RU2205446C2 - Capacitive differential transmitter signal digitizer - Google Patents
Capacitive differential transmitter signal digitizer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2205446C2 RU2205446C2 RU99127689/09A RU99127689A RU2205446C2 RU 2205446 C2 RU2205446 C2 RU 2205446C2 RU 99127689/09 A RU99127689/09 A RU 99127689/09A RU 99127689 A RU99127689 A RU 99127689A RU 2205446 C2 RU2205446 C2 RU 2205446C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- counter
- input
- output
- unit
- decoder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения неэлектрических величин, в частности измерения давления с помощью дифференциального емкостного датчика. The invention relates to measuring technique and can be used to measure non-electric quantities, in particular pressure measurements using a differential capacitive sensor.
Известен цифровой преобразователь сигнала дифференциального емкостного датчика [1] , содержащий первичный преобразователь (ПП), блок коммутации, реверсивный счетчик, блок синхронизации, генератор счетных импульсов (ГСИ), блок памяти, декодер, дисплей, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), цифровой блок сравнения и блок вспомогательных цепей, причем два выхода ПП через блок коммутации соединены с первым и вторым информационными входами реверсивного счетчика, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, а выход - через последовательно соединенные блок памяти и декодер с входом дисплея, выход ГСИ соединен с третьим входом блока коммутации, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока синхронизации, третий выход которого соединен с управляющим входом блока памяти, а вход - с первым выходом ПП, выход блока памяти соединен с входом блока вспомогательных цепей и через ЦАП и цифровой блок сравнения соответственно с первым и вторым выходами устройства. Known digital signal converter of a differential capacitive sensor [1], containing a primary converter (PP), a switching unit, a reversible counter, a synchronization unit, a counter pulse generator (GSI), a memory unit, a decoder, a display, a digital-to-analog converter (DAC), a digital comparison unit and a block of auxiliary circuits, and two PP outputs through a switching block are connected to the first and second information inputs of a reversible counter, the control input of which is connected to the first output of the synchronization block, and the output - through a series-connected memory unit and a decoder with a display input, the GSI output is connected to the third input of the switching unit, the control input of which is connected to the second output of the synchronization unit, the third output of which is connected to the control input of the memory unit, and the input to the first PP output, output the memory block is connected to the input of the auxiliary circuit block and through the DAC and digital comparison unit, respectively, with the first and second outputs of the device.
Однако известное устройство выдает по выходу сигнал, пропорциональный разности емкостей конденсаторов дифференциального емкостного датчика, что обуславливает зависимость выходного сигнала от дрейфа параметров конструктивных элементов емкостного датчика, усреднение результата не исключает погрешность, обусловленную нестабильностью частоты ГСИ, а нелинейный характер зависимости выходного сигнала от измеряемой величины затрудняет практическое использование. However, the known device produces an output signal proportional to the difference in capacitance of the capacitors of the differential capacitive sensor, which determines the dependence of the output signal on the drift of the parameters of the structural elements of the capacitive sensor, averaging the result does not exclude an error caused by the instability of the frequency of the GSI, and the nonlinear nature of the dependence of the output signal on the measured value makes it difficult practical use.
Цель изобретения - повышение помехоустойчивости, разрешающей способности и точности преобразования, получение линейной зависимости между измеряемой величиной и сигналом выхода, что достигается схемной реализацией такой функции отношения частот выходных сигналов двух генераторов, работающих на конденсаторах дифференциального емкостного датчика, которая позволяет усреднять на заданном промежутке времени величину отношения частот и линеризовать нелинейную зависимость частот от величины измеряемого параметра. The purpose of the invention is to increase noise immunity, resolution and conversion accuracy, to obtain a linear relationship between the measured value and the output signal, which is achieved by a circuit implementation of such a function of the ratio of the frequencies of the output signals of two generators operating on the capacitors of a differential capacitive sensor, which allows averaging over a given period of time relations of frequencies and linearize the nonlinear dependence of frequencies on the value of the measured parameter.
На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема первичного преобразователя; на фиг.3 - схема блока синхронизации; на фиг.4 - схема блока коммутации. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device; figure 2 - diagram of the primary Converter; figure 3 - circuit block synchronization; figure 4 - diagram of the switching unit.
Устройство содержит: первичный преобразователь (ПП) 1, блок коммутации 2, реверсивный счетчик 3, блок памяти 4 и блок синхронизации 5, причем первый и второй выходы ПП соединены с первым и вторым входами блока коммутации 2 и через блок коммутации соединены с информационным входом реверсивного счетчика 3, выходы которого соединены с блоком памяти 4, первый и второй выходы ПП также соединены с первым и вторым входами блока синхронизации 5, первый выход которого соединен с входом управления считыванием блока памяти, второй выход - с входом установки начального состояния реверсивного счетчика 3, третий выход - с управляющим входом блока коммутации и входом управления режимом счета реверсивного счетчика 3. The device comprises: a primary converter (PP) 1, a
ПП (фиг.2) содержит генератор 1.1, в состав которого входит конденсатор С11, определяющий частоту генерируемого сигнала генератором 1.1, причем выход его соединен с первым выходом ПП, и генератор 1.2, в состав которого входит конденсатор C12, определяющий частоту генерируемого сигнала генератором 1.2, причем выход его соединен с вторым выходом ПП.PP (figure 2) contains a generator 1.1, which includes a capacitor C 11 , which determines the frequency of the generated signal by the generator 1.1, and its output is connected to the first output of the PP, and generator 1.2, which includes a capacitor C 12 , which determines the frequency of the generated signal generator 1.2, and its output is connected to the second output of the PP.
Блок синхронизации (фиг.3) содержит счетчик 5.1, счетчик 5.2 и счетчик 5.3, дешифратор 5.4 и триггер 5.5, причем вход счетчика 5.1 соединен с первым входом блока синхронизации, а выход счетчика соединен с R-входом триггера 5.5, неинвертируемый выход которого соединен с третьим выходом блока синхронизации, а инверсный выход соединен с входами управления режимом запрета счета и установки начального состояния счетчика 5.3, вход которого соединен с вторым входом блока синхронизации, а выход - с входом установки начального состояния счетчика управления дешифратором 5.2, выходы которого поразрядно соединены с входами дешифратора 5.4, первый выход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, второй выход - с S-входом триггера 5.5 и вторым выходом блока синхронизации, а третий выход соединен с входом запрета счета счетчика управления дешифратором 5.2. The synchronization block (Fig. 3) contains a counter 5.1, a counter 5.2 and a counter 5.3, a decoder 5.4 and a trigger 5.5, with the input of the counter 5.1 connected to the first input of the synchronization block, and the output of the counter connected to the R-input of the trigger 5.5, the non-inverted output of which is connected to the third output of the synchronization unit, and the inverse output is connected to the inputs of the control mode of the prohibition of counting and setting the initial state of the counter 5.3, the input of which is connected to the second input of the synchronization unit, and the output is connected to the input of setting the initial state of the counter Fractor 5.2, the outputs of which are bitwise connected to the inputs of the descrambler 5.4, the first output of which is connected to the first output of the synchronization block, the second output is connected to the S-input of the trigger 5.5 and the second output of the synchronization block, and the third output is connected to the input of the account inhibit counter control of the decoder 5.2.
Блок коммутации (фиг.4) содержит элемент переключения 2.1 и счетчик 2.2, причем первый вход элемента переключения соединен с первым входом блока коммутации, а второй вход через счетчик 2.2 соединен с вторым входом блока коммутации, вход управления элемента коммутации соединен с третьим входом блока коммутации. The switching unit (Fig. 4) contains a switching element 2.1 and a counter 2.2, the first input of the switching element being connected to the first input of the switching unit, and the second input through the counter 2.2 connected to the second input of the switching unit, the control input of the switching element being connected to the third input of the switching unit .
Устройство работает следующим образом. При подключении источника питания начинается генерация генератором 1.1 импульсных сигналов с частотой f1 и генератором 1.2 импульсных сигналов с частотой f2, причем частоты зависят от номинала емкостей конденсаторов дифференциального емкостного датчика следующим образом:
где K1, K2 - коэффициенты пропорциональности, зависящие от параметров элементов электрической схемы;
C11,C12 - емкости конденсаторов дифференциального емкостного датчика.The device operates as follows. When the power source is connected, the generation of pulse signals by the generator 1.1 with frequency f 1 and generator 1.2 of the pulse signals by frequency f 2 starts, and the frequencies depend on the nominal capacitance of the capacitors of the differential capacitive sensor as follows:
where K 1 , K 2 are the proportionality coefficients, depending on the parameters of the elements of the electrical circuit;
C 11 , C 12 - capacitance of capacitors of a differential capacitive sensor.
Обработка импульсных сигналов проводится в процессе периодически повторяющихся рабочих циклов. The processing of pulsed signals is carried out in the process of periodically repeating work cycles.
Начало каждого рабочего цикла характеризуется следующими исходными состояниями:
- счетчик 5.1 блока синхронизации и счетчик 2.2 блока коммутации находятся в режиме постоянного счета импульсов;
- счетчик 5.3 блока синхронизации находится в режиме запрета счета и предварительной установки;
- счетчик управления дешифратором 5.2 блока синхронизации находится в заблокированном состоянии;
- блок коммутации 2 находится в режиме разрешения на проход импульсов по второму входу;
- триггер 5.5 блока синхронизации находится в состоянии лог. 1 по неинвертированному выходу;
- реверсивный счетчик 3 установлен в состояние исходного числа и в режим счета на сложение;
- блок памяти 4 находится в режиме запрета записи информации и хранения информации, записанной в предшествующем рабочем цикле.The beginning of each working cycle is characterized by the following initial conditions:
- counter 5.1 of the synchronization unit and counter 2.2 of the switching unit are in constant pulse counting mode;
- counter 5.3 of the synchronization block is in the mode of prohibition of the account and preset;
- counter control decoder 5.2 synchronization block is in a locked state;
- switching
- trigger 5.5 of the synchronization block is in the log state. 1 on uninverted output;
- the
- the memory unit 4 is in the prohibition mode of recording information and storing information recorded in a previous work cycle.
С момента начала рабочего цикла импульсный сигнал с первого выхода ПП поступает на первый вход блока синхронизации и первый вход блока коммутации, а со второго выхода ПП импульсный сигнал поступает на второй вход блока синхронизации и второй вход блока коммутации, следовательно, с первого выхода сигнал поступает на тактовые входы счетчиков 5.1 и 5.2, а со второго выхода через счетчик 2.2 и элемент переключения 2.1 на тактовый вход реверсивного счетчика 3, где и происходит сложение текущего числа импульсов с исходным значением числа, установленного на реверсивном счетчике 3, в начале рабочего цикла. From the moment the work cycle begins, the pulse signal from the first output of the PCB goes to the first input of the synchronization unit and the first input of the switching unit, and from the second output of the PCB the pulse signal goes to the second input of the synchronization unit and the second input of the switching unit, therefore, the signal goes from the first output to the clock inputs of the counters 5.1 and 5.2, and from the second output through the counter 2.2 and the switching element 2.1 to the clock input of the
Импульсный сигнал, поступивший на тактовый вход счетчика 5.1, после заданного деления частоты поступает на R-вход триггера 5.5, устанавливая триггер по неинвертированному выходу в состояние лог. 0, при этом блок коммутации по входу управления переводится в режим разрешения прохода сигнала по первому входу, а реверсивный счетчик 3 по входу переключения режима счета переводится в режим вычитания числа приходящих импульсов. Сигнал с инверсного выхода триггера 5.5, поступая на вход управления режимом запрета счета и вход установки начального состояния счетчика 5.3, переводит счетчик в режим деления частоты импульсного сигнала, поступающего в блок синхронизации по второму входу. The pulse signal received at the clock input of the counter 5.1, after a predetermined division of the frequency, is fed to the R-input of trigger 5.5, setting the trigger on the non-inverted output to the log state. 0, while the switching unit at the control input is transferred to the mode of allowing the signal to pass through the first input, and the
После деления частоты в счетчике 5.3, сигнал с выхода счетчика поступает на вход установки начального состояния счетчика управления дешифратором 5.2 блока синхронизации, при этом блокировка счетчика снимается и в соответствии с тактовыми импульсами счетчик 5.2 выдает поразрядно двоичный код на входы дешифратора 5.4, который в свою очередь выдает по выходам управляющие сигналы, обеспечивающие последовательное выполнение следующих операций:
- по первому выходу - параллельную перезапись накопленного в реверсивном счетчике 3 числа в блок памяти 4;
- по второму выходу - установку на реверсивном счетчике исходного числа и триггера 5.5 в состояние лог. 1 по неинвертированному выходу, а триггер в свою очередь по неинвертируемому выходу устанавливает блок коммутации 2 в режим разрешения на проход импульсов по входу 2, а также осуществляет на реверсивном счетчике 3 установку режима счета на сложение и по инверсному выходу установку режима запрета счета и предварительной установки счетчика 5.3;
- по третьему выходу - самоблокировку счетчика управления дешифратором 5.2.After dividing the frequency in counter 5.3, the signal from the output of the counter is fed to the input of setting the initial state of the counter for controlling the decoder 5.2 of the synchronization unit, while the counter is unlocked and, in accordance with the clock pulses, the counter 5.2 generates a bitwise binary code to the inputs of the decoder 5.4, which in turn gives control signals at the outputs, ensuring the sequential execution of the following operations:
- on the first output - parallel rewriting of the number accumulated in the
- on the second output — setting the initial number and trigger 5.5 on the reverse counter to the log state. 1 on the non-inverted output, and the trigger, in turn, on the non-inverted output sets the
- on the third output - self-locking of the decoder control counter 5.2.
Рабочий цикл завершен, информация в выходном регистре обновлена, исходные состояния элементов схемы соответствуют состояниям начала рабочего цикла. The duty cycle is completed, the information in the output register is updated, the initial states of the circuit elements correspond to the states of the beginning of the duty cycle.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1613864, кл. G 01 R 27/26, 1990 - прототип.Sources of information
1. Copyright certificate of the USSR 1613864, cl. G 01 R 27/26, 1990 - prototype.
2. Авторское свидетельство СССР 1599809, кл. G 01 R 27/26, 1990. 2. Copyright certificate of the USSR 1599809, cl. G 01 R 27/26, 1990.
3. Авторское свидетельство СССР 1659909, кл. G 01 R 27/26, 1991. 3. Copyright certificate of the USSR 1659909, cl. G 01 R 27/26, 1991.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99127689/09A RU2205446C2 (en) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | Capacitive differential transmitter signal digitizer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99127689/09A RU2205446C2 (en) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | Capacitive differential transmitter signal digitizer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99127689A RU99127689A (en) | 2001-09-27 |
RU2205446C2 true RU2205446C2 (en) | 2003-05-27 |
Family
ID=20228799
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99127689/09A RU2205446C2 (en) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | Capacitive differential transmitter signal digitizer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2205446C2 (en) |
-
1999
- 1999-12-27 RU RU99127689/09A patent/RU2205446C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS6025745B2 (en) | Power measurement method | |
RU2205446C2 (en) | Capacitive differential transmitter signal digitizer | |
CN106656114B (en) | Pulse width measurement method and system for continuous narrow pulses | |
JPH08122465A (en) | Device of measuring time | |
RU2006886C1 (en) | Method and device for geoelectric prospecting | |
SU974287A1 (en) | Digital integrating voltmeter | |
SU1580290A1 (en) | Measuring instrument for primary conversion | |
SU788026A1 (en) | Digital phase meter for measuring phase shift mean value | |
RU2020745C1 (en) | Nonelectric-quantity-to-digital-code converter | |
SU800643A1 (en) | Apparatus for measuring non-electric signal phase converter | |
SU1628028A1 (en) | An apparatus for determining a degree of attenuation of measuring magnetic electrical converters | |
RU2115230C1 (en) | Time internal-to-code converter | |
KR940009816B1 (en) | Pulse width detecting method | |
RU2255341C1 (en) | Device for measuring accelerations | |
SU1252928A1 (en) | Level holder | |
SU1118933A1 (en) | Digital phase detector | |
RU2189047C1 (en) | Gear measuring acceleration | |
SU752179A1 (en) | Device for digital measuring of power | |
SU1129528A1 (en) | Analog-digital converter | |
SU1239618A1 (en) | Method of measuring pulse repetition frequency with respect to fixed time interval | |
SU879333A1 (en) | Measuring frequency converter | |
JP2800326B2 (en) | Frequency transducer | |
JP2577931B2 (en) | Pulse width measurement method | |
RU2212676C2 (en) | Signal amplitude measuring device | |
SU726483A1 (en) | Device for measuring the area of electric pulses |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031228 |