Формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения

Авторы патента:

H03K5/00 - Способы и устройства для формирования и преобразования импульсов, не отнесенных к какой-либо группе данного подкласса (схемы регенеративного действия H03K 3/00,H03K 4/00; с использованием нелинейных магнитных или диэлектрических устройств H03K 3/45)

Владельцы патента RU 2647676:

Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике. Техническим результатом является обеспечение высокой точности измерения частоты входного сигнала в условиях наличия различного рода помех и упрощения схемы. Формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения, содержащий компаратор, фильтр низкой частоты (ФНЧ), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и центральный процессор (ЦП), выходы индукционного датчика соединены с входами фильтра, выход фильтра соединен с входом АЦП и первым входом компаратора, выход АЦП подключен к ЦП, а компаратор, АЦП и ЦП являются встроенными компонентами микроконтроллера, дополнительно введены источник опорного напряжения, таймер и генератор импульсов, причем второй выход ФНЧ соединен со вторым входом компаратора, выход источника опорного напряжения соединен со вторым выходом ФНЧ, выход компаратора и выход таймера соединены с входами ЦП, выходы ЦП соединены с управляющими входами компаратора, таймера и генератора импульсов, выход генератора соединен с ФНЧ, а таймер и генератор импульсов являются встроенными компонентами микроконтроллера. 1 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.

Известно устройство формирования импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения [RU патент №2459351, С1, Н03К 5/153. Формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения. Опубл.: 20.08.2012 г.], состоящее из фильтра низкой частоты, компаратора, источника опорного сигнала, аналогового мультиплексора.

Недостатком этого формирователя импульсов является отсутствие средств диагностики состояния линии связи с датчиком частоты вращения и отсутствие функции самоконтроля формирователя.

Из известных наиболее близким по технической сущности является формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения [RU патент №2458459, C1, Н03К 5/00, G01R 23/02, Формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения. Опубл.: 10.08.2012 г.], состоящий из входного фильтра низкой частоты, компаратора, двух цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), аналого-цифрового преобразователя, центрального процессора, шунтирующего резистора и транзисторного ключа.

Недостатком этого формирователя импульсов является отсутствие функции самоконтроля формирователя и достаточная сложность.

Предлагаемое изобретение направлено на обеспечение функции самоконтроля, повышение точности измерения частоты входного сигнала в условиях наличия различного рода помех и упрощение схемы формирователя.

Поставленная цель достигается тем, что в формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения, содержащий компаратор, фильтр низкой частоты (ФНЧ), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и центральный процессор (ЦП), причем выходы индукционного датчика соединены с входами фильтра, выход фильтра соединен с входом АЦП, первым входом компаратора, выход АЦП подключен к ЦП, а компаратор, АЦП и ЦП являются встроенными компонентами микроконтроллера, согласно предлагаемому изобретению введены источник опорного напряжения, таймер и генератор импульсов, причем второй выход ФНЧ соединен со вторым входом компаратора, выход источника опорного напряжения соединен со вторым выходом ФНЧ, выход компаратора и выход таймера соединены с входами ЦП, выходы ЦП соединены с управляющими входами компаратора, таймера и генератора импульсов, выход генератора соединен с ФНЧ, а таймер и генератор импульсов являются встроенными компонентами микроконтроллера.

Введенный в схему формирователя импульсов источник опорного напряжения выполняет функции первого ЦАП - смещает в область положительных напряжений потенциал на выходе фильтра, но имеет простую схемотехнику: в типовом варианте он строится на резистивном делителе напряжения и конденсаторе.

Введенный в схему формирователя импульсов таймер служит для задания временных параметров в процессе реализации диагностирования собственной работоспособности (самоконтроля) и состояния линии связи с датчиком частоты вращения: продолжительности времени диагностирования Т_Д и периода циклов диагностирования Т_ЦД.

Введенный в схему формирователя импульсов генератор включается в работу на время Т_Д в циклах диагностики, которые запускаются от ЦП с периодом Т_ЦД, и обеспечивает самоконтроль формирователя и диагностику целостности линии связи путем измерения выходной частоты генератора.

Таким образом, предложенная совокупность признаков изобретения обеспечивает самоконтроль и упрощает схему формирователя.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства формирователя импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения. Устройство состоит из входного ФНЧ 1, построенного на резисторах R1-R4 и конденсаторе С1, компаратора 2, АЦП 3, центрального процессора 4, источника опорного напряжения 5, таймера 6, генератора импульсов 7. При этом выходы индукционного датчика соединены с входами ФНЧ 1. Оба выходы ФНЧ 1 соединены с входами компаратора 2, первый выход ФНЧ 1 соединен с входом АЦП 3, а второй выход ФНЧ 1 соединен с выходом источника опорного напряжения 5. Выходы компаратора 2, АЦП 3 и таймера 6 соединены с входами ЦП 4. Выходы ЦП 4 соединены с управляющими входами компаратора 2, таймера 6 и генератора импульсов 7. Выход генератора импульсов 7 соединен с ФНЧ 1. Компаратор 2, АЦП 3, центральный процессор 4, таймер 6, генератор импульсов являются встроенными компонентами микроконтроллера 8.

Работает устройство следующим образом.

Источник опорного напряжения 5 формирует напряжение смещения на втором выходе ФНЧ 1, обеспечивая при любом уровне выходного сигнала датчика положительный уровень потенциала на входах АЦП 3 и компаратора 2. АЦП 3 измеряет напряжение на выходе фильтра и передает коды напряжения в ЦП 4, который вычисляет вольт-секундную площадь S каждой полуволны входного сигнала и разрешает работу компаратора только после выполнения условия S>S_ПОР. Пороговое значение S_ПОР вычисляется для каждой полуволны входного сигнала при переходе этого сигнала через ноль как заранее заданная часть накопленной вольт-секундной площади целой полуволны. Компаратор 2 срабатывает при переходе входного сигнала через ноль только в том случае, если вольт-секундная площадь завершившейся полуволны превысила пороговое значение S_ПОР. ЦП 4 рассчитывает частоту сигнала с датчика частоты вращения, фиксируя время поступления выходных сигналов от компаратора 2 или подсчитывая количество импульсов от компаратора 2 за время измерения. Время измерения частоты определяется таймером 6. Таким образом, используемый алгоритм обработки входного сигнала обеспечивает высокую точность измерения частоты входного сигнала в условиях наличия различного рода помех.

Формирователь переходит в режим диагностики собственной работоспособности и состояния линии связи с датчиком частоты вращения в том случае, когда на входе отсутствует частота и компаратор 2 не срабатывает в течение времени, заданного уставкой таймера 6. В режиме диагностики запускается генератор 7 и ЦП 4 формирователя измеряет частоту выходного сигнала генератора. Вывод о целостности линии связи с датчиком и работоспособности формирователя производится по результатам сравнения измеренной частоты с частотой, задаваемой генератором.

Таким образом, введение в устройство источника опорного напряжения, таймера и генератора импульсов позволяет проводить самоконтроль формирователя, обеспечивает высокую точность измерения частоты входного сигнала в условиях наличия различного рода помех и упрощает схему формирователя.

Формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения, содержащий компаратор, фильтр низкой частоты (ФНЧ), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и центральный процессор (ЦП), причем выходы индукционного датчика соединены с входами фильтра, выход фильтра соединен с входом АЦП и первым входом компаратора, выход АЦП подключен к ЦП, а компаратор, АЦП и ЦП являются встроенными компонентами микроконтроллера, отличающийся тем, что в него введены источник опорного напряжения, таймер и генератор импульсов, причем второй выход ФНЧ соединен со вторым входом компаратора, выход источника опорного напряжения соединен со вторым выходом ФНЧ, выход компаратора и выход таймера соединены с входами ЦП, выходы ЦП соединены с управляющими входами компаратора, таймера и генератора импульсов, выход генератора соединен с ФНЧ, а таймер и генератор импульсов являются встроенными компонентами микроконтроллера.

Изобретение относится к устройству и способу спекания порошкового материала. Указанное устройство содержит рабочую камеру, пресс для уплотнения спекаемого порошка, соединенный с верхним электродом и нижним электродом, при этом оно выполнено с возможностью размещения в пресс-форме между упомянутыми электродами спекаемого порошка, причем к верхнему и нижнему электродам подсоединен емкостный контур с блоком питания и с сильноточным переключателем для замыкания упомянутого емкостного контура через спекаемый образец.

Радиально-распределенный сумматор импульсов // 2642805

Изобретение относится к средствам формирования мощных прямоугольных высоковольтных импульсов наносекундной и субмикросекундной длительности в ускорительной технике.

Компаратор токов с гистерезисом // 2642339

Изобретение относится к области вычислительной техники и может использоваться в датчиковых системах, нейронных сетях, устройствах передачи информации. Технический результат заключается в обеспечении сравнения двух входных токовых сигналов Ix1, Ix2 с гистерезисом по входу Ix1 и возможностью регулирования.

Токовый элемент ограничения многозначной выходной логической переменной // 2640740

Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики и может использоваться в различных цифровых структурах и системах автоматического управления и передачи информации.

Многоканальный компаратор напряжения с гальванически изолированными каналами // 2618356

Изобретение относится к системам автоматического управления и контроля. Многоканальный компаратор напряжения с гальванически изолированными каналами содержит генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик номера контролируемого канала, дешифратор, ОЗУ кодов значений контролируемых напряжений и кода вида контроля, ЦАП, компаратор напряжения, цифровой логический элемент «Исключающее ИЛИ», триггер фиксации выхода напряжения за установленное значение, аналоговый мультиплексор, шину запуска устройства, магистраль выбора напряжения, магистраль опроса напряжения, магистраль кода предельного значения напряжения, резисторы, ограничивающие броски входного тока при изменении входного напряжения, оптопары транзисторные, конденсаторы, диоды защиты от обратного напряжения, импульсные трансформаторы, переменные резисторы.

Импульсный селектор // 2595960

Изобретение относится к импульсной технике. Техническим результатом является уменьшение аппаратурных затрат.

Импульсный селектор // 2580804

Изобретение относится к импульсной технике. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения воспроизведения операций, где есть длительности положительных импульсных сигналов, синхронизированных по переднему фронту.

Устройство формирования сигналов управления (2 варианта) // 2580476

Предлагаемая группа изобретений относится к области электронной техники и может быть использована в системах управления, где требуется высокая надежность выполнения заданного режима, например, в системах управления космическими аппаратами, в авиационной технике и в других системах.

Система стабилизации задержки // 2580445

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться для синхронизации генераторов импульсных напряжений. Достигаемый технический результат - стабилизация задержки последовательности импульсов независимо от частоты их следования.

Устройство поиска импульсивных излучателей // 2576466

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиотехнических системах. Технический результат - повышение точности определения дальности до импульсного излучателя.