RU2205446C2 - Capacitive differential transmitter signal digitizer - Google Patents

Capacitive differential transmitter signal digitizer Download PDF

Info

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
Application number
RU99127689/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99127689A (en
Inventor
к В.Г. Трить
В.Г. Тритьяк
Original Assignee
Производственное объединение "Старт"
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 Производственное объединение "Старт" filed Critical Производственное объединение "Старт"
Priority to RU99127689/09A priority Critical patent/RU2205446C2/en
Publication of RU99127689A publication Critical patent/RU99127689A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2205446C2 publication Critical patent/RU2205446C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

FIELD: metrology. SUBSTANCE: device that can be used for measuring nonelectrical quantities has transducer, switching unit, reversible counter, memory unit, and timing unit; transducer has two generators; timing unit has counters, flip-flop, and decoder. EFFECT: enhanced precision. 1 cl, 4 dwg _

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 switching unit 2, a reversible counter 3, a memory unit 4 and a synchronization unit 5, the first and second outputs of the PC connected to the first and second inputs of the switching unit 2 and through the switching unit connected to the information input of the reversible counter 3, the outputs of which are connected to the memory unit 4, the first and second outputs of the PP are also connected to the first and second inputs of the synchronization unit 5, the first output of which is connected to the control input of the reading of the memory unit, the second output to the input of the settings initial state down counter 3, a third output - to the control input of the switching unit and the control input of down counter counting mode 3.

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:

Figure 00000002

Figure 00000003

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:
Figure 00000002

Figure 00000003

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 unit 2 is in permission mode for the passage of pulses along the second input;
- trigger 5.5 of the synchronization block is in the log state. 1 on uninverted output;
- the reverse counter 3 is set to the state of the original number and to the counting mode for addition;
- 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 reverse counter 3, where the addition of the current number of pulses with the original value of the number is established wth on the reverse counter 3, at the beginning of the working cycle.

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 reverse counter 3 at the input of the switching of the counting mode is transferred to the mode of subtracting the number of incoming pulses. The signal from the inverted output of trigger 5.5 arriving at the input for controlling the counter prohibition mode and the input for setting the initial state of the counter 5.3 puts the counter in the frequency division mode of the pulse signal supplied to the synchronization block at the second input.

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 reverse counter 3 numbers in the memory block 4;
- 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 switching unit 2 to the mode for allowing the passage of pulses at input 2, and also sets the counting mode for addition and the inverse output to set the counting and preset mode to the inverse output 3 counter 5.3;
- 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)

Цифровой преобразователь сигнала дифференциального емкостного датчика, содержащий последовательно соединенные первичный преобразователь, блок коммутации, реверсивный счетчик и блок памяти, а также блок синхронизации, отличающийся тем, что первичный преобразователь содержит два генератора, причем генераторы работают на емкостях датчика, блок синхронизации обеспечивает последовательность операций рабочего цикла, блок коммутации обеспечивает поступление на тактовый вход реверсивного счетчика сигналов от разных генераторов при разных режимах счета счетчика и блок памяти для хранения информации на период рабочего цикла, при этом выход первого генератора соединен с тактовыми входами двух счетчиков блока синхронизации, выход первого из которых соединен с R-входом триггера, а выход счетчика управления дешифратором поразрядно соединен с входами дешифратора, выход второго генератора соединен с тактовым входом третьего счетчика блока синхронизации и тактовым входом счетчика блока коммутации, причем выход третьего счетчика блока синхронизации соединен с входом установки начального состояния счетчика управления дешифратором, неинвертируемый выход триггера соединен с входом управления блока коммутации и входом переключения режимов счета реверсивного счетчика, а инверсный выход соединен с входами управления режимом запрета счета и установки начального состояния третьего счетчика блока синхронизации, выход блока коммутации соединен с тактовым входом реверсивного счетчика, информационные выходы которого соединены с информационными входами блока памяти, первый выход дешифратора соединен с входом параллельной записи блока памяти, второй выход соединен с входом установки исходного числа реверсивного счетчика и S-входом триггера, а третий выход соединен с входом запрета счета счетчика управления дешифратором. A digital signal converter of a differential capacitive sensor comprising a series-connected primary converter, a switching unit, a reversible counter and a memory unit, as well as a synchronization unit, characterized in that the primary converter contains two generators, the generators working on the sensor capacities, the synchronization unit provides a sequence of operations cycle, the switching unit provides the input to the clock input of a reverse counter of signals from different generators at different In these modes, the counter counts and a memory block for storing information for the duration of the operating cycle, while the output of the first generator is connected to the clock inputs of two counters of the synchronization block, the output of the first of which is connected to the R-input of the trigger, and the output of the decoder control counter is bitwise connected to the inputs of the decoder , the output of the second generator is connected to the clock input of the third counter of the synchronization unit and the clock input of the counter of the switching unit, and the output of the third counter of the synchronization unit is connected to the input ki of the initial state of the decoder control counter, the non-invertible output of the trigger is connected to the control input of the switching unit and the input of switching modes of counting of the reverse counter, and the inverse output is connected to the inputs of the control mode of the counter prohibition and setting the initial state of the third counter of the synchronization block, the output of the switching unit is connected to the clock input a reverse counter, the information outputs of which are connected to the information inputs of the memory block, the first output of the decoder is connected to the input -parallel entry storage unit, a second output connected to the input for setting the initial number up-down counter and the S-input of the flip-flop and a third output coupled to an input of the decoder accounts prohibition control counter.
RU99127689/09A 1999-12-27 1999-12-27 Capacitive differential transmitter signal digitizer RU2205446C2 (en)

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)

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