсатор и резистор, и имеют общую отрицательную обратную связь, включающую фильтр высокой частоты, содержащий конденсатор и резистор. Блок индикации полезного сигнала, принимаемого на фоне помех, включает светоизлучающий диод, содержащий, как минимум, по одному кристаллу синего, зеленого и/или желтого, а также красного цветов свечения и несколько операционных усилителей, как минимум, часть которых подключена к устройству для выделения упомянутого полезного сигнала. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Область техники
Изобретение представляет устройство для выделения полезного сигнала, принимаемого на фоне помех, а также блок индикации последнего и может быть применено для идентификации объекта, выраженного в форме электрических сигналов, и представления о нем информации в системах автоматического распознавания образов, например, в тепловизионной технике.
В частности, изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при оценке параметров сигнала и представлении информации о последних.
Изобретение иллюстрируется на примере использования при эксплуатации двигателей внутреннего сгорания для управления таким двигателем, а также для индикации параметров, характеризующих его работу.
Уровень техники
Известны различные устройства для выделения полезного сигнала, принимаемого на фоне помех.
Так, например, известно устройство (патент РФ №2267788) с блоком индикации отслеживаемых параметров полезного сигнала. Эти устройство и блок индикации выбраны автором в качестве прототипа.
В частности, такое известное устройство может быть использовано для определения числа оборотов вала двигателя внутреннего сгорания с электронной системой зажигания.
Для этого его следует подключать к электрической сети соответствующего транспортного средства.
Данное известное устройство включает преобразователь переменной составляющей напряжения упомянутой сети в сигнал, параметры которого характеризуют Число оборотов.
Сам преобразователь включает подключаемый к упомянутой сети блок формирования сигнала, фрагменты которого, отражающие работу системы зажигания, представляют собой максимальные значения - пик. При этом блок формирования выполнен с возможностью преимущественного выделения импульсов с длительностью, равной длительности импульсов системы зажигания.
Это существенный признак прототипа, присущий и заявляемому устройству.
Блок формирования сигнала может включать блок пассивных фильтров и промежуточный усилитель.
Промежуточный усилитель может быть выполнен на базе операционного усилителя, при этом соответствующий входной сигнал может быть подан на неинвертирующий вход такого операционного усилителя.
Блок пассивных фильтров может включать пассивный фильтр низких или высоких частот с предварительным усилителем и пассивный фильтр соответственно высоких или низких частот.
Предварительный усилитель также может быть выполнен на базе операционного усилителя, при этом соответствующий входной сигнал может быть подан на инвертирующий вход такого операционного усилителя.
В Блоке формирования сигнала между выходом промежуточного и входом предварительного усилителей может быть выполнена обратная связь.
Важным является то, что указанная обратная связь в прототипе призвана подавить высокочастотную составляющую сигнала, а не ориентирована на самовозбуждение упомянутых усилителей.
Предварительный низкочастотный фильтр (фильтр, установленный перед предварительным усилителем) может быть выполнен в виде R-C делителя, при этом отношение сопротивления резистора такого делителя к емкости его конденсатора должно удовлетворять условию
где R3 - сопротивление резистора в плече делителя фильтра,
С1 - емкость конденсатора в плече делителя фильтра,
К - коэффициент, равный 1 Ф/Ом.
Блок формирования сигнала может включать активный фильтр.
Активный фильтр может состоять из полосового фильтра и оконечного усилителя, на который подается выходной сигнал полосового фильтра.
Полосовой фильтр может быть выполнен на базе операционного усилителя с емкостной обратной связью, при этом отношение емкости конденсатора в цепи указанной обратной связи к емкости конденсатора на входе указанного усилителя должно удовлетворять условию
где С2 - емкость конденсатора в цепи обратной связи,
С3 - емкость конденсатора на входе операционного усилителя полосового фильтра.
Оконечный усилитель может быть выполнен двухкаскадным на базе пары операционных усилителей, при этом входные сигналы должны быть поданы на инвертирующие входы таких операционных усилителей.
Дополнительно преобразователь может включать детектор Преобразователя и компаратор, на вход которых подается выходной сигнал блока формирования сигнала при том, что на один из входов компаратора подается выходной сигнал указанного детектора.
Устройство может включать блок питания, выполненный с тремя выходами: 1) "земля"; 2) "положительный" +1,0...+11,5 В относительно "земли"; 3) "отрицательный" -0,5...-2,5 В относительно "земли".
Детектор преобразователя может быть нагружен на подключенный к "положительному" выходу блока питания делитель на базе резисторов, тогда как выходной сигнал детектора преобразователя может сниматься с такого делителя, при этом отношение сопротивлений резисторов такого делителя должно удовлетворять условию
где R2 - сопротивление резистора в плече делителя детектора преобразователя, на которое подается напряжение питания,
R1 - сопротивление резистора другого плеча делителя детектора преобразователя (на которое подается сигнал).
Также дополнительно устройство может включать индикатор и блок управления этим индикатором, причем на вход такого блока должен быть подан выходной сигнал преобразователя, при этом блок управления индикатором должен быть выполнен с возможностью изменения своего выходного сигнала при изменении параметров (здесь и далее - таких как частота и/или скважность) выходного сигнала преобразователя таким образом, чтобы изменению числа оборотов соответствовало заданное изменение режима работы индикатора.
В качестве блока управления устройство может включать блок цветности, выполненный с возможностью изменения параметров (напряжения и/или тока), как минимум, одного своего выходного сигнала при изменении параметров выходного сигнала преобразователя.
Блок цветности может включать детектор, на вход которого подается выходной сигнал преобразователя, при этом детектор блока цветности должен быть выполнен с возможностью изменения значения своего выходного напряжения (и/или тока) при изменении параметров выходного сигнала преобразователя.
Детектор блока цветности может включать фильтр, предпочтительно пропускающий сигнал высокой частоты.
При этом детектор блока цветности может быть нагружен на потенциометр - орган управления устройством, позволяющий выбрать соответствие изменения режима работы индикатора изменению числа оборотов.
Детектор блока цветности может включать усилитель, выход которого является выходом детектора.
В цепь обратной связи усилителя детектора блока цветности может быть включен переменный резистор - орган управления устройством, позволяющий выбрать соответствие изменения режима работы индикатора изменению числа оборотов.
Блок цветности может включать блок задания режима рабаты индикатора, при этом на вход блока задания режима должен быть подан выходной сигнал детектора.
Вход блока задания режима работы индикатора может быть шунтирован конденсатором, емкость которого превосходит 10 мкФ.
Индикатор может включать источники света различного цвета свечения.
Блок задания режима работы индикатора может включать блок управления источником света, выполненный с возможностью обеспечения увеличения яркости свечения одного из источников света индикатора при увеличении выходного сигнала детектора блока цветности, начиная с некоторого заданного значения.
Дополнительно такой блок может включать блок управления источником света, выполненный с возможностью обеспечения увеличения яркости свечения одного из источников света индикатора при увеличении выходного сигнала детектора блока цветности, начиная с некоторого заданного значения, и уменьшения упомянутой яркости при увеличении яркости другого источника света индикатора, начиная с некоторого заданного значения.
Также блок задания режима работы индикатора может включать блок управления источником света, выполненный с возможностью обеспечения уменьшения яркости свечения одного из источников света индикатора при увеличении выходного сигнала детектора блока цветности, начиная с некоторого заданного значения, и уменьшения упомянутой яркости при увеличении яркости другого источника света индикатора, начиная с некоторого заданного значения.
Еще в одном исполнении блок задания режима работы индикатора может включать блок управления источником света, выполненный с возможностью обеспечения уменьшения/увеличения яркости свечения одного из источников света индикатора при увеличении выходного сигнала детектора блока цветности до заданного значения и последующего соответственно увеличения/уменьшения упомянутой яркости при дальнейшем увеличении упомянутого выходного сигнала, начиная с некоторого заданного значения.
Эти признаки объединяют данный прототип с соответствующим заявляемым объектом.
Как минимум, один из упомянутых блоков управления источниками может быть выполнен на базе микропроцессора.
Технический результат, достигаемый при реализации отличительных признаков прототипа, заключается в снижении требований к отношению сигнал/шум, что позволяет добиться универсальности с точки зрения установки на различные транспортные средства, а также осуществлять эксплуатацию вне зависимости от использования других устройств, вводящих в упомянутые сети сигналы или наводящие в них помехи.
Также упомянутый результат связан с конструктивной простотой устройства, с возможностью использования радиоэлементов, имеющих большой разброс параметров от номинала, с возможностью создания на базе предлагаемой архитектуры аналогового чипа, включающего все перечисленные блоки.
Помимо этого преобразователь прототипа оптимальным образом согласуется с заявляемым блоком цветности, обеспечивающим наглядное представление Числа оборотов цветом.
Следует также отметить, что заявляемое устройство предполагает простую и удобную регулировку.
К недостаткам прототипа следует отнести сложность его настройки и существенную зависимость его работы от температуры окружающей среды.
Сущность изобретения
Следует отметить, что в целом заявляемые объекты имеют много общего с прототипами, поскольку отличительные признаки представляемого изобретения выявлены в ходе апробации прототипа.
При этом изобретение является развитием прототипа и призвано улучшить параметры последнего в части снижения требований к отношению сигнал/шум, упрощения конструкции, оптимального согласования выходного сигнала преобразователя с отображением числа оборотов в динамике разгона автомобиля.
Также технический результат, достигаемый при реализации отличительных признаков заявляемого изобретения, заключается в упрощении настройки устройства и расширении температурного диапазона его эксплуатации.
Заявляемый технический результат достигается следующим.
В устройство для выделения полезного сигнала, принимаемого на фоне помех, введены следующие главные отличительные признаки.
Оно включает резонансный фильтр, выполненный на базе пары операционных усилителей, включенных в схему с примерно одинаковым усилением, соединенных посредством фильтра высокой частоты, содержащего конденсатор, емкость которого превосходит 0,1 мкФ, а также резистор, сопротивление которого не превосходит 1 кОм, и имеющих общую отрицательную обратную связь, включающую фильтр высокой частоты, содержащий конденсатор, емкость которого превосходит 0,1 мкФ, а также резистор, сопротивление которого не менее 10 Ом.
Заявленный технический результат достигается также благодаря реализации следующих частных отличительных признаков.
Дополнительно упомянутая обратная связь может включать фильтр низкой частоты, содержащий конденсатор, емкость которого не менее 0,1 мкФ, а также резистор, сопротивление которого не менее 100 Ом.
К выходу резонансного фильтра может быть подключен микропроцессор.
Заявляемое устройство может содержать пару последовательно соединенных резонансных фильтров, подобных описанному выше.
В этом случае микропроцессор может быть подключен к выходу второго резонансного фильтра.
Резонансные фильтры, включенные в устройство, могут быть соединены посредством последовательно соединенных фильтра высокой частоты, содержащего конденсатор, емкость которого менее 1 мкФ, и фильтра низкой частоты, содержащего конденсатор, емкость которого не более 1 мкФ.
Дополнительно устройство может включать инвертирующий пороговый блок, формирующий последовательность импульсов, приближенных к прямоугольным, при этом упомянутые резонансные фильтры и упомянутый пороговый блок могут быть соединены посредством отрицательной обратной связи, причем такая обратная связь может содержать фильтр высокой частоты.
Также дополнительно устройство может включать блок преобразования частота - напряжение и/или скважность - напряжение (далее преобразователь частота - напряжение), выполненный на базе детектора, нагруженного на фильтры низкой частоты, и операционного усилителя.
Фильтр низкой частоты, на который нагружен упомянутый детектор, может включать пару последовательно соединенных фильтров низкой частоты, содержащих пару конденсаторов, емкость которых превосходит 10 мкФ, а также пару резисторов, сопротивление которых превосходит 100 Ом.
Также дополнительно устройство может содержать блок выключения, выполненный на базе детектора, нагруженного на фильтры низкой частоты, и операционного усилителя.
Устройство может включать трехполюсной сетевой адаптер, разность потенциалов между двумя полюсами которого и третьим составляет соответственно от +2 до +12 В и от -0,2 до -6 В.
В блок индикации полезного сигнала, принимаемого на фоне помех, введены следующие главные отличительные признаки.
Он включает светоизлучающий диод, содержащий, как минимум, по одному кристаллу синего, зеленого и/или желтого, а также красного цветов свечения и несколько операционных усилителей, как минимум часть которых подключена к устройству для выделения упомянутого полезного сигнала, напряжение выходного сигнала которого изменяется при изменении индицируемых параметров выделяемого сигнала, при этом на кристалл или кристаллы синего цвета свечения нагружен операционный усилитель, выходное напряжение которого уменьшается либо увеличивается при увеличении напряжения выходного сигнала упомянутого устройства, а на кристалл или кристаллы красного цвета свечения нагружен операционный усилитель, выходное напряжение которого соответственно увеличивается либо уменьшается при увеличении напряжения выходного сигнала упомянутого устройства, тогда как на кристалл или кристаллы зеленого и/или желтого цветов свечения нагружены операционные усилители, выходное напряжение которых уменьшается при увеличении выходного напряжения, как минимум, одного из операционных усилителей, упомянутых первыми.
Заявленный технический результат достигается также благодаря реализации следующих частных отличительных признаков.
Дополнительно блок индикации может включать нагруженный на кристалл или кристаллы синего цвета свечения операционный усилитель, выходное напряжение которого увеличивается при увеличении напряжения выходного сигнала упомянутого устройства, тогда как достаточное для начала свечения упомянутых здесь кристаллов увеличение выходного напряжения упомянутого здесь усилителя отсрочено с точки зрения увеличения напряжения выходного сигнала упомянутого устройства относительно достаточного для прекращения свечения таких кристаллов уменьшения выходного напряжения упомянутого выше операционного усилителя, на который эти кристаллы нагружены.
Перечень фигур чертежей
Изобретение иллюстрируется следующим образом:
- на фиг.1 представлен один из вариантов сетевого адаптера заявляемого устройства (следует отметить, что в последнем может быть использован и импульсный источник питания);
- на фиг.2 представлен один из вариантов схемы электрической принципиальной устройства для выделения полезного сигнала, принимаемого на фоне помех (вариант с микропроцессором ввиду его очевидной архитектуры здесь не рассматривается);
- на фиг.3 представлен один из вариантов заявляемого блока индикации.
На фигурах приняты следующие обозначения:
Вых1 - выход преобразователя частота-напряжение (здесь и далее и/или скважность-напряжение);
Вых2 - выход блока выключения;
Ц1 - выходной сигнал, управляющий свечением "синего" кристалла;
Ц2 - выходной сигнал, управляющий свечением "зеленого" кристалла;
Ц3 - выходной сигнал, управляющий свечением "красного" кристалла;
C1, C2 - конденсаторы, шунтирующие операционные усилители устройства по сети питания;
С03 - конденсатор входного фильтра устройства, определяющий прохождение высокочастотного сигнала;
С04 - конденсатор входного фильтра устройства, определяющий прохождение низкочастотного сигнала;
C05 - конденсатор фильтра высокой частоты, связывающего первый и второй операционные усилители первого резонансного фильтра;
С06 - конденсатор фильтра высокой частоты общей отрицательной обратной связи операционных усилителей первого резонансного фильтра;
С07 - конденсатор фильтра высокой частоты, соединяющего резонансные фильтры;
C08 - конденсатор фильтра низкой частоты общей отрицательной обратной связи операционных усилителей первого резонансного фильтра;
С09 - конденсатор фильтра низкой частоты общей отрицательной обратной связи операционных усилителей первого резонансного фильтра, блокирующий прохождение постоянной составляющей;
С10 - конденсатор фильтра низкой частоты, соединяющего резонансные фильтры;
С11 - конденсатор фильтра высокой частоты, связывающего первый и второй операционные усилители второго резонансного фильтра;
С12 - конденсатор фильтра высокой частоты общей отрицательной обратной связи операционных усилителей второго резонансного фильтра;
С13 - конденсатор фильтра низкой частоты общей отрицательной обратной связи операционных усилителей второго резонансного фильтра;
С14 - конденсатор фильтра низкой частоты общей отрицательной обратной связи операционных усилителей второго резонансного фильтра, блокирующий прохождение постоянной составляющей;
С15 - конденсатор детектора порогового блока;
С16 - конденсатор фильтра высокой частоты детектора преобразователя частота - напряжение;
С17 - конденсатор фильтра высокой частоты отрицательной обратной связи между пороговым блоком и вторым резонансным фильтром, а также детектора блока выключения;
С18, С21 - конденсаторы фильтров низкой частоты, на которые нагружен детектор преобразователя частота - напряжение;
С19 - конденсатор фильтра низких частот блока выключения;
С20 - конденсатор, шунтирующий по высокой частоте выход блока выключения;
К1 - выключатель;
К2 - переключатель, обеспечивающий неуправляемую входным сигналом устройства активацию блока включения;
P1 - самовосстанавливающийся предохранитель;
R01 - входной резистор входного фильтра устройства, определяющий прохождение высокочастотного сигнала;
R02 - резистор, определяющий параметры общей обратной связи операционных усилителей первого резонансного фильтра;
R03 - резистор входного фильтра устройства, определяющий прохождение низкочастотного сигнала;
R04 - резистор, определяющий совместно с резистором R02 коэффициент усиления первого операционного усилителя первого резонансного фильтра, а также шунтирование выхода такого усилителя (здесь и далее частотное - предупреждающее "шумовое" самовозбуждение);
R05 - резистор фильтра высокой частоты, связывающего первый и второй операционные усилители первого резонансного фильтра;
R06 - резистор, определяющий совместно с резистором R09 коэффициент усиления второго операционного усилителя первого резонансного фильтра;
R07 - резистор, определяющий общую отрицательную обратную связь между операционными усилителями первого резонансного фильтра по низкой частоте;
R08 - резистор, определяющий общую отрицательную обратную связь между операционными усилителями первого резонансного фильтра по высокой частоте;
R09 - резистор, определяющий шунтирование выхода второго операционного усилителя первого резонансного фильтра;
R10 - резистор фильтра высокой частоты общей отрицательной обратной связи операционных усилителей первого резонансного фильтра;
R11 - резистор, определяющий прохождение высокочастотной составляющей сигнала от первого резонансного фильтра ко второму;
R12 - резистор фильтра высокой частоты, соединяющего резонансные фильтры;
R13 - резистор фильтра низкой частоты общей обратной связи операционных усилителей первого резонансного фильтра;
R14 - резистор фильтра низкой частоты, соединяющего резонансные фильтры;
R15 - резистор, определяющий параметры общей обратной связи операционных усилителей второго резонансного фильтра;
R16 - резистор, шунтирующий конденсатор С10 фильтра высокой частоты, соединяющего резонансные фильтры;
R17 - резистор, определяющий совместно с резистором R15 коэффициент усиления первого операционного усилителя второго резонансного фильтра, а также шунтирование выхода такого усилителя;
R18 - резистор, определяющий прохождение высокочастотной составляющей сигнала от первого операционного усилителя второго резонансного фильтра к его второму операционному усилителю;
R19 - резистор фильтра высокой частоты, связывающего первый и второй операционные усилители второго резонансного фильтра;
R20 - резистор, определяющий совместно с резистором R25 коэффициент усиления второго операционного усилителя второго резонансного фильтра;
R21, R22 - резисторы, задающие совместно с резисторами R20 и R25 положительное смещение инвертирующего входа второго операционного усилителя второго резонансного фильтра;
R23 - резистор, определяющий общую отрицательную обратную связь между операционными усилителями второго резонансного фильтра по низкой частоте;
R24 - резистор, определяющий общую отрицательную обратную связь между операционными усилителями второго резонансного фильтра по высокой частоте;
R25 - резистор, определяющий совместно с резистором R20 коэффициент усиления второго операционного усилителя второго резонансного фильтра;
R26 - резистор фильтра высокой частоты общей обратной связи операционных усилителей второго резонансного фильтра;
R27 - резистор, определяющий шунтирование выхода второго операционного усилителя второго резонансного фильтра;
R28 - резистор фильтра низкой частоты общей обратной связи операционных усилителей второго резонансного фильтра;
R29 - резистор, согласующий параметры входного сигнала инвертирующего входа операционного усилителя порогового блока с коэффициентом сглаживания детектора такого блока, к которому подключен неинвертирующий вход упомянутого здесь усилителя;
R30 - резистор, определяющий совместно с резистором R32 коэффициент сглаживания детектора порогового блока;
R31 - резистор, определяющий совместно с резисторами R27, R29 и R33 отрицательное смещение инвертирующего входа операционного усилителя порогового блока;
R32 - резистор, задающий инерционность отслеживания огибающей входного сигнала порогового блока;
R33 - резистор, определяющий коэффициент усиления операционного усилителя порогового блока;
R34 - резистор, определяющий шунтирование выхода операционного усилителя порогового блока;
R35 - резистор, определяющий отрицательную обратную связь (преимущественно по постоянному напряжению) между пороговым блоком и вторым операционным усилителем второго резонансного фильтра;
R36 - резистор, определяющий отрицательную обратную связь по высокой частоте между пороговым блоком и вторым операционным усилителем второго резонансного фильтра;
R37 - резистор фильтра высокой частоты детектора преобразователя частота - напряжение;
R38 - резистор, определяющий прохождение высокочастотной составляющей сигнала на вход блока выключения, а также в цепь отрицательной обратной связи между пороговым блоком и вторым резонансным фильтром;
R39 - резистор фильтра высокой частоты отрицательной обратной связи между пороговым блоком и вторым резонансным фильтром, а также детектора блока выключения;
R40 - входной резистор фильтра низкой частоты, на который нагружен детектор преобразователя частота-напряжение;
R41 - резистор, обеспечивающий гарантированную активацию блока выключения;
R42 - резистор, определяющий инерционность работы преобразователя частота - напряжение;
R43 - резистор, определяющий инерционность срабатывания блока выключения;
R44 - резистор, определяющий совместно с резистором R49 коэффициент усиления операционного усилителя блока выключения, а также шунтирование выхода такого усилителя;
R45 - резистор, задающий отрицательное смещение неинвертирующего входа операционного усилителя блока выключения, блокирующее самопроизвольное ("шумовое") включение;
R46 - резистор, определяющий совместно с резистором R42 инерционность работы преобразователя частота - напряжение;
R47 - резистор, определяющий прохождение высокочастотных помех на выход блока выключения;
R48 - резистор, определяющий совместно с резистором R47 выходное напряжение блока выключения;
R49 - резистор, определяющий совместно с резистором R44 коэффициент усиления операционного усилителя блока выключения;
R50 - резистор, определяющий совместно с резисторам R53, R54 коэффициент усиления операционного усилителя преобразователя частота - напряжение;
R51 - резистор, задающий совместно с резисторами R50, R53 и R54 положительное смещение инвертирующего входа операционного усилителя преобразователя частота - напряжение;
R52 - резистор, определяющий шунтирование выхода операционного усилителя преобразователя частота - напряжение;
R53 - резистор, обеспечивающий возможность изменения коэффициента усиления операционного усилителя преобразователя частота - напряжение;
R54 - резистор, определяющий совместно с резистором R50 минимальный коэффициент усиления операционного усилителя преобразователя частота - напряжение;
R55, R56 - делитель, определяющий входной сигнал неинвертирующего входа операционного усилителя U8;
R57, R58 - резисторы, задающие коэффициент усиления операционного усилителя U8;
R59 - резистор, шунтирующий выход операционного усилителя U8;
R60, R62 - делитель, определяющий входной сигнал инвертирующего входа операционного усилителя U9;
R61 - резистор, определяющий совместно с резистором R62 смещение инвертирующего входа операционного усилителя U9;
R63, R64 - делитель, определяющий уровень сигнала, поступающего на неинвертирующий вход операционного усилителя U9;
R65 - резистор, определяющий совместно с резисторами R60, R61 и R62 коэффициент усиления операционного усилителя U9;
R66 - резистор, задающий оттенок пурпурного цвета свечения светоизлучающего диода;
R67 - резистор, шунтирующий выход операционного усилителя U9;
R68 - резистор, определяющий максимальный ток "синего" кристалла;
R69 - резистор, определяющий совместно с резистором R71 момент включения "зеленого" кристалла при угасании "синего";
R70, R71 - делитель, определяющий входной сигнал инвертирующего входа операционного усилителя U10;
R72 - резистор, определяющий совместно с резистором R71 коэффициент усиления операционного усилителя U10;
R73 - резистор, определяющий максимальный ток "зеленого" кристалла;
R74 - резистор, шунтирующий выход операционного усилителя U10;
R75 - резистор, определяющий совместно с резистором R77 гарантированную блокировку включения "желтого" кристалла при светящемся "синем";
R76 - резистор, определяющий совместно с резистором R77 момент включения "желтого" кристалла при угасании "зеленого" и момент выключения "желтого" кристалла при включении "красного";
R77, R78 - резисторы, задающие коэффициент усиления операционного усилителя U11;
R79 - резистор, шунтирующий выход операционного усилителя U11;
R80 - резистор, определяющий максимальный ток "желтого" кристалла;
R81, R82 - делитель, определяющий входной сигнал инвертирующего входа операционного усилителя U12;
R83, R84 - резисторы, задающие коэффициент усиления операционного усилителя U12;
R85 - резистор, определяющий максимальный ток "красного" кристалла;
R86 - резистор, шунтирующий выход операционного усилителя U12;
S1, S2 - стабилизаторы напряжения, обеспечивающие стабильное напряжение положительного полюса сетевого адаптера (например, +6 В);
Т1 - разъем, подключаемый к бортовой сети электропитания автомобиля (+12 В);
UЛ1 - входной сигнал устройства;
U1 - первый операционный усилитель первого резонансного фильтра;
U2 - второй операционный усилитель первого резонансного фильтра;
U3 - первый операционный усилитель второго резонансного фильтра;
U4 - второй операционный усилитель второго резонансного фильтра;
U5 - операционный усилитель порогового блока;
U6 - операционный усилитель блока выключения;
U7 - операционный усилитель преобразователя частота - напряжение;
U8 - операционный усилитель, управляющий свечением "синего" кристалла при включенном "красном" кристалле (задает пурпурный цвет свечения светоизлучающего диода);
U9 - операционный усилитель, управляющий свечением "синего" кристалла, обеспечивающий постепенное отключение последнего при нарастании напряжения выходного сигнала преобразователя частота - напряжение (задает переход от синего цвета свечения светоизлучающего диода к зеленому);
U10 - операционный усилитель, управляющий свечением "зеленого" кристалла, обеспечивающий постепенное включение последнего при уменьшении выходного напряжения операционного усилителя U9 и последующее постепенное отключение "зеленого" кристалла при нарастании напряжения выходного сигнала преобразователя частота - напряжение (определяет переход от синего цвета свечения светоизлучающего диода к зеленому и задает последующий переход от зеленого цвета свечения светоизлучающего диода к желтому);
U11 - операционный усилитель, управляющий свечением "желтого" кристалла, обеспечивающий блокировку свечения последнего при свечении "синего" кристалла, а также постепенное включение последнего при уменьшении выходного напряжения операционных усилителей U10 и U12 (определяет переходы от зеленого цвета свечения светоизлучающего диода к желтому и от желтого к красному);
U12 - операционный усилитель, управляющий нарастающим свечением "красного" кристалла при возрастании выходного сигнала преобразователя частота - напряжение (задает переход от желтого цвета свечения светоизлучающего диода к красному);
V1 - диод, предупреждающий порчу электронной схемы устройства при ошибочном с точки зрения полярности подключении к сети электропитания;
V2, V3 - пара диодов, задающих напряжение отрицательного полюса сетевого адаптера (например, -1 В);
V4 - диод детектора порогового блока;
V5 - диод детектора преобразователя частота - напряжение;
V6 - диод детектора блока выключения;
V7 - диод, исключающий влияние обратной связи операционного усилителя U9 на выходной сигнал преобразователя частота - напряжение;
V8 - диод, блокирующий связь выхода усилителя U9 с выходом усилителя U8;
V9 - диод, блокирующий связь выхода усилителя U8 с выходом усилителя U9;
V10 - p-n переход "синего" кристалла светоизлучающего диода;
V11 - диод, исключающий влияние обратной связи операционного усилителя U10 на выходной сигнал преобразователя частота - напряжение;
V12 - p-n переход "зеленого" кристалла светоизлучающего диода;
V13 - диод, исключающий влияние обратной связи операционного усилителя U11 на выходной сигнал операционного усилителя U10;
V14 - диод, исключающий влияние обратной связи операционных усилителей U10 и U11 на их выходные сигналы;
V15 - диод, исключающий влияние обратной связи операционных усилителей U11 и U12 на их выходные сигналы;
V16 - p-n переход "желтого" кристалла светоизлучающего диода;
V17 - p-n переход "красного" кристалла светоизлучающего диода.
Сведения, подтверждающие возможность реализации изобретения
Под примерно одинаковыми усилениями в материалах заявки понимаются усиления, отличающиеся друг от друга менее чем на порядок.
Под импульсами, приближенными к прямоугольным, в материалах заявки понимаются импульсы, соотношение размаха (в частном случае амплитуды) которых к максимальной разности ширины для произвольной пары уровней не менее 2:1. Под последовательностью таких импульсов понимается последовательность импульсов, как минимум 33% которых приближены к прямоугольным.
Под низкой и высокой частотами в материалах заявки не понимаются конкретные диапазоны частот, а в основном речь идет о преимущественном пропускании соответственно низко- или высокочастотных составляющих сигнала.
Ниже представлен один из вариантов исполнения заявляемых устройства и блока индикации на примере цветового тахометра автомобиля с двигателем внутреннего сгорания.
Такой тахометр может включать сетевой адаптер (фиг.1), подключаемый посредством разъема Т1 к бортовой сети электропитания автомобиля (+12 В). При этом за счет включения в состав сетевого адаптера пары диодов V2, V3 может быть обеспечен трехполюсной режим его работы (например, +6 В; 0 В; -1 В). Конденсаторы С1 и С2 адаптера обеспечат шунтирование подключаемой к нему электронной схемы по высокой частоте, исключая самовозбуждения за счет взаимных влияний элементов такой схемы, например, по цепям обратной связи.
Вообще разность потенциалов между двумя полюсами сетевого адаптера и его третьим полюсом может составлять соответственно от +2 до +12 В и от -0,2 до -6 В (при напряжении в бортовой сети электропитания свыше 12,2 В).
Дополнительно сетевой адаптер может включать один или несколько стабилизаторов напряжения, защитный диод и предохранитель, а также выключатель.
С одного из полюсов бортовой сети электропитания может быть взят входной сигнал (переменная составляющая напряжения бортовой сети электропитания, определяемая наводками) заявляемого устройства для выделения полезного сигнала, принимаемого на фоне помех (на фигуре показано, что такой сигнал снимается с положительного полюса).
При этом само такое устройство может быть построено на базе одного или двух резонансных фильтров.
Так, например, (фиг.2) устройство может включать резонансный фильтр, выполненный на базе пары операционных усилителей U1 и U2, включенных в схему с примерно одинаковым усилением, задаваемым соотношением резисторов соответственно R04/R02 и R09/R06.
Следует отметить, что при сопротивлениях резисторов R04 и R09, больших 1 кОм, предпочтительно дополнительно шунтировать выход операционных усилителей.
Усилители резонансного фильтра могут быть соединены посредством фильтра высокой частоты, содержащего C-R делитель, подключенный к "земле" (к полюсу источника питания с "нулевым" потенциалом). При этом такой делитель должен включать конденсатор С05, емкость которого превосходит 0,1 мкФ (предпочтительно, чтобы емкость такого конденсатора превосходила 1 мкФ), а также резистор R05, сопротивление которого не превосходит 1 кОм (предпочтительно, чтобы сопротивление такого резистора было меньше 100 Ом).
Входной сигнал резонансного фильтра подается на неинвертирующий вход его первого операционного усилителя, тогда как с выхода такого усилителя сигнал подается на неинвертирующий вход второго операционного усилителя резонансного фильтра.
Между усилителями резонансного фильтра должна быть организована общая отрицательная обратная связь, включающая фильтр высокой частоты, содержащий конденсатор С06, емкость которого превосходит 0,1 мкФ, а также резистор R10, сопротивление которого не менее 10 Ом.
Для этого выход второго операционного усилителя резонансного фильтра должен быть связан с инвертирующим входом первого через подключенный к "земле" C-R делитель и сопротивление.
Упомянутый входной сигнал от одного из полюсов бортовой сети электропитания (UЛ1) на резонансный фильтр может поступать через последовательно установленные пассивные фильтры низкой (R-C делитель, подключенный к "земле") и высокой (C-R делитель, подключенный к "земле") частот, собранные соответственно на резисторе R01 и конденсаторе С03, а также на конденсаторе С04 и резисторе R03.
Принцип работы описанного резонансного фильтра прост. Имея за счет наличия в обратной связи между операционными усилителям R-C цепочку С06-R08, такой фильтр находится на грани гармонического самовозбуждения с периодом, определяемым параметрами фильтра С06, R10, а также сопротивлением резисторов R08, R02. При этом важно, что такое самовозбуждение в отсутствии внешнего сигнала блокируется внутренним высокочастотным фильтром С05, R05.
Если длительность импульсов входного сигнала будет равна половине упомянутого периода, то такие импульсы независимо от скважности их следования, проходя резонансный фильтр, получат максимальное усиление, тогда как усиление прочих импульсов будет тормозиться обратной связью.
В этом смысле с целью уменьшения коэффициента усиления низкочастотных составляющих сигнала дополнительно в обратную связь между операционным усилителями резонансного фильтра может быть включен фильтр низкой частоты, содержащий конденсатор С08, емкость которого не менее 0,1 мкФ, а также резистор R13, сопротивление которого не менее 100 Ом. Для исключения влияния постоянной составляющей сигнала в низкочастотный фильтр может быть добавлен конденсатор С09 большой емкости (более чем в 2 раза превосходящий емкость конденсатора С08).
Соотношение сопротивлений резисторов R08/R07 предпочтительно должно быть больше единицы.
Такое решение позволяет оптимизировать резонансную характеристику описанного фильтра в целом - посредством выбора сопротивления резистора R07 можно существенно повысить устойчивость резонансного фильтра в отношении исключения самовозбуждения. Это особенно важно при значительном изменении температуры окружающей среды.
Заявляемое устройство может содержать пару последовательно соединенных резонансных фильтров, подобных описанному выше.
К выходу первого или второго резонансного фильтра (возможно непосредственно) может быть подключен микропроцессор. В этом случае для получения информации об отслеживаемых параметрах полезного сигнала достаточно обратиться к быстрому Фурье-преобразованию.
Итак, устройство может включать еще один резонансный фильтр, собранный на базе операционных усилителей U3 и U4, соединенных посредством высокочастотного фильтра СИ, R19. Назначение резисторов R15 и R17, а также R20 и R25 аналогично назначению резисторов R02 и R04, а также R06 и R09. Общая отрицательная обратная связь между операционными усилителями второго резонансного фильтра может включать высокочастотный фильтр, построенный на базе элементов С12, R24, R26 низкочастотный - на базе элементов С13, R23, R28 (назначение конденсатора С14 аналогично назначению конденсатора С09).
Операционные усилителей второго резонансного фильтра могут быть соединены посредством высокочастотного фильтра С11, R19. Дополнительно такой фильтр может включать резистор R18, ограничивающий прохождение высокочастотных составляющих сигнала.
На инвертирующий вход второго операционного усилителя второго резонансного фильтра может быть подано положительное смещение, задающее уровень постоянной составляющей выходного сигнала такого фильтра. Для этого к указанному здесь входу может быть подключена пара резисторов R22 и R21, первый из которых задает максимальное смещение, а второй позволяет таким смещением управлять, что обеспечивает возможность настройки устройства в зависимости от соотношения сигнал/шум во входном сигнале.
Для уменьшения вероятности самовозбуждения выход второго резонансного фильтра может быть шунтирован резистором R27.
Резонансные фильтры, включенные в устройство, могут быть соединены посредством последовательно соединенных фильтра высокой частоты (С07, R12), содержащего конденсатор, емкость которого менее 1 мкФ (предпочтительно меньше 0,1 мкФ - хороший результат достигается при емкости С07, меньшей 0,01 мкФ), и фильтра низкой частоты (R14, С10), содержащего конденсатор, емкость которого не более 1 мкФ (предпочтительно, чтобы емкость этого конденсатора была, как минимум, в два раза больше емкости С07). При этом дополнительно описанный здесь фильтр высокой частоты может включать резистор R11, ограничивающий прохождение высокочастотной составляющей сигнала, а фильтр низкой частоты резистор R16, шунтирующий конденсатор С10.
Применительно к работе цветового тахометра необходимо отметить следующее.
Переменная составляющая напряжения бортовой сети электропитания автомобиля включает помеху, наводимую в такой сети работой системы зажигания двигателя внутреннего сгорания, длительность импульсов которой примерно одинакова и отлична от длительности импульсов прочих помех, наводимых в бортовой сети другими нагрузками, подключенными к ней. Если резонансные фильтры настроены на преимущественное усиление импульсов с длительностью, примерно равной длительности импульсов системы зажигания, то на выходе второго из описанных фильтров будут преобладать по амплитуде импульсы, возбужденные в фильтрах помехой, наведенной в бортовой сети системой зажигания.
Подача выходного сигнала второго резонансного фильтра на инвертирующий пороговый блок, собранный на базе операционного усилителя U5, позволит получить на выходе такого блока последовательность импульсов, приближенных к прямоугольным. При этом частота следования таких импульсов будет пропорциональна частоте следования импульсов системы зажигания, а скважность - обратно пропорциональна таковой системы зажигания. Последнее (являющееся следствием того, что пороговый блок выполнен инвертирующим) необходимо для конструктивно простого (как показано на фигуре) обеспечения линейного преобразования частота - напряжение.
Для автоматической настройки на уровень выходного сигнала второго резонансного фильтра пороговый блок может включать детектор R30, V04, С15, R32. В этом случае для обеспечения согласования входного сигнала, поступающего на инвертирующей вход операционного усилителя порогового блока, и сигнала, определяемого максимальным значением выходного сигнала второго резонансного фильтра, поступающего на неинвертирующий вход такого усилителя, целесообразно ввести делитель R29, R31, в том числе задающий отрицательное смещение инвертирующего входа.
С целью уменьшения вероятности пропуска помехи целесообразно ограничить усиление операционного усилителя порогового блока введением резистора R33.
Назначение резистора R34 аналогично назначению резистора R27. То же можно сказать о назначении резистора R52, а также резисторов R59, R67, R74, R79 и R86 (фиг.3).
Между выходом порогового блока и резонансными фильтрами может быть введена отрицательная обратная связь.
Так, например, введение посредством резистора R35 обратной связи между выходом порогового блока и инвертирующим входом второго операционного усилителя второго резонансного фильтра позволит снизить уровень помех в выходном сигнале второго резонансного фильтра, тогда как введение отрицательной обратной связи по высокой частоте (посредством элементов R36, R38, R39 и С17) (между этими же элементами) позволит повысить в упомянутом здесь выходном сигнале амплитуду полезного сигнала.
Дополнительно устройство может включать преобразователь частота - напряжение и/или скважность - напряжение, выполненный на базе операционного усилителя U7 и детектора С16, R37, V05, нагруженного на фильтры низкой частоты.
Фильтр низкой частоты, на который нагружен упомянутый детектор может включать пару последовательно соединенных фильтров низкой частоты R40, С18, R42 и R42, R46, С21, содержащих пару конденсаторов (С18, С21), емкость которых превосходит 10 мкФ, а также пару резисторов (R40, R46), сопротивление которых превосходит 100 Ом.
На инвертирующий вход операционного усилителя преобразователя частота - напряжение посредством делителя R50, R51 может быть подано положительное смещение с целью установления соответствия нулевого значения напряжения выходного сигнала преобразователя некоторой частоте и/или скважности полезного сигнала. В этом случае при увеличении посредством увеличения сопротивления резистора R53 коэффициента усиления операционного усилителя преобразователя частота - напряжение от некоторого заданного значения, устанавливаемого соотношением сопротивлений резисторов R54/R50 до максимального нулевое значение напряжения выходного сигнала преобразователя Вых.1 будет соответствовать все той же некоторой частоте и/или скважности. Это обеспечит единообразное представление (индикацию) различных диапазонов параметров полезного сигнала.
Также дополнительно устройство может содержать блок выключения, выполненный на базе детектора (С17, R39, V06), аналогичного детектору преобразователя частота-напряжение, нагруженного на фильтры низкой частоты (С19, R43), и операционного усилителя U6, коэффициент усиления которого задается соотношением резисторов R44/R49.
Дополнительно высокочастотный фильтр (С17, R39) детектора блока выключения может включать резистор R38, ограничивающий прохождение переменной составляющей сигнала.
Для гарантированного отключения блока выключения (для исключения его активации от помех) целесообразно посредством резистора R45 задать отрицательное смещение неинвертирующего входа операционного усилителя такого блока.
С целью исключения ложного отключения блока выключения при низком уровне полезного сигнала в схему устройства могут быть добавлены резистор R41 и переключатель К2. При переключении К2 на R41 выходной сигнал блока выключения не будет зависеть от наличия во входном сигнале заявляемого устройства полезного сигнала.
На выходе блока выключения может быть установлен фильтр низкой частоты R47, R48, С20.
Уровень выходного сигнала блока выключения Вых.2 может быть задан соотношением резисторов R47/R48.
Выходные сигналы заявляемого устройства (от преобразователя частота - напряжение и блока выключения) могут быть поданы на заявляемый блок индикации (фиг.3).
При этом такой блок должен включать светоизлучающий диод, содержащий, как минимум, по одному кристаллу синего V10, зеленого V12 и/или желтого V16, а также красного V17 цветов свечения и несколько операционных усилителей (U8, U9, U10, U11, U12).
Как минимум, часть таких усилителей (U8, U9, U10, U12) должна быть подключена к тому выходу упомянутого устройства, напряжение выходного сигнала на котором изменяется при изменении индицируемых параметров выделяемого (полезного) сигнала, т.е. к Вых.1 (фиг.2).
Для такого подключения могут быть использованы делители: R55, R56; R60, R62; R70, R71; R81, R82, часть из которых может быть заземлена (R70, R71), а часть подключена к отрицательному полюсу сетевого адаптера.
При этом на кристалл или кристаллы синего цвета свечения нагружен операционный усилитель (U9), выходное напряжение которого уменьшается (в ином исполнении - увеличивается) при увеличении напряжения выходного сигнала преобразователя частота - напряжение. Скорость упомянутого здесь уменьшения задается подбором соотношения сопротивлений резисторов R65/R60, R65/R61 или R65/R62.
Включение синего кристалла в отсутствии полезного сигнала или при низком уровне выходного напряжения преобразователя частота - напряжение обеспечивается подачей на неинвертирующий вход U9 сигнала от блока включения. При этом сигнал от блока выключения может быть подан через делитель R63, R64.
Такой делитель также может быть подключен либо к "земле", либо к отрицательному полюсу сетевого адаптера.
Аналогично для активации U10 и U11 на их неинвертирующие входы непосредственно или через делитель может быть подан выходной сигнал блока выключения (Вых.2).
В случае необходимости срабатывания U9 при малых значениях выходного сигнала преобразователя частота - напряжение на инвертирующий вход U9 посредством резистора R61 может быть подано отрицательное смещение.
Здесь следует отметить, что во избежание взаимного влияния обсуждаемых усилителей, например, по цепям обратных связей подачу сигналов на их инвертирующие входы следует осуществлять через диоды. Соответствующую роль в приведенном на фиг.3 примере выполняют диоды V07, V11, V13, V14, V15.
Для задания требуемого режима работы упомянутых кристаллов сигнал операционных усилителей должен быть подан на них через нагрузочное сопротивление. Такую функцию выполняют резисторы R68, R73, R80, R85.
На кристалл или кристаллы красного цвета свечения нагружен операционный усилитель (U12), выходное напряжение которого увеличивается (в ином исполнении уменьшается) при увеличении напряжения выходного сигнала на Вых.1. Скорость увеличения выходного сигнала U12 может быть задана подбором соотношения сопротивления резисторов R84/R83.
На кристалл или кристаллы зеленого и желтого цветов свечения могут быть нагружены соответственно операционные усилители (U10, U11), выходное напряжение которых уменьшается при увеличении выходного напряжения, как минимум, одного из операционных усилителей, упомянутых первыми.
На фигуре показана схема, при реализации которой выходной сигнал U10 уменьшается при увеличении выходного сигнала U9, а выходной сигнал U11 уменьшается при увеличении выходных сигналов U8, U9, U10, U12.
Для этого входы и выходы указанных усилителей соединены. При этом влияние изменения выходного сигнала усилителя U9 на выходной сигнал усилителя U10 задается подбором соотношения сопротивлений резисторов R72/R69.
Аналогично в отношении влияния U10 и U12 на U11 - подбором соотношения сопротивлений резисторов R78/R76.
При этом скорость изменения выходных сигналов усилителей U10 и U11 в основном задается подбором соотношения сопротивлений резисторов соответственно R72/R71 и R78/R77.
Для избежания включения кристалла, например, желтого цвета свечения при работающем (светящемся) кристалле, например, синего цвета свечения на инвертирующий вход усилителя U11 может быть подан выходной сигнал U9 через резистор R75, сопротивление которого меньше сопротивления резистора R76, задающего характер влияния на выключение "желтого" кристалла сигналов управляющих включением "зеленого" и "красного".
Дополнительно блок индикации может включать нагруженный на кристалл или кристаллы синего цвета свечения операционный усилитель (U8), выходное напряжение которого увеличивается при увеличении напряжения выходного сигнала на Вых.1, тогда как достаточное для начала свечения упомянутых здесь кристаллов ("синих") увеличение выходного напряжения упомянутого здесь усилителя отсрочено с точки зрения увеличения напряжения выходного сигнала на Вых.1 относительно достаточного для прекращения свечения таких кристаллов уменьшения выходного напряжения упомянутого выше операционного усилителя (U9), на который эти кристаллы также нагружены.
И здесь следует отметить, что предпочтительно в период между выключением "синих", вызванного уменьшением выходного сигнала U9, и их включением, вызванного нарастанием выходного сигнала U8, должна произойти полная активация "красного" кристалла.
Такое решение позволяет обеспечить последовательное плавное изменение цвета свечения светоизлучающего диода при плавном увеличении напряжения выходного сигнала преобразователя частота - напряжения от синего цвета к пурпурному с прохождением оттенков зеленого, желтого и красного.
При этом момент включения пурпурного цвета и скорость возрастания его насыщенности (скорость перехода от красного к пурпурному) будут определяться соотношением сопротивлений резисторов R58/R57.
Выбрать требуемый оттенок пурпурного можно, введя в схему резистор R66, дополнительно ограничивающий ток, протекающий через "синий" кристалл при включенном "красном".
Избежать взаимного влияния усилителей, нагруженных на один кристалл, можно введя диоды V08, V09, препятствующие прохождению сигнала с выхода одного усилителя на выход другого (и собственно исключающих короткое замыкание).
Описанный цветовой тахометр работает следующим образом.
Его подключают к бортовой сети электропитания автомобиля.
При включении двигателя полезный сигнал, соответствующий работе системы зажигания, активизирует блок выключения. В результате загорается "синий" кристалл ("зеленый" и "желтый" не загораются, т.к. их активизацию блокирует выходной сигнал операционного усилителя, "зажигающего" "синий"). При увеличении числа оборотов яркость "синего" кристалла уменьшается (возрастает напряжение на инвертирующем входу U9), тогда как яркость "зеленого" увеличивается - цвет индикатора меняется от синего к зеленому, проходя оттенки цвета морской волны.
При дальнейшем возрастании числа оборотов в результате течения процессов, аналогичных описанным выше, уменьшается яркость "зеленого" кристалла и увеличивается яркость "желтого" - цвет меняется от зеленого к желтому.
Затем (при дальнейшем увеличении числа оборотов) возрастает яркость свечение "красного" кристалла и, следовательно, уменьшается яркость свечения желтого - цвет меняется от желтого к красному.
Если число оборотов продолжает увеличиваться, то снова возрастает яркость "синего" кристалла - цвет меняется от красного к пурпурному.
Для ускорения или замедления изменения цвета индикатора при заданном изменении числа оборотов достаточно соответственно увеличить или уменьшить коэффициент усиления операционного усилителя преобразователя частота - напряжение (посредством R53).
Если отношении сигнал/шум на входе устройства выделения полезного сигнала велико (что в основном проявляется при малом числе оборотов), то можно либо отключить связь выхода порогового блока со входом блока выключения, переведя последний посредством К2 в состояние постоянной активации, либо отрегулировать посредством R21 уровень выходного сигнала второго резонансного фильтра, добившись превышения уровня выходного сигнала детектора порогового блока над помехами.
Связь выявленных отличительных признаков представляемого изобретения с заявляемым техническим результатом приведена в таблице.
| Связь отличительных признаков с техническим результатом | ||||||||
| Заявляемый технический результат | Отличительные признаки1 | |||||||
| - снижение требований к отношению сигнал/шум | 1, | 2, | 4, | 6, | 7, | 11 | ||
| - упрощение конструкции | 1, | 3, | 5, | 8 | ||||
| - согласование с отображением числа оборотов | 3, | 5, | 7, | 8, | 9, | 10, | 12, | 13 |
| - упрощение настройки | 3, | 4, | 5, | 7, | 11, | 12 | ||
| - расширение температурного диапазона эксплуатации | 1, | 2, | 3, | 4, | 5, | 6, | 7 | |
| 1 - в соответствии с нумерацией, принятой в формуле изобретения для ее пп. |
1. Устройство для выделения полезного сигнала, принимаемого на фоне помех, содержит резонансный фильтр, выполненный на базе пары операционных усилителей, включенных в схему с примерно одинаковым усилением, при этом упомянутые усилители соединены посредством фильтра высокой частоты, содержащего конденсатор, емкость которого превосходит 0,1 мкф, а также резистор, сопротивление которого не превосходит 1 кОм, и имеют общую отрицательную обратную связь, включающую фильтр высокой частоты, содержащий конденсатор, емкость которого превосходит 0,1 мкФ, а также резистор, сопротивление которого не менее 10 Ом.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно упомянутая обратная связь включает фильтр низкой частоты, содержащий конденсатор, емкость которого не менее 0,1 мкФ, а также резистор, сопротивление которого не менее 100 Ом.
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что к выходу резонансного фильтра подключен микропроцессор.
4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно содержит дополнительный резонансный фильтр, причем резонансный фильтр и дополнительный резонансный фильтр соединены последовательно.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что к выходу второго резонансного фильтра подключен микропроцессор.
6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что резонансные фильтры соединены посредством последовательно включенных фильтра высокой частоты, содержащего конденсатор, емкость которого менее 1 мкФ, и фильтра низкой частоты, содержащего конденсатор, емкость которого не более 1 мкФ.
7. Устройство по любому из п.2 или 6, отличающееся тем, что оно включает инвертирующее пороговое устройство, формирующее последовательность импульсов, приближенных к прямоугольным, при этом упомянутые резонансные фильтры и упомянутое пороговое устройство соединены посредством отрицательной обратной связи, причем такая обратная связь содержит фильтр высокой частоты.
8. Устройство по любому из пп.1, 2 или 6, отличающееся тем, что оно включает преобразователь частота-напряжение и/или скважность-напряжение, выполненный на базе детектора, нагруженного на фильтры низкой частоты, и операционного усилителя.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что фильтр низкой частоты, на который нагружен упомянутый детектор, включает пару последовательно соединенных фильтров низкой частоты, содержащих пару конденсаторов, емкость которых превосходит 10 мкФ, а также пару резисторов, сопротивление которых превосходит 100 Ом.
10. Устройство по любому из пп.1, 2 или 6, отличающееся тем, что оно содержит выключающее устройство, выполненное на базе операционного усилителя и детектора, нагруженного на фильтры низкой частоты.
11. Устройство по любому из пп.1, 2 или 6, отличающееся тем, что оно включает трехполюсной сетевой адаптер, разность потенциалов между двумя полюсами которого и третьим составляет соответственно от +2 до +12 В и от -0,2 до -6 В.
12. Блок индикации полезного сигнала, принимаемого на фоне помех, включает светоизлучающий диод, содержащий как минимум по одному кристаллу синего, зеленого и/или желтого, а также красного цветов свечения и несколько операционных усилителей, как минимум часть которых подключена к устройству для выделения упомянутого полезного сигнала, напряжение выходного сигнала которого изменяется при изменении индицируемых параметров выделяемого сигнала, при этом на кристалл или кристаллы синего цвета свечения нагружен операционный усилитель, выходное напряжение которого уменьшается либо увеличивается при увеличении напряжения выходного сигнала упомянутого устройства, а на кристалл или кристаллы красного цвета свечения нагружен операционный усилитель, выходное напряжение которого соответственно увеличивается либо уменьшается при увеличении напряжения выходного сигнала упомянутого устройства, тогда как на кристалл или кристаллы зеленого и/или желтого цветов свечения нагружены операционные усилители, выходное напряжение которых уменьшается при увеличении выходного напряжения как минимум одного из операционных усилителей, упомянутых первыми.
13. Блок по п.12, отличающийся тем, что он включает нагруженный на кристалл или кристаллы синего цвета свечения другой операционный усилитель, выходное напряжение которого увеличивается при увеличении напряжения выходного сигнала упомянутого устройства, достаточное для начала свечения упомянутых кристаллов увеличение выходного напряжения упомянутого здесь другого операционного усилителя отсрочено с точки зрения увеличения напряжения выходного сигнала упомянутого устройства относительно достаточного для прекращения свечения таких кристаллов уменьшения выходного напряжения упомянутого выше операционного усилителя, на который эти кристаллы нагружены.
