Формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения

Формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения относится к измерительной технике и может быть использован в системах автоматического измерения, управления и аварийной защиты, в состав которых входят датчики, вырабатывающие двухполярные сигналы, в частности индукционные датчики частоты вращения и расхода. Достигаемый технический результат - снижение сложности устройства и уменьшение времени проведения диагностики входных цепей с датчика на наличие короткого замыкания и разрыва. Устройство содержит входной фильтр 1 низкой частоты RC - типа, делитель напряжения 2, АЦП 3, центральный процессор (ЦП) 4, шунтирующий резистор, компаратор 6, ЦАП 5, транзисторные ключи Т1 и Т2, при этом компаратор 6, транзисторные ключи Т1 и Т2, АЦП 3, ЦАП 5 и ЦП 4 являются встроенными компонентами микроконтроллера 7. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, управления и аварийной защиты, в состав которых входят датчики, вырабатывающие двухполярные сигналы, в частности индукционные датчики частоты вращения и расхода [1].

Известно устройство формирования импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения [2], состоящее из двух компараторов, инвертора, источника опорного сигнала, измерителей частоты и скорости изменения частоты, таймера.

Недостатком этого формирователя импульсов является достаточно высокая сложность, низкая надежность, обусловленная, в том числе, отсутствием диагностики входных цепей с датчика на наличие короткого замыкания и разрыва и недостаточная помехоустойчивость в случае появления различного рода помех, действующих после снятия блокирования компараторов.

Из известных наиболее близким по технической сущности является устройство, реализующее способ формирования импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения [3]. Его структурная схема приведена на фиг.1. Устройство содержит входной фильтр 1 низкой частоты, компаратор 6, первый ЦАП 2 в качестве источника напряжения смещения сигнала датчика, второй ЦАП 5 в качестве источника опорного сигнала компаратора 6, АЦП 3, центральный процессор (ЦП) 4. Компаратор 6, транзисторный ключ Т, АЦП 3, ЦАП 2, ЦАП 5 и ЦП 4 являются встроенными компонентами микроконтроллера 7. Отличительной особенностью этого устройства является квазипостоянный уровень амплитудного значения напряжения с датчика на выходе входного фильтра во всем диапазоне измеряемой частоты, плавающий уровень порогов срабатывания компаратора по отношению к уровню напряжения с датчика, возможность диагностирования входных цепей с датчика на наличие короткого замыкания и разрыва.

Недостатком этого формирователя импульсов является достаточно высокая сложность устройства, обусловленная наличием ЦАП в качестве источника напряжения смещения сигнала датчика, и длительное время диагностирования входных цепей, обусловленное перезарядкой емкости входного фильтра при переключении входного формирователя в режим диагностики.

Предлагаемое изобретение направлено на снижения сложности устройства за счет введения резистивного делителя напряжения вместо ЦАП и уменьшения времени проведения диагностики входных цепей с датчика на наличие короткого замыкания и разрыва за счет отключения емкости при переключении входного формирователя в режим диагностики.

Поставленная цель достигается тем, что в формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения, содержащий компаратор, фильтр низкой частоты RC-типа, имеющий частоту среза, находящуюся в нижней области частотного диапазона формирователя, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), шунтирующий резистор, транзисторный ключ и центральный процессор (ЦП), причем выходы индукционного датчика соединены с входами фильтра, выход фильтра соединен с входом АЦП, первым входом компаратора и первым выводом шунтирующего резистора, второй вход компаратора соединен с выходом ЦАП, второй вывод шунтирующего резистора соединен с открытым стоком транзисторного ключа, исток транзисторного ключа соединен с общим выводом компаратора, АЦП и ЦАП, выход АЦП, затвор транзисторного ключа, вход ЦАП и компаратор подключены к ЦП, а компаратор, транзисторный ключ, АЦП, ЦАП и ЦП являются встроенными компонентами микроконтроллера, согласно предлагаемому изобретению в него введены делитель напряжения и второй транзисторный ключ, причем выход делителя напряжения соединен со вторым выходом индукционного датчика, открытый сток второго транзисторного ключа соединен с выводом конденсатора входного фильтра, исток второго транзисторного ключа соединен с общим выводом компаратора, АЦП и ЦАП, а затвор второго транзисторного ключа подключен к ЦП, причем второй транзисторный ключ также является встроенным компонентом микроконтроллера.

Введенный в схему формирователя импульсов делитель напряжения из двух резисторов и конденсатора задает смещение для входного сигнала с датчика, что позволяет упростить входной формирователь за счет исключения из схемы одного ЦАП.

Введенный в схему формирователя второй транзисторный ключ позволяет существенно ускорить время проведения диагностики входных цепей с датчика за счет исключения времени ожидания перезаряда конденсатора входного фильтра в начале цикла диагностики.

Таким образом, предложенная совокупность признаков изобретения приводит к снижению сложности формирователя и уменьшает время проведения диагностики входных цепей.

На фиг.2 приведена структурная схема предлагаемого устройства формирователя импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения. Устройство состоит из входного фильтра 1 низкой частоты, делителя напряжения 2, компаратора 6, ЦАП 5 в качестве источника опорного сигнала компаратора 6, АЦП 3, ЦП 4, транзисторных ключей Т1 и Т2. При этом выходы индукционного датчика соединены с входами фильтра 1, второй выход индукционного датчика соединен с выходом делителя напряжения 2, выход фильтра 1 соединен с входом АЦП 3, первым входом компаратора 6 и первым выводом шунтирующего резистора RШ. Вывод конденсатора СФ фильтра 1 соединен с открытым стоком транзисторного ключа Т2. Второй вход компаратора 6 соединен с выходом ЦАП 5. Второй вывод шунтирующего резистора RШ соединен с открытым стоком транзисторного ключа Т1, исток транзисторных ключей Т1 и Т2 соединен с общим выводом компаратора 6, АЦП 3 и ЦАП 5. Выход АЦП 3, затворы транзисторных ключей Т1 и Т2, входы ЦАП 5, компаратор 6 подключены к ЦП 4. Компаратор 6, транзисторные ключи Т1 и Т2, АЦП 3, ЦАП 5 и ЦП 4 являются встроенными компонентами микроконтроллера 7.

Работает устройство следующим образом. Делитель напряжения 2 в составе резисторов RС1 и RС2 и конденсатора CС в качестве источника напряжения смещения сигнала датчика формирует напряжение смещения на выходных обмотках датчика, обеспечивая при любом уровне выходного сигнала датчика положительный уровень потенциала на входах АЦП 3 и компаратора 6. АЦП 3 измеряет напряжение на выходе фильтра 1 и передает коды напряжения в ЦП 4, который посредством ЦАП 5 формирует уровни опорного напряжения для компаратора 6 и определяет состояние входных цепей с датчика. В начале фазы подъема выходного сигнала фильтра 1 порог гистерезиса компаратора 6 является высоким, затем после достижения выходного сигнала фильтра 1 уровня высокого порога компаратор 6 срабатывает, и порог гистерезиса меняется центральным процессором 4 на низкий. В фазе снижения выходного сигнала фильтра 1 компаратор 6 срабатывает после достижения этим сигналом уровня низкого порога, после чего центральный процессор 4 подает на опорный вход компаратора 6 посредством ЦАП 5 высокий уровень порога гистерезиса. Величины порогов гистерезиса определяются по значениям напряжения, измеряемого АЦП 3.

В режиме диагностики входных цепей с датчика транзисторный ключ Т2 закрывается, транзисторный ключ Т1 открывается и формируется измерительная цепь из последовательно включенных активного сопротивления обмотки датчика RД, сопротивления фильтра RФ, шунтирующего сопротивления RШ. Закрытие Т2 исключает конденсатор СФ входного фильтра 1 из измерительной цепи. Цепь запитывается напряжением UСМ, формируемым делителем напряжения 2. По величине напряжения UШ на шунтирующем сопротивлении RШ, измеряемом АЦП 3, центральный процессор 4 определяет состояние входных цепей датчика. В случае исправных входных цепей напряжение UШ будет равно: UШ=UСМ*RШ/(RД+RФ+RШ). При разрыве входных цепей ток по шунтирующему сопротивлению RШ не протекает, и напряжение UШ будет равно нулю. При коротком замыкании входных цепей UШ будет равно: UШ=UСМ*RШ/(RФ+RШ).

Таким образом, введение в устройство делителя напряжения позволяет исключить из схемы один ЦАП и тем самым приводит к упрощению устройства, а введение транзисторного ключа позволяет отключать конденсатор входного фильтра в режиме диагностики, что исключает время ожидания перезаряда конденсатора в начале цикла диагностики и уменьшает время на проведение диагностики входных цепей с датчика.

Формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения, содержащий компаратор, фильтр низкой частоты RC-типа, имеющий частоту среза, находящуюся в нижней области частотного диапазона формирователя, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), шунтирующий резистор, транзисторный ключ и центральный процессор (ЦП), причем выходы индукционного датчика соединены с входами фильтра, выход фильтра соединен с входом АЦП, первым входом компаратора и первым выводом шунтирующего резистора, второй вход компаратора соединен с выходом ЦАП, второй вывод шунтирующего резистора соединен с открытым стоком транзисторного ключа, исток транзисторного ключа соединен с общим выводом компаратора, АЦП и ЦАП, выход АЦП, затвор транзисторного ключа, вход ЦАП и компаратор подключены к ЦП, а компаратор, транзисторный ключ, АЦП, ЦАП и ЦП являются встроенными компонентами микроконтроллера, отличающийся тем, что в него введены делитель напряжения и второй транзисторный ключ, причем выход делителя напряжения соединен со вторым выходом индукционного датчика, открытый сток второго транзисторного ключа соединен с выводом конденсатора входного фильтра, исток транзисторного ключа соединен с общим выводом компаратора, АЦП и ЦАП, а затвор второго транзисторного ключа подключен к ЦП, причем второй транзисторный ключ также является встроенным компонентом микроконтроллера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, управления и аварийной защиты, в состав которых входят датчики, вырабатывающие двухполярные сигналы, в частности индукционные датчики частоты вращения и расхода.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, управления и аварийной защиты, в состав которых входят датчики, вырабатывающие двухполярные сигналы, в частности индукционные датчики частоты вращения и расхода.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, управления и аварийной защиты, в состав которых входят датчики, вырабатывающие двухполярные сигналы, в частности индукционные датчики частоты вращения и расхода.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, управления и аварийной защиты, в состав которых входят датчики, вырабатывающие двухполярные сигналы, в частности индукционные датчики частоты вращения и расхода.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, управления и аварийной защиты, в состав которых входят датчики, вырабатывающие двухполярные сигналы, в частности индукционные датчики частоты вращения и расхода.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, управления и аварийной защиты, в состав которых входят датчики, вырабатывающие двухполярные сигналы, в частности индукционные датчики частоты вращения и расхода.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, управления и аварийной защиты, в состав которых входят датчики, вырабатывающие двухполярные сигналы, в частности индукционные датчики частоты вращения и расхода.

Изобретение относится к вычислительной и импульсной технике и может быть использовано в системах, использующих программно-временные устройства. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, управления и аварийной защиты, в состав которых входят датчики, вырабатывающие двухполярные сигналы, в частности индукционные датчики частоты вращения и расхода.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, управления и аварийной защиты, в состав которых входят датчики, вырабатывающие импульсные сигналы, в частности индукционные датчики частоты вращения и расхода.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, управления и аварийной защиты, в состав которых входят датчики, вырабатывающие двухполярные сигналы, в частности индукционные датчики частоты вращения и расхода. Техническим результатом является увеличение точности. Способ содержит этапы, на которых измеряют вольт-секундную площадь S1 первой полуволны, запоминают ее максимальное значение S1К, вырабатывают пороговое значение Sпор=Q·S1К, где Q<1, сравнивают S1К с пороговым значением Sпр. min, равным предельной минимальной допустимой величине вольт-секундной площади исследуемых полуволн сигналов, измеряют вольт-секундную площадь S2 второй полуволны, в процессе измерения сравнивают получаемые величины S2 с пороговым значением Sпор. При выполнении условий S1K>Sпр. min, S2>Sпор вырабатывают сигнал разрешения переключения компаратора. Переключение компаратора и сброс сигнала разрешения переключения компаратора производят при переходе входного сигнала индукционного датчика через ноль. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, управления и аварийной защиты. Достигаемый технический результат - повышение точности формирования импульсов для различных приложений за счет обеспечения перенастройки параметров устройства. Формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения содержит компаратор, фильтр низкой частоты RC-типа, АЦП, два ЦАП, шунтирующий резистор, транзисторный ключ, центральный процессор, цифровой компаратор, сдвиговый регистр, таймер, при этом компаратор, транзисторный ключ, АЦП, оба ЦАП, центральный процессор, цифровой компаратор, сдвиговый регистр и таймер являются встроенными компонентами микроконтроллера. 1 ил.

Использование: для измерения частоты вращения. Сущность изобретения заключается в том, что проводят дискретизацию сигнала датчика частоты вращения, выделение его колебательных составляющих (мод) и нахождение колебательной составляющей с максимальной амплитудой, по частоте которой определяют частоту вращения. Технический результат: повышение помехоустойчивости. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, служит для преобразования аналоговых знакопеременных сигналов в прямоугольные импульсы. Технический результат состоит в получении импульсов неискаженной длительности в отсутствии помех и снижении искажений импульсов при наличии помех, поскольку устройство обеспечивает отсутствие гистерезисной характеристики. Устройство состоит из трех компараторов, трех триггеров и логического элемента И. Выход первого компаратора соединен с тактовым входом D-триггера, D-вход которого является входом фиксированного уровня логической единицы, выход второго компаратора соединен с обнуляющими входами первого и второго RS-триггеров, установочный вход первого RS-триггера соединен с выходом третьего компаратора, прямой вход которого подключен ко входу устройства, установочный вход второго RS-триггера соединен с выходом элемента И. Первый вход которого соединен с выходом первого RS-триггера, а второй вход - с инверсным выходом первого компаратора, выход второго RS-триггера соединен с обнуляющим входом D-триггера. Инвертирующий вход первого компаратора является входом первого порогового напряжения, инвертирующий вход третьего компаратора является входом второго порогового напряжения, прямой вход второго компаратора является входом третьего порогового напряжения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, служит для преобразования аналоговых знакопеременных сигналов в прямоугольные импульсы и может быть использовано при построении цифровых средств обработки сигналов и измерении их параметров. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит главным образом в возможности получения импульсов неискаженной длительности в отсутствие помех и снижения искажений импульсов при наличии помех. Особенностью устройства является наличие задержанной обратной связи, позволяющей блокировать появление коротких ложных импульсов в окрестности фронтов формируемых импульсов. При этом формирование переднего фронта выходного импульса происходит строго в момент первого пересечения сигналом нулевого уровня при переходе от отрицательных значений к положительным, а заднего - при переходе от положительных значений к отрицательным при условии, что напряжение на входе превысило порог возможных помех. Основу устройства составляют два компаратора, два триггера и элемент задержки, в упрощенной версии - один компаратор, один триггер и элемент задержки. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для измерения уровней помех и импульсных электромагнитных сигналов. Технический результат изобретения заключается в повышении чувствительности, линейности и расширении динамического диапазона амплитудного детектора. Технический результат достигается за счет высокочувствительного амплитудного детектора, содержащего колебательный контур, первый диод, гридлик, два параллельно расположенных резистора, второй диод, третий диод, генератор тока, фильтр нижних частот, первый повторитель, сумматор-инвертор и второй повторитель. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники. Технический результат заключается в повышении надежности асинхронного пикового детектора в режиме разряда запоминающих конденсаторов. Асинхронный пиковый детектор содержит аналоговый вход (1) и аналоговый выход (2), первый (3) прецизионный выпрямитель, первый (6) запоминающий конденсатор, второй (7) прецизионный выпрямитель, второй (10) запоминающий конденсатор, первый (11) электронный ключ, второй (12) электронный ключ, управляющий генератор импульсных сигналов (17), первый (18) согласующий каскад, второй (19) согласующий каскад, причем в качестве первого (18) и второго (19) согласующих каскадов используются соответствующие дополнительные прецизионные выпрямители (18) и (19), выходы которых (20) и (21) соединены с аналоговым выходом устройства (2), причем первый (11) и второй (12) электронные ключи обеспечивают выключение первого (3) и второго (7) прецизионных выпрямителей на время разряда первого (6) и второго (10) запоминающих конденсаторов. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения

Наверх