Электронный преобразователь акселерометра

Авторы патента:

G01P15/08 - с преобразованием в электрические или магнитные величины

Владельцы патента RU 2682090:

Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (RU)

Изобретение относится к микромеханическим акселерометрам, конкретно к электронным преобразователям, применяемым в акселерометрах с емкостным датчиком угла и магнитоэлектрическим датчиком момента. Сущность заявленного изобретения заключается в том, что электронный преобразователь акселерометра содержит усилитель сигнала рассогласования, источник опорных напряжений, генератор сигналов опроса, согласно изобретению дополнительно введены двухполупериодный фазочувствительный выпрямитель, дифференциальный усилитель и усилитель мощности. Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении точности электронного преобразователя акселерометра и увеличении диапазона измерения. 1 ил.

Известен электронный преобразователь [1] акселерометра, содержащий RC-генератор с модуляцией по скважности, первый и второй входы которого являются опросными входами электронного преобразователя акселерометра, источник опорного напряжения, выход которого соединен с третьим входом RC-генератора с модуляцией по скважности, первый и второй фильтры нижних частот, входы которых соединены, соответственно с первым и вторым выходами RC-генератора с модуляцией по скважности, а выходы, соответственно, с прямым и инверсным выходами дифференциального усилителя, выход которого соединен со входом усилителя мощности, выход усилителя мощности является выходом электронного преобразователя акселерометра.

Недостатком преобразователя является низкая точность, обусловленная наличием большой погрешности от влияния паразитных емкостей в емкостном датчике угла акселерометра, так как они влияют на скважность выходных сигналов генератора с модуляцией по скважности, т.е. искажают эти сигналы.

Наиболее близким к заявленному изобретению является электронный преобразователь [2] акселерометра, содержащий усилитель сигнала рассогласования, вход которого является входом электронного преобразователя акселерометра, а выход соединен с входом фильтра верхних частот, источник опорных напряжений, который имеет выход положительного опорного напряжения и выход отрицательного опорного напряжения, генератор сигналов опроса, имеющий прямой и инверсный выход сигналов опроса, которые являются опросными выходами электронного преобразователя акселерометра, первый вход генератора сигналов опроса соединен с выходом положительного опорного напряжения, а второй - с выходом отрицательного опорного напряжения, электронный преобразователь акселерометра также содержит однополупериодный фазочувствительный выпрямитель, вход которого соединен с выходом усилителя сигнала рассогласования, а выход - со входом интегрирующего усилителя, выход которого соединен со входами усилителя обратной связи и масштабного усилителя, выход усилителя обратной связи соединен с третьим входом генератора сигналов опроса, а выход масштабного усилителя является выходом электронного преобразователя акселерометра.

Недостатками преобразователя являются: низкая точность, обусловленная использованием однополупериодного фазочувствительного выпрямителя, что приводит к погрешности, вызванной дрейфом нуля усилителя сигнала рассогласования, а также низкий диапазон измерения, вызванный использованием маломощного усилителя обратной связи, не позволяющего сформировать достаточно мощный сигнал управления (ток в обратной связи акселерометра).

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении точности электронного преобразователя акселерометра и увеличение диапазона измерения.

Задача, на решение которой направлено заявленного изобретения, заключается в устранении погрешности, вызванной дрейфом нуля усилителя сигнала рассогласования и формировании мощного сигнала управления.

Поставленная задача решается за счет того, что в электронный преобразователь акселерометра, содержащий усилитель сигнала рассогласования 1, вход которого является входом электронного преобразователя акселерометра, а выход соединен с входом фильтра верхних частот 2, источник опорных напряжений 3, который имеет выход положительного опорного напряжения и выход отрицательного опорного напряжения, генератор сигналов опроса 4, имеющий прямой и инверсный выход сигналов опроса, которые являются опросными выходами электронного преобразователя акселерометра, первый вход генератора сигналов опроса 4 соединен с выходом положительного опорного напряжения, второй - с выходом отрицательного опорного напряжения, а третий - с общей шиной питания, согласно изобретению, дополнительно введены двухполупериодный фазочувствительный выпрямитель 5, дифференциальный усилитель 6 и усилитель мощности 7, который имеет выход управляющего сигнала, являющийся управляющим выходом электронного преобразователя, а его вход соединен с выходом дифференциального усилителя 6, прямой вход дифференциального усилителя 6 соединен с прямым выходом двухполупериодного фазочувствительного выпрямителя 5, а его инверсный вход с инверсным выходом двухполупериодного фазочувствительного выпрямителя 5, вход которого соединен с выходом фильтра верхних частот 2, первый и второй входы управления двухполупериодного фазочувствительного выпрямителя 5 соединены, соответственно, с прямым и инверсным выходами генератора сигналов опроса 4 (см. чертеж).

Электронный преобразователь работает следующим образом:

сигналы опроса генератора сигналов опроса 4 с прямого и инверсного выходов, которые являются опросными выходами электронного преобразователя акселерометра, поступают на первый и второй входы дифференциального емкостного датчика угла акселерометра. Сигнал рассогласования с выхода дифференциального емкостного датчика угла акселерометра поступает на вход усилителя сигнала рассогласования 1, который является входом электронного преобразователя акселерометра. Усиленный сигнал рассогласования с выхода усилителя сигнала рассогласования поступает на вход фильтра верхних частот. С выхода фильтра верхних частот 2 отфильтрованный сигнал поступает на вход двухполупериодного фазочувствительного выпрямителя 5. Двухполупериодный фазочувствительный выпрямитель 5 управляется сигналами опроса, которые поступают с прямого и инверсного выходов генератора сигналов опроса 4 на его первый и второй входы управления. Детектированное за первый полупериод сигнала опроса напряжение поступает с прямого выхода двухполупериодного фазочувствительного выпрямителя 5 на прямой вход дифференциального усилителя 6, а детектированное за второй полупериод сигнала опроса - с инверсного выхода двухполупериодного фазочувствительного выпрямителя 5 на инверсный выход дифференциального усилителя 6. Дифференциальный сигнал с выхода дифференциального усилителя 6 подается на вход усилителя мощности 7. С выхода управляющего сигнала усилителя мощности 7, являющийся управляющим выходом электронного преобразователя, управляющий сигнал поступает на вход магнитоэлектрического датчика момента. Для формирования в генераторе сигналов опроса 4 опросных сигналов постоянной амплитуды на первый вход генератора сигналов опроса 4 поступает сигнал с выхода положительного опорного напряжения источника опорных напряжений 3, а на второй вход - сигнал с выхода положительного опорного напряжения источника опорных напряжений 3. На третий вход генератора сигналов опроса 4 поступает потенциал с общей шины питания.

Одним из отличительных признаков заявленного изобретения является введение в состав электронного преобразователя акселерометра двухполупериодного фазочувствительного выпрямителя в совокупности с дифференциальным усилителем, что в результате, приводит к устранению погрешности, вызванной дрейфом нуля усилителя сигнала рассогласования.

Еще одним отличительным признаком заявленного изобретения является введение в состав электронного преобразователя акселерометра усилителя мощности, что в результате, приводит к формированию мощного сигнала управления.

Источники информации:

1. Акселерометр AT1104, альбом чертежей ИФДЖ.402.139.008

2. Акселерометр AT1105, альбом чертежей ИФДЖ.402.139.006

Электронный преобразователь акселерометра, содержащий усилитель сигнала рассогласования, вход которого является входом электронного преобразователя акселерометра, а выход соединен с входом фильтра верхних частот, источник опорных напряжений, который имеет выход положительного опорного напряжения и выход отрицательного опорного напряжения, генератор сигналов опроса, имеющий прямой и инверсный выход сигналов опроса, которые являются опросными выходами электронного преобразователя акселерометра, первый вход генератора сигналов опроса соединен с выходом положительного опорного напряжения, второй - с выходом отрицательного опорного напряжения, а третий - с общей шиной питания, отличающийся тем, что содержит двухполупериодный фазочувствительный выпрямитель, дифференциальный усилитель и усилитель мощности, который имеет выход управляющего сигнала, являющийся управляющим выходом электронного преобразователя, а его вход соединен с выходом дифференциального усилителя, прямой вход дифференциального усилителя соединен с прямым выходом двухполупериодного фазочувствительного выпрямителя, а его инверсный вход - с инверсным выходом двухполупериодного фазочувствительного выпрямителя, вход которого соединен с выходом фильтра верхних частот, первый и второй входы управления двухполупериодного фазочувствительного выпрямителя соединены, соответственно, с прямым и инверсным выходами генератора сигналов опроса.

Изобретение относится к области геофизических исследований и предназначено для измерения скорости движения грунта, объектов и элементов их конструкций в ближней зоне крупномасштабных взрывов зарядов химических взрывчатых веществ.

Линейный вакуумный акселерометр // 2670178

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использован в системах ориентации и навигации для измерения ускорения. Технический результат – повышение точности измерения ускорения.

Интегральный микромеханический туннельный акселерометр // 2660412

Изобретение относится к области измерительной и микросистемной техники, а именно к интегральным измерительным элементам величин ускорения. Акселерометр содержит полуизолирующую подложку, основание неподвижного электрода, основание электростатического актюатора, якорную область подвижного электрода, технологический слой в области неподвижного электрода, технологический слой в области электростатического актюатора, упругий подвес, контактную область неподвижного электрода, контактную область электростатического актюатора, контактную область подвижного электрода, инерционную массу, неподвижный электрод, неподвижный электрод электростатического актюатора, контакт к подвижному электроду, подвижный электрод электростатического актюатора, подвижный электрод.

Интегральный микромеханический туннельный акселерометр // 2660412

Способ изготовления преобразующего элемента молекулярно-электронного датчика движения // 2659578

Использование: для создания устройств, преобразующих механическое движение в электрический сигнал. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления преобразующего элемента молекулярно-электронного датчика включает сборку преобразующего элемента в виде слоистой структуры из четырех сетчатых металлических электродов и расположенных между ними трех разделителей, при этом в качестве разделителей используют пластиковые разделители с выполненными в них отверстиями, при этом слоистую структуру нагревают до температуры размягчения материала пластиковых разделителей, контролируют приклеивание пластиковых разделителей, сохраняя зазор между электродами, и вклеивают в пластиковый держатель.

Способ увеличения коэффициента преобразования молекулярно-электронного датчика движения // 2659459

Использование: для увеличения коэффициента преобразования молекулярно-электронного датчика движения. Сущность изобретения заключается в том, что увеличение коэффициента преобразования молекулярно-электронного датчика, чувствительный элемент которого состоит из двух расположенных в заполненных рабочей жидкостью одном или многих каналах преобразования пар анод/катод, осуществляют при движении рабочей жидкости по каналу, изменяя разность потенциалов между анодом и электролитом в прилегающей к аноду области, при этом увеличивают концентрацию активных ионов на аноде, расположенном выше по течению жидкости, и уменьшают концентрацию активных ионов на аноде, расположенном ниже по течению жидкости.

Устройство управления аварийным торможением манипулятора // 2658589

Изобретение относится к техническим средствам управления манипуляционным роботом в различных режимах движения. Устройство управления аварийным торможением робота-манипулятора использует для остановки манипулятора отключение питания приводов степеней подвижности.

Датчик с микроэлектронным первичным измерительным преобразователем инерционного типа // 2658565

Использование: для измерения линейных или угловых колебаний. Сущность изобретения заключается в том, что датчик с микроэлектронным первичным измерительным преобразователем инерционного типа содержит микросхему первичного измерительного преобразователя и вспомогательные электронные компоненты, а также содержит первую и вторую печатные платы, на первой из которых установлены микросхема первичного измерительного преобразователя и вспомогательные электронные компоненты, которые соединены печатными проводниками в соответствии с электрической схемой, а также содержит плоскую рамку, внешний периметр которой соответствует периметрам первой и второй печатных плат, причем микросхема первичного измерительного преобразователя и вспомогательные электронные компоненты расположены с одной стороны первой печатной платы внутри плоской рамки, которая приклеена к первой печатной плате, а вторая печатная плата приклеена к другой стороне плоской рамки, в одной из сторон которой выполнен вырез для размещения соединителя, который припаян к контактным площадкам печатного монтажа первой печатной платы в соответствии с электрической схемой.

Комплекс оборудования для измерения ударных волновых нагрузок на наклонное дно в опытовом бассейне // 2648297

Изобретение относится к экспериментальной гидромеханике морских инженерных сооружений и касается методов испытания трансформации волн в опытовом бассейне на наклонном дне и оборудования для его проведения.

Схема подключения молекулярно-электронного преобразователя к электронной плате // 2627139

Изобретение может быть использовано в линейных и угловых акселерометрах и может найти применение в сейсмодатчиках, приборах для стабилизации движущихся объектов и инерциальной навигации.