RU2024948C1 - Warning device of the pick-up parameter deviation - Google Patents

Warning device of the pick-up parameter deviation Download PDF

Info

Publication number
RU2024948C1
RU2024948C1 SU4950684A RU2024948C1 RU 2024948 C1 RU2024948 C1 RU 2024948C1 SU 4950684 A SU4950684 A SU 4950684A RU 2024948 C1 RU2024948 C1 RU 2024948C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
voltage
sensor
pulse
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.В. Бугров
С.Г. Манукян
Г.А. Кардашев
А.Л. Шаталов
Original Assignee
Московская государственная академия химического машиностроения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московская государственная академия химического машиностроения filed Critical Московская государственная академия химического машиностроения
Priority to SU4950684 priority Critical patent/RU2024948C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2024948C1 publication Critical patent/RU2024948C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Burglar Alarm Systems (AREA)

Abstract

FIELD: game and guard device construction. SUBSTANCE: invention can be used in warning devices of the deviation of such technological parameters as temperature, liquid level. The effect is achieved by introducing pulse distributor 2 made in the form of a binary coded decimal counter into the warning device of the pickup parameter deviation, which has square-pulse generator 1, pick-up 3, threshold member 7, AND element 8 and memory unit 9. It results in excluding a number of complex constructional units and thus in simplifying the warning device. EFFECT: simpler design of the warning device with the conservation of high stability of its operation. 2 dwg

Description

Изобретение предназначено для построения игровых и охранных сторожевых устройств, реагирующих на приближение к датчику человека или предметов. Изобретение может быть также использовано в сигнализаторах отклонения технологических параметров, таких как температура, уровень жидкости. The invention is intended to build gaming and security watchdogs that respond to approaching a sensor of a person or objects. The invention can also be used in signaling deviations of technological parameters, such as temperature, liquid level.

В качестве аналога взята сигнальная система, чувствительная к изменению емкости. Эта система содержит два генератора синусоидальных колебаний, в колебательный контур одного из которых включен емкостный датчик. Сигналы с двух генераторов подаются на нелинейный элемент, на выходе которого формируется переменное напряжение разностной частоты. Выход нелинейного элемента соединен с фильтром низких частот, который пропускает на выход только низкую частоту. Система настроена так, что при приближении человека к датчику частоты двух генераторов приближаются друг к другу, разностная частота уменьшается, и следовательно на выходе фильтра низких частот появляется переменное напряжение, которое может включать устройства тревожной сигнализации. The signal system sensitive to changes in capacitance is taken as an analog. This system contains two sinusoidal oscillation generators, in the oscillatory circuit of one of which a capacitive sensor is included. The signals from two generators are fed to a non-linear element, the output of which is formed by an alternating voltage of the differential frequency. The output of the nonlinear element is connected to a low-pass filter, which allows only the low frequency to pass through to the output. The system is configured so that when a person approaches the sensor, the frequencies of the two generators approach each other, the difference frequency decreases, and therefore an alternating voltage appears at the output of the low-pass filter, which can include alarm devices.

Недостаток этой системы состоит в том, что из-за дрейфа частоты каждого из генераторов, система дает ложные срабатывания устройств тревожной сигнализации. The disadvantage of this system is that due to the frequency drift of each of the generators, the system gives false alarms for alarm devices.

В качестве прототипа взят измеритель емкости, который содержит генератор синусоидального сигнала, подключенный к цепи датчика, которая представляет собой мостовую схему. Выход цепи датчика подключен к амплитудному детектору, выход которого соединен со входом интегратора. Выход интегратора соединен со входом порогового элемента, выход которого соединен с первым входом логического элемента И. Второй вход логического элемента соединен с генератором прямоугольных импульсов. Выход логического элемента соединен с информационным входом блока памяти, а конкретно с одновибратором. Выход одновибратора подключен ко входу сброса интегратора, а также к образцовым мерам емкости, которые находятся в цепи датчика и служат для уравновешивания мостовой схемы. As a prototype taken capacitance meter, which contains a sinusoidal signal generator connected to the sensor circuit, which is a bridge circuit. The output of the sensor circuit is connected to an amplitude detector, the output of which is connected to the input of the integrator. The integrator output is connected to the input of the threshold element, the output of which is connected to the first input of the logic element I. The second input of the logic element is connected to the square-wave generator. The output of the logic element is connected to the information input of the memory unit, and specifically with a single vibrator. The output of the one-shot is connected to the reset input of the integrator, as well as to exemplary capacitance measures that are in the sensor circuit and serve to balance the bridge circuit.

При разбалансе мостовой схемы амплитудный детектор выпрямляет напряжение разбаланса. Это напряжение интегрируется и, когда на выходе интегратора формируется некоторое пороговое значение, срабатывает пороговый элемент и логический элемент пропускает сигнал от генератора прямоугольных импульсов к одновибратору. Одновибратор подает сигнал на изменение образцовых мер емкости. Периодичность процесса изменения образцовых мер зависит от уровня сигнала разбаланса с мостовой схемы, так как импульс выхода одновибратора производит установку выходного напряжения интегратора в ноль. Измеритель емкости позволяет с высокой точностью и стабильностью производить сигнализацию отклонения параметра датчика. When the bridge circuit is unbalanced, the amplitude detector rectifies the unbalance voltage. This voltage is integrated and, when a certain threshold value is formed at the output of the integrator, a threshold element is triggered and a logic element transmits a signal from a square-wave generator to a single-shot. One-shot gives a signal to change the model measures of capacity. The frequency of the process of changing exemplary measures depends on the level of the unbalance signal from the bridge circuit, since the output pulse of the single-shot adjusts the output voltage of the integrator to zero. The capacitance meter allows with high accuracy and stability to signal the deviation of the sensor parameter.

Недостаток измерителя емкости состоит в его большой сложности и большой стоимости, что не позволяет использовать его в игрушках и в бытовых сторожевых устройствах. The disadvantage of the capacitance meter is its great complexity and high cost, which does not allow its use in toys and in domestic watchdogs.

Цель изобретения состоит в том, чтобы упростить сигнализатор, сохраняя его высокую стабильность работы. The purpose of the invention is to simplify the alarm, while maintaining its high stability.

Цель достигается тем, что в сигнализатор отклонения параметра датчика, содержащий генератор прямоугольных импульсов, датчик, пороговый элемент, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с информационным входом блока памяти, согласно изобретения введен выполненный в виде двоично-десятичного счетчика распределитель импульсов, вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, выход старшего разряда соединен со входом датчика, выход которого соединен со входом порогового элемента, а выход одного из младших разрядов распределителя импульсов соединен со вторым входом элемента И. The goal is achieved by the fact that in the detector deviation of the sensor parameter containing a square-wave pulse generator, a sensor, a threshold element, the output of which is connected to the first input of the element And, the output of which is connected to the information input of the memory unit, according to the invention, a distributor made in the form of a binary-decimal counter pulses, the input of which is connected to the output of the rectangular pulse generator, the output of the highest order is connected to the input of the sensor, the output of which is connected to the input of the threshold element, and in move one of LSBs pulse distributor coupled to the second input element I.

Достижение поставленной цели по сравнению с прототипом заключается в следующем:
- устраняется генератор синусоидального сигнала, который должен иметь сложные цепи автоматической регулировки амплитуды сигнала;
- устраняется сложный амплитудный детектор для линейного выпрямления сверхмалых переменных напряжений разбаланса;
- устраняется сложный в выполнении интегратор, который должен иметь дополнительную ключевую схему для организации процедуры сбpоса.
Achieving this goal compared to the prototype is as follows:
- eliminates the sinusoidal signal generator, which must have complex circuits for automatically adjusting the signal amplitude;
- eliminates the complex amplitude detector for linear rectification of ultra-small variable unbalance voltages;
- the integrator that is difficult to execute is eliminated, which must have an additional key scheme for organizing the reset procedure.

Таким образом из сигнализатора удалены сложные по конструкции и настройке аналоговые функциональные блоки. Это достигается введением простого цифрового блока-распределителя импульсов. Thus, analog function blocks, complex in design and configuration, were removed from the signaling device. This is achieved by introducing a simple digital pulse distribution unit.

На фиг. 1 показана схема сигнализатора; на фиг. 2 - сигналы в различных точках сигнализатора при одном из вариантов конкретного выполнения. In FIG. 1 shows a diagram of a signaling device; in FIG. 2 - signals at various points of the signaling device in one of the options for a specific implementation.

Сигнализатор отклонения параметров датчика (фиг. 1) содержит генератор прямоугольных импульсов 1, который соединен со входом распределителя импульсов 2, выполненного в виде двоично-десятичного счетчика. Распределитель импульсов 2 имеет два выхода: выход старшего разряда с напряжением U1 и выход одного из младшего разрядов с напряжением U5. На этих выходах формируются периодические импульсы или пачки импульсов, которые разнесены во времени. Выход старшего разряда распределителя импульсов 2 соединен со входом датчика 3. Датчик 3 содержит делитель напряжения на элементах 4, 5, причем один из этих элементов представляет собой чувствительный элемент. Чувствительный элемент может быть емкостным, резистивным и индуктивным. При использовании емкостного элемента элемент 4 представляет собой переменный резистор R, а элемент 5 - емкостный чувствительный элемент с емкостью Сх. При использовании резистивного элемента элемент 4 представляет собой резистивный чувствительный элемент Rx, а элемент 5 - переменный конденсатор С. При использовании индуктивного элемента элемент 4 представляет собой индуктивный чувствительный элемент Lx, а элемент 5 - переменный резистор R. В любом случае делитель на элементах 4 и 5 представляет собой фильтр низких частот с постоянными времени RCx, RxC, LxR. Напряжение U2 с элемента 5 подается на выход датчика 3 через разделительный конденсатор 6, который не пропускает постоянную составляющую сигнала. Выход датчика 3 с напряжением U3 соединен со входом порогового элемента 7, который вырабатывает сигнал логической единицы, если U3 > Uп, где Uп - некоторое заданное напряжение, в частности равное нулю. Выходное напряжение U4 порогового элемента 7 подается на первый вход логического элемента U8. Второй вход логического элемента 8 соединен с выходом одного из младших разрядов распределителя импульсов 2. Выход логического элемента 8 с напряжением U6 соединен с информационным входом блока памяти 9, формирующий выходное напряжение U7. В качестве блока памяти 9 можно использовать одновибратор или триггер, который при подаче входного импульса устанавливается в единичное состояние. Это напряжение может включать лампу, звонок, сирену, реле и другие исполнительные механизмы игрушек или сторожевых устройств.The sensor deviation sensor parameters (Fig. 1) contains a rectangular pulse generator 1, which is connected to the input of the pulse distributor 2, made in the form of a binary-decimal counter. The pulse distributor 2 has two outputs: the output of the senior discharge with a voltage of U 1 and the output of one of the least significant bits with a voltage of U 5 . At these outputs, periodic pulses or bursts of pulses are formed that are spaced apart in time. The output of the senior discharge of the pulse distributor 2 is connected to the input of the sensor 3. The sensor 3 contains a voltage divider on the elements 4, 5, and one of these elements is a sensitive element. The sensing element may be capacitive, resistive and inductive. When using a capacitive element, element 4 is a variable resistor R, and element 5 is a capacitive sensitive element with a capacitance C x . When using a resistive element, element 4 is a resistive sensitive element R x , and element 5 is a variable capacitor C. When using an inductive element, element 4 is an inductive sensitive element L x , and element 5 is a variable resistor R. In any case, the divider on the elements 4 and 5 is a low pass filter with a time constant RC x, R x C, L x R. The voltage U 2 with member 5 is output from sensor 3 through the coupling capacitor 6, which does not transmit a DC component Igna. The output of the sensor 3 with a voltage of U 3 is connected to the input of the threshold element 7, which generates a signal of a logical unit if U 3 > U p , where U p is a given voltage, in particular equal to zero. The output voltage U 4 of the threshold element 7 is supplied to the first input of the logic element U 8 . The second input of the logic element 8 is connected to the output of one of the least significant bits of the pulse distributor 2. The output of the logic element 8 with voltage U 6 is connected to the information input of the memory unit 9, which forms the output voltage U 7 . As the memory unit 9, you can use a single-shot or trigger, which when the input pulse is set to a single state. This voltage may include a lamp, bell, siren, relay, and other actuators for toys or watchdogs.

Сигнализатор отклонения параметра датчика работает следующим образом. Рассмотрим случай конкретного выполнения сигнализатора, когда генератор 1 вырабатывает сигнал в виде меандра, а в качестве распределителя импульсов используется стандартная интегральная микросхема, а именно двоично-десятичный счетчик. Этот счетчик имеет выходы с весами 1, 2, 4, 8. Сигналы U1 и U5 на выходе распределителя импульсов 2 будут иметь вид, как показано на фиг. 2, для случая, если напряжение U1 будет сниматься с выхода счетчика, имеющего вес 8, а напряжение U5 - с выхода счетчика, имеющего вес 2. Импульс напряжения U1 после прохождения делителя напряжения на элементах 4, 5 исказится (напряжение U2 на фиг. 2). Степень расширения импульсов зависит от постоянной времени делителя на элементах 4, 5. Если используется емкостный чувствительный элемент, то чем больше емкость элемента, тем будет медленнее проходить процесс его заряжения и разряжения через резистор 4 и выходное сопротивление выхода старшего разряда распределителя импульсов 2. Следовательно, при увеличении емкости чувствительного элемента Сх импульсы напряжения U2 станут более длительными. Чем ближе к электродам чувствительного элемента 5 приближается посторонний предмет, тем больше емкость и тем шире импульс напряжения U2. Начальная ширина импульса напряжения U2 при заданном значении емкости элемента Сх устанавливается переменным резистором (элемент 4). Конденсатор 6 не пропускает постоянную составляющую сигнала U2 и следовательно на выходе датчика 3 сформируется напряжение U3 (фиг. 2), не содержащее постоянной составляющей. Длительность положительных импульсов напряжения U3 пропорциональна емкости Сх и не зависит от амплитуды импульсов U1, что повышает стабильность работы сигнализатора. Пороговый элемент 7 дает прямоугольные импульсы U4, длительность которых равна длительности положительных импульсов напряжения U3 (при Uп = 0). Срез импульса напряжения U4 возникает в момент времени t1 (фиг. 2). Если t1 < t2, где t2 - момент возникновения фронта импульса напряжения U5, то на выходе логического элемента 8 сохранится ноль. Если емкость Сх немного увеличится, то выполнится соотношение t1 > t2. Иначе говоря, на двух входах логического элемента одновременно возникнут напряжения высокого уровня, что приведет к появлению короткого единичного импульса на выходе логического элемента 8 (напряжение U6, фиг. 2). Короткий импульс напряжения U6, возникающий при очень малом увеличении емкости Сх в цепи датчика 3 недостаточен по длительности, чтобы вызвать срабатывание исполнительного механизма (лампы или электромагнита). Поэтому этот импульс подается на одновибратор 9, который вырабатывает более длинный импульс, идущий на исполнительный механизм. Длительность импульса с одновибратора 9 целесообразно делать равным ntо, где n - целое число; tо - период следования импульсов от генератора 1. В том случае, если в качестве блока памяти 9 используется триггер, этот триггер при увеличении Сх установится в единичное состояние, которое будет сохраняться до тех пор, пока на триггер по дополнительному входу не удет подан внешний сигнал сброса.The sensor deviation of the sensor parameter works as follows. Consider the case of a specific implementation of the detector, when the generator 1 generates a signal in the form of a meander, and a standard integrated circuit, namely a binary-decimal counter, is used as a pulse distributor. This counter has outputs with weights 1, 2, 4, 8. The signals U 1 and U 5 at the output of the pulse distributor 2 will have the form, as shown in FIG. 2, in the event that the voltage U 1 will be removed from the output of the counter having a weight of 8, and the voltage U 5 will be removed from the output of the counter having a weight of 2. The voltage pulse U 1 after the voltage divider on the elements 4, 5 is distorted (voltage U 2 in Fig. 2). The degree of expansion of the pulses depends on the time constant of the divider on the elements 4, 5. If a capacitive sensitive element is used, then the larger the capacity of the element, the slower the process of charging and discharging through the resistor 4 and the output resistance of the output of the senior discharge of the pulse distributor 2. Therefore, as the capacitance of the sensing element C x increases , the voltage pulses U 2 become longer. The closer to the electrodes of the sensing element 5 a foreign object approaches, the larger the capacitance and the wider the voltage pulse U 2 . The initial voltage pulse width U 2 at a given value of the capacitance of the element Cx is set by a variable resistor (element 4). The capacitor 6 does not pass the constant component of the signal U 2 and therefore at the output of the sensor 3 a voltage U 3 is generated (Fig. 2), which does not contain a constant component. The duration of the positive voltage pulses U 3 is proportional to the capacitance C x and does not depend on the amplitude of the pulses U 1 , which increases the stability of the signaling device. The threshold element 7 gives rectangular pulses U 4 whose duration is equal to the duration of positive voltage pulses U 3 (at U p = 0). The slice of the voltage pulse U 4 occurs at time t 1 (Fig. 2). If t 1 <t 2 , where t 2 is the moment of occurrence of the voltage pulse front U 5 , then zero will remain at the output of logic element 8. If the capacitance C x increases slightly, then the relation t 1 > t 2 is satisfied. In other words, at the two inputs of the logic element, high level voltages will simultaneously occur, which will lead to the appearance of a short single pulse at the output of the logic element 8 (voltage U 6 , Fig. 2). A short voltage pulse U 6 that occurs when there is a very small increase in the capacitance C x in the sensor circuit 3 is insufficient in duration to trigger the actuator (lamp or electromagnet). Therefore, this pulse is fed to a single vibrator 9, which generates a longer pulse going to the actuator. The pulse duration from the one-shot 9 is advisable to make equal nt about , where n is an integer; t о is the pulse repetition period from the generator 1. In the event that a trigger is used as memory block 9, this trigger, when C x is increased, will be set to a single state, which will remain until the trigger is fed to the trigger via an additional input external reset signal.

Простота и высокая стабильность работы сигнализатора дает возможность применять его и в промышленных устройствах автоматического контроля и сигнализации. The simplicity and high stability of the detector makes it possible to use it in industrial devices for automatic control and alarm.

Claims (1)

СИГНАЛИЗАТОР ОТКЛОНЕНИЯ ПАРАМЕТРА ДАТЧИКА, содержащий генератор прямоугольных импульсов, датчик, пороговый элемент, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с информационным входом блока памяти, отличающийся тем, что в него введен выполненный в виде двоично-десятичного счетчика распределитель импульсов, вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, выход старшего разряда соединен с входом датчика, выход которого соединен с входом порогового элемента, а выход одного из младших разрядов распределителя импульсов соединен с вторым входом элемента И. SENSOR PARAMETER DEVIATION SIGNALIZER, comprising a rectangular pulse generator, a sensor, a threshold element, the output of which is connected to the first input of the AND element, the output of which is connected to the information input of the memory unit, characterized in that the pulse distributor is implemented as a binary-decimal counter, the input of which is connected to the output of the rectangular pulse generator, the output of the senior discharge is connected to the input of the sensor, the output of which is connected to the input of the threshold element, and the output of one of the younger s to defuse pulse distributor coupled to a second input of the I.
SU4950684 1991-06-27 1991-06-27 Warning device of the pick-up parameter deviation RU2024948C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4950684 RU2024948C1 (en) 1991-06-27 1991-06-27 Warning device of the pick-up parameter deviation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4950684 RU2024948C1 (en) 1991-06-27 1991-06-27 Warning device of the pick-up parameter deviation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2024948C1 true RU2024948C1 (en) 1994-12-15

Family

ID=21582021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4950684 RU2024948C1 (en) 1991-06-27 1991-06-27 Warning device of the pick-up parameter deviation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2024948C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
О. Ференци. Электроника в нашем доме. М.: Энергоатомиздат", 1987, с.59, рис.46. *
Под ред. С.Л.Эпштейна. Цифровые приборы и системы для измерения параметров конденсаторов. М.: Советское радио, 1978., с.135-137, рис.4.16,4.20. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6798218B2 (en) Circuit for measuring absolute spread in capacitors implemented in planary technology
US4377808A (en) Infrared intrusion alarm system
US4359717A (en) Position-sensitive alarm system
US4642555A (en) Differential capacitance detector
CN100381967C (en) Circuitry for signal measurement
RU2024948C1 (en) Warning device of the pick-up parameter deviation
JP2928273B2 (en) Powder sensor
US3781677A (en) Variable rate measuring device
US4266218A (en) Alarm system control circuit
US5128610A (en) Current-to-frequency converter
GB1287620A (en) Frequency to direct current converter circuit
GB2198247A (en) Circuit for measuring small differences in capacitance
US4425553A (en) Low frequency pulse generator apparatus
SU762019A1 (en) Alarm device
RU1795490C (en) Alarm system
RU2208805C2 (en) Device measuring electric capacitance and/or resistance
WO2001038839A1 (en) Apparatus for performing a temperature measurement
SU627587A1 (en) Analogue-digital integrator
SU731276A1 (en) Strain-gauge device
US3576435A (en) Squared function integrator
SU1619195A1 (en) Device for measuring ratio of resistances
SU879471A1 (en) Device for measuring rotation speed and direction of gas or liquid flow speed receiver axis
SU1042167A1 (en) Delayed pulse oscillator
JP2646415B2 (en) Gas concentration detector
FI89784C (en) Method and apparatus for transmitting elevator call signal