RU2313797C1

RU2313797C1 - Arrangement for measuring of accelerations

Info

Publication number: RU2313797C1
Application number: RU2006115121/28A
Authority: RU
Inventors: Владимир Вениаминович Кулешов (RU); Владимир Вениаминович Кулешов
Priority date: 2006-05-02
Filing date: 2006-05-02
Publication date: 2007-12-27
Also published as: RU2006115121A

Abstract

FIELD: the invention is designed for employment in quality of a sensitive element in systems of stabilization, guidance and navigation and may be used in devices of measuring of mechanical values of compensatory type.

SUBSTANCE: the arrangement for measuring of accelerations has a sensitive element, an angular sensor, an amplifier, a moment sensor, an analog feedback communication from the output of the amplifier to one of the inputs of the moment sensor and a digital feedback communication from the output of the amplifier to the other input of the moment sensor. Due to inclusion in parallel negative feedback communications of conjugated filters of high and low frequencies, of an amplitude detector, a comparator, a level converter, precision relay elements a broad band of transmission, good enough coefficient of transmission along the break contour defining accuracy of numerical account in present regime are defined.

EFFECT: the invention may be used in quality of a sensitive element in stabilization systems.

4 dwg

Description

Устройство предназначено для применения в качестве чувствительного элемента в системах стабилизации, наведения и навигации. Изобретение может найти применение в приборах измерения механических величин компенсационного типа.The device is intended for use as a sensitive element in stabilization, guidance and navigation systems. The invention may find application in devices for measuring mechanical values of the compensation type.

Известно устройство для измерения ускорений (патент РФ №2098833, МПК⁶ G01P 15/13, опубл. 10.12.97), содержащее чувствительный элемент, включающий в себя два неподвижных электрода и подвижную пластину, три усилителя, два резистора, при этом выход первого усилителя подключен к первому резистору, а выход второго усилителя соединен со вторым резистором и является выходом устройства. Для повышения помехоустойчивости при воздействии электрических помех в него введен источник опорного напряжения, генератор электрического сигнала, две транзисторные пары, три резистора, два конденсатора, позволяющих за счет охвата усилителей отрицательной обратной связью осуществить компенсацию электрических помех.A device for measuring accelerations is known (RF patent No. 2098833, IPC ⁶ G01P 15/13, publ. 10.12.97) containing a sensing element including two fixed electrodes and a movable plate, three amplifiers, two resistors, and the output of the first amplifier connected to the first resistor, and the output of the second amplifier is connected to the second resistor and is the output of the device. To increase the noise immunity when exposed to electrical noise, a reference voltage source, an electric signal generator, two transistor pairs, three resistors, two capacitors are introduced into it, which allow compensation of electrical noise due to the coverage of amplifiers with negative feedback.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения, так как выбор коэффициента усиления в жесткой отрицательной обратной связи ограничен условием устойчивости системы. Кроме того, устройство содержит аналоговый канал обработки информации, что приводит к низкой точности измерения, так как не производится запоминание информации за время ее преобразования и ее осреднение в процессе накопления.The disadvantage of this device is the low accuracy of the measurement, since the choice of gain in hard negative feedback is limited by the condition of stability of the system. In addition, the device contains an analog channel for processing information, which leads to low measurement accuracy, since information is not stored during its conversion and its averaging during accumulation.

Наиболее близким по техническому решению является устройство (пат. РФ RU 2189046 С1 МПК⁷ G01P 15/13, опубл. 10.09.2002. Бюл. №22), содержащее два параллельных входных канала с датчика угла и с мостовой схемы и две параллельные отрицательные обратные связи. Одна, аналоговая, с выхода усилителя на один из входов датчика моментов через последовательно включенные первый логический элемент, схему исключающее "ИЛИ", первый прецизионный релейный элемент, сглаживающий фильтр, первый суммирующий элемент, сопряженный фильтр верхних частот, первый преобразователь напряжения - ток, второй суммирующий элемент, выход второго суммирующего элемента соединен с одной из диагоналей мостовой схемы, другая диагональ мостовой схемы, в плечо которой введена обмотка датчика моментов, соединена с одним из входов первого суммирующего элемента через дифференциальный операционный усилитель. Цифровая обратная связь введена с выхода усилителя на другой вход датчика моментов через последовательно включенные первый логический элемент, схему исключающее "ИЛИ", первый прецизионный релейный элемент, сглаживающий фильтр, первый суммирующий элемент, сопряженный фильтр низких частот, третий суммирующий элемент, релейный элемент, ждущие синхронные генераторы, RS-триггер, один из выходов которого соединен со вторым прецизионным релейным элементом, второй преобразователь напряжение - ток, второй суммирующий элемент, мостовую схему, другой выход RS-триггера соединен с входом итогового регистра через схемы совпадения ("И") и реверсивный двоичный счетчик, причем один из входов третьего суммирующего элемента соединен с генератором стабильной частоты через схему синхронизации и генератор пилообразного напряжения, вторые входы ждущих синхронных генераторов, схем совпадения "И", итогового регистра соединены с одним из выходов схемы синхронизации, кроме того, устройство содержит генератор опорного напряжения, один из выходов которого соединен с входом датчика угла, а другой - с входом схемы "ИЛИ" через второй логический элемент, и выход с итогового регистра является цифровым выходом устройства.The closest in technical solution is the device (Pat. RF RU 2189046 C1 MPK ⁷ G01P 15/13, publ. 09/10/2002. Bull. No. 22), containing two parallel input channels from the angle sensor and from the bridge circuit and two parallel negative return communication. One, analog, from the amplifier output to one of the moment sensor inputs through a first logic element sequentially connected, an OR circuit excluding, first precision relay element, smoothing filter, first summing element, coupled high-pass filter, first voltage converter - current, second summing element, the output of the second summing element is connected to one of the diagonals of the bridge circuit, the other diagonal of the bridge circuit, into the arm of which a torque sensor winding is inserted, is connected to one of the inputs the first summing element through a differential operational amplifier. Digital feedback is introduced from the amplifier output to another input of the moment sensor through the first logic element sequentially connected, the circuit excluding "OR", the first precision relay element, a smoothing filter, the first summing element, the conjugated low-pass filter, the third summing element, the relay element, waiting synchronous generators, RS-flip-flop, one of the outputs of which is connected to the second precision relay element, the second voltage-current converter, the second summing element, bridge circuit, etc. the output of the RS-flip-flop is connected to the input of the final register through the coincidence circuit (“I”) and a reversible binary counter, and one of the inputs of the third summing element is connected to the stable frequency generator via a synchronization circuit and a sawtooth voltage generator, the second inputs of waiting synchronous generators, circuits matches "And", the final register is connected to one of the outputs of the synchronization circuit, in addition, the device contains a reference voltage generator, one of the outputs of which is connected to the input of the angle sensor, and the other with the input of the OR circuit through the second logic element, and the output from the final register is the digital output of the device.

Существенным недостатком подобного устройства является невысокая точность измерения, вызванная дискретным характером выдачи информации о действующем ускорении, в виде цифрового кода с итогового регистра.A significant drawback of such a device is the low measurement accuracy caused by the discrete nature of the output of information about the current acceleration in the form of a digital code from the final register.

Задачей предложенного технического решения является повышение точности измерения ускорения и расширение полосы пропускания.The objective of the proposed technical solution is to increase the accuracy of measuring acceleration and expanding the bandwidth.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения ускорений, содержащее чувствительный элемент, датчик угла, усилитель, датчик моментов, аналоговую обратную связь, с выхода усилителя на один из входов датчика моментов через последовательно соединенные первый логический элемент, схему исключающее "ИЛИ", первый прецизионный релейный элемент, сглаживающий фильтр, сопряженный фильтр верхних частот, преобразователь напряжения - ток и генератор опорного напряжения, один из выходов которого соединен с входом датчика угла, а другой с входом схемы "ИЛИ", через второй логический элемент, а выход датчика угла соединен с усилителем, что в цепь цифровой обратной связи, реализованной с выхода сглаживающего фильтра на вход датчика моментов, введены последовательно соединенные по информационным входам сопряженный фильтр низких частот, суммирующий элемент, амплитудный детектор, компаратор, преобразователь уровня сигнала, пара ждущих синхронных генераторов, RS-триггер, второй прецизионный релейный элемент, преобразователь тока, RS-триггер соединен также с входом реверсивного двоичного счетчика через пару схем совпадения ("И"), причем один из входов суммирующего элемента соединен с генератором стабильной частоты через схему синхронизации и генератор пилообразного напряжения, а вторые входы ждущих синхронных генераторов, схем совпадения "И", реверсивного двоичного счетчика соединены с одним из выходов схемы синхронизации, и выход реверсивного двоичного счетчика является цифровым выходом устройства.This goal is achieved by the fact that in the device for measuring acceleration containing a sensing element, an angle sensor, an amplifier, a torque sensor, analog feedback, from the amplifier output to one of the moment sensor inputs through a first logical element connected in series, the circuit excluding "OR", the first precision relay element, a smoothing filter, a coupled high-pass filter, a voltage converter - a current and a voltage reference generator, one of the outputs of which is connected to the input of the angle sensor, and a goy with the input of the OR circuit, through a second logic element, and the output of the angle sensor is connected to an amplifier, so that a coupled low-pass filter is added to the digital feedback circuit implemented from the output of the smoothing filter to the input of the moment sensor, summing element, amplitude detector, comparator, signal level converter, pair of standby synchronous generators, RS-trigger, second precision relay element, current converter, RS-trigger is also connected to the reverse input second binary counter through a pair of matching circuits (“AND”), moreover, one of the inputs of the summing element is connected to a stable frequency generator via a synchronization circuit and a sawtooth voltage generator, and the second inputs of waiting synchronous generators, matching circuits “AND”, a reversing binary counter are connected to one of the outputs of the synchronization circuit, and the output of the reversible binary counter is the digital output of the device.

В предлагаемом устройстве за счет включения в цифровую отрицательную обратную связь: сопряженного фильтра нижних частот, суммирующего элемента, амплитудного детектора, компаратора, преобразователя уровня, прецизионного релейного элемента обеспечивается широкая полоса пропускания, значительный коэффициент передачи по разомкнутому контуру, определяющий точность цифрового отсчета в установившемся режиме. Совместное включение обратных связей позволяет создать инвариантное устройство к изменению параметров (устойчивое при любом коэффициенте передачи по разомкнутому контуру) с единичной обратной связью и независимое от постоянной времени сглаживающего фильтра в цепи цифрового отсчета.In the proposed device due to the inclusion in the digital negative feedback: a conjugated low-pass filter, a summing element, an amplitude detector, a comparator, a level converter, a precision relay element, a wide passband is provided, a significant open-loop transmission coefficient that determines the accuracy of a digital readout in steady state . The joint inclusion of feedbacks allows you to create an invariant device to change parameters (stable at any transmission coefficient over an open loop) with a single feedback and independent of the time constant of the smoothing filter in the digital reference circuit.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства, на фиг.2 - структурная схема аналоговой модели устройства, на фиг.3 - переходный процесс в прототипе, на фиг.4 - переходный процесс в аналоговой модели предлагаемого устройства.Figure 1 shows a block diagram of the device, figure 2 is a structural diagram of an analog model of the device, figure 3 is a transient in the prototype, figure 4 is a transient in an analog model of the proposed device.

Предлагаемое устройство для измерения ускорений содержит чувствительный элемент 1, угловое положение которого определяется датчиком угла 2. Обмотка возбуждения датчика угла 2 соединена с входом генератора опорного напряжения 3. Выходная обмотка датчика угла 2 соединена с входом усилителя 4 переменного тока со стабильным коэффициентом передачи. Выход усилителя 4 соединен с входом первого логического элемента 5. Выход генератора опорного напряжения 3 соединен с входом второго логического элемента 6. Выходы логических элементов 5 и 6 соединены с соответствующими входами схемы исключающее "ИЛИ" 7, выход которой соединен с входом первого прецизионного релейного элемента 8. Выход первого прецизионного релейного элемента 8 соединен с входом сглаживающего фильтра 9. Выход сглаживающего фильтра 9 соединен с входом сопряженного фильтра верхних частот 10, выход которого соединен с входом преобразователя напряжение - ток 11. Выход преобразователя напряжение - ток 11 соединен с одним из входов датчика моментов 12. Выход сглаживающего фильтра 9 также соединен с входом сопряженного фильтра нижних частот 13, выход которого соединен с одним из входов суммирующего элемента 14, другой вход суммирующего элемента 14 соединен с генератором стабильной частоты 15 через последовательно соединенные схему синхронизации 16 и генератор пилообразного напряжения 17. Выход суммирующего элемента 14 соединен с входом амплитудного детектора 18, выход которого соединен с входом компаратора 19. Выход компаратора 19 соединен с входом преобразователя уровня сигнала 20, выход которого соединен с входами ждущих синхронных генераторов 21 и 22. Другие входы ждущих синхронных генераторов 21 и 22 соединены с выходом схемы синхронизации 16. Выходы ждущих синхронных генераторов 21 и 22 соединены с входами RS-триггера 23, один из выходов RS-триггера 23 соединен с входом второго прецизионного релейного элемента 24, выход которого через преобразователь тока 25 соединен с входом датчика моментов 12. Другие выходы RS-триггера 23 соединены с входами схем совпадения "И" 26 и 27, выходы которых соединены с входами реверсивного двоичного счетчика 28. Другие входы схем совпадения 26 и 27, реверсивного двоичного счетчика 28 соединены с выходами схемы синхронизации 16. Выход реверсивного двоичного счетчика 28 является выходом устройства для измерения ускорений в цифровом коде.The proposed device for measuring accelerations contains a sensing element 1, the angular position of which is determined by the angle sensor 2. The field winding of the angle sensor 2 is connected to the input of the reference voltage generator 3. The output winding of the angle sensor 2 is connected to the input of the AC amplifier 4 with a stable transmission coefficient. The output of amplifier 4 is connected to the input of the first logic element 5. The output of the reference voltage generator 3 is connected to the input of the second logic element 6. The outputs of logic elements 5 and 6 are connected to the corresponding inputs of the exclusive OR circuit 7, the output of which is connected to the input of the first precision relay element 8. The output of the first precision relay element 8 is connected to the input of the smoothing filter 9. The output of the smoothing filter 9 is connected to the input of the conjugated high-pass filter 10, the output of which is connected to the input of the pre Browser voltage-current 11. The output of the voltage-current converter 11 is connected to one of the inputs of the torque sensor 12. The output of the smoothing filter 9 is also connected to the input of the conjugated low-pass filter 13, the output of which is connected to one of the inputs of the summing element 14, the other input of the summing element 14 is connected to a stable frequency generator 15 through serially connected synchronization circuit 16 and a sawtooth voltage generator 17. The output of the summing element 14 is connected to the input of the amplitude detector 18, the output of which о is connected to the input of the comparator 19. The output of the comparator 19 is connected to the input of the signal level converter 20, the output of which is connected to the inputs of the standby synchronous generators 21 and 22. Other inputs of the standby synchronous generators 21 and 22 are connected to the output of the synchronization circuit 16. The outputs of the standby synchronous generators 21 and 22 are connected to the inputs of the RS-trigger 23, one of the outputs of the RS-trigger 23 is connected to the input of the second precision relay element 24, the output of which through the current transducer 25 is connected to the input of the torque sensor 12. Other outputs of the RS-trigger 2 3 are connected to the inputs of the matching circuits "And" 26 and 27, the outputs of which are connected to the inputs of the reversible binary counter 28. Other inputs of the matching circuits 26 and 27, the reversing binary counter 28 are connected to the outputs of the synchronization circuit 16. The output of the reversing binary counter 28 is the output of the device for measuring accelerations in a digital code.

Внутреннее содержание блоков и их реализация приведены в кн.: Майоров С.А., Новиков Г.И. Принципы организации цифровых машин. - Л.: Машиностроение, 1974. - 432 с.. П.Хоровиц, У.Хилл Искусство схемотехники. М.: Мир, т.1-3, 1993.The internal content of the blocks and their implementation are given in the book: Mayorov S.A., Novikov G.I. The principles of organization of digital machines. - L .: Engineering, 1974. - 432 p. P. Horowitz, W. Hill. The art of circuitry. M.: Mir, t.1-3, 1993.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. Отклонение чувствительного элемента 1, под действием ускорения, фиксируется датчиком угла 2, обмотка возбуждения которого соединена с генератором опорного напряжения 3. Выходной сигнал с датчика 2 усиливается усилителем переменного тока со стабильным коэффициентом передачи 4. С выхода первого логического элемента 5 входной сигнал с усилителя 4 представляется в виде сигнала прямоугольной формы с U_max=2,4 В и U_min=0,2 В с частотой генератора 3. Для выделения фазы отклонения чувствительного элемента 1 в схеме предусмотрен второй логический элемент 6, на вход которого подается сигнал с генератора 3. На входе второго логического элемента 6 будет сигнал, аналогичный по форме и частоте сигналу с логического элемента 5. Выходные сигналы с 5 и 6, сдвинутые по фазе, поступают на входы схемы исключающее "ИЛИ" 7 (схема сложения по модулю "2"), осуществляющая операцию логического сложения. Если сигналы с 5 и 6 имеют нулевой фазовый сдвиг, то на выходе схемы 7 имеем логический "0", если же сигналы с 5 и 6 имеют фазовый сдвиг, отличный от нуля, то на выходе 7 имеем логическую "1". По форме сигнал с выхода 7 имеет аналогичную форму сигнала с выходов 5 и 6. Выходной сигнал схемы исключающее "ИЛИ" 7 поступает на вход первого прецизионного релейного элемента 8, переключение которого происходит на несущей частоте генератора 3, и осуществляется фиксация уровня сигнала с выхода 7. Сглаживающий фильтр 9 осуществляет выделение уровня сигнала с выхода 8 в соответствии с фазой отклонения чувствительного элемента 1. Сигнал с выхода сглаживающего фильтра 9 поступает на вход сопряженного фильтра верхних частот 10, включенного в одну из параллельных отрицательных обратных связей (аналоговая отрицательная обратная связь), и фильтр 10 обеспечивает заданную форму переходного процесса в предлагаемом устройстве. Так как входом для датчика моментов 12 является ток, то на выход 10 включен преобразователь напряжение - ток 11. Сглаженный сигнал с фильтра 9 поступает также на вход сопряженного фильтра нижних частот 13, включенного в цифровую отрицательную обратную связь. Сопряженные между собой фильтры 9 и 13 обеспечивают инвариантное устройство и результирующую обратную отрицательную связь в минус единица, независимо от параметров сопряженных фильтров 10 и 13. На вход суммирующего элемента 14 поступает сигнал с выхода фильтра 13 и с выхода генератора пилообразного напряжения 17, для которого входным является сигнал со схемы синхронизации 16, вход которой соединен с выходом генератора стабильной частоты 15. На выходе суммирующего элемента 14 имеем сигнал в виде пилообразного напряжения, смещенный по уровню в зависимости от фазы отклонения чувствительного элемента 1. Амплитудный детектор 18, включенный на выход суммирующего элемента 14, преобразует сигнал на несущей частоте в сигнал постоянного тока, который затем поступает на вход компаратора 19. Компаратор срабатывает по знаку сигнала с выхода 14 и в виде ШИМа (широтно-импульсная модуляция), после преобразования в преобразователе уровня сигнала 20, поступает на входы ждущих синхронных генераторов 21 и 22, которые взводятся от компаратора 19 и вырабатывают короткие импульсы (длительностью, определяемой частотой привязки схемы синхронизации 16), частота которых определяется частотой переключения компаратора 19. В зависимости от фазы отклонения чувствительного элемента 1 на RS-триггер 23 подается импульс либо со ждущего синхронного генератора 21, либо со ждущего синхронного генератора 22. Выходной сигнал с RS-триггера 23 не может быть подан непосредственно на токовую обмотку датчика моментов 12 ввиду своей нестабильности по амплитуде. Для исключения этого сигнал с выхода RS-триггера 23 поступает на вход второго прецизионного релейного элемента 24, осуществляющего стабилизацию сигнала по уровню. Выходной сигнал с 24 в виде ШИМа поступает на вход преобразователя тока 25, а затем на один из входов датчика моментов 12. В зависимости от фазы отклонения 1 на обмотки датчика моментов 12 будет подан сигнал по фазе и по модулю, позволяющий скомпенсировать отклонение 1, вызванное действием ускорения. Для получения информации об отклонении чувствительного элемента 1 в цифровом коде предусмотрена подача ШИМ-сигнала с выхода RS-триггера 23 на входы схем совпадения ("И") 26 и 27, на другие входы 26 и 27 подается импульс счета со схемы синхронизации 16. В зависимости от состояния триггера 23 эти импульсы будут подаваться либо на вычитающие входы, либо на суммирующие входы реверсивного двоичного счетчика 28. Информация с 28 (равная разности числа "положительных" и "отрицательных" импульсов) по сигналу импульса установки со схемы синхронизации 16 пропорциональна углу отклонения чувствительного элемента 1 в цифровом коде.The work of the proposed device is as follows. The deviation of the sensor element 1, under the action of acceleration, is detected by an angle sensor 2, the field winding of which is connected to the reference voltage generator 3. The output signal from the sensor 2 is amplified by an AC amplifier with a stable transmission coefficient 4. From the output of the first logic element 5, the input signal from amplifier 4 it is represented in the form of a rectangular waveform with U _max = 2.4 V and U _min = 0.2 V with a generator frequency of 3. In order to isolate the phase of deviation of the sensing element 1, a second logic element is provided in the circuit 6, to the input of which a signal is supplied from the generator 3. At the input of the second logic element 6 there will be a signal similar in shape and frequency to the signal from the logic element 5. The output signals from 5 and 6, shifted in phase, go to the inputs of the circuit exclusive "OR" 7 (the addition scheme modulo "2"), performing the operation of logical addition. If signals from 5 and 6 have a zero phase shift, then at the output of circuit 7 we have a logical "0", but if signals from 5 and 6 have a phase shift other than zero, then at output 7 we have a logical "1". The shape of the signal from output 7 has a similar waveform from outputs 5 and 6. The output signal of the circuit exclusive "OR" 7 is fed to the input of the first precision relay element 8, which is switched at the carrier frequency of the generator 3, and the signal level is fixed from output 7 The smoothing filter 9 extracts the signal level from the output 8 in accordance with the phase of the deviation of the sensing element 1. The signal from the output of the smoothing filter 9 is fed to the input of the conjugated high-pass filter 10, which is included in one and parallel negative feedback (analog negative feedback), and the filter 10 provides a desired shape of the transition process in the proposed device. Since the input for the moment sensor 12 is current, the voltage-current 11 converter is connected to the output 10. The smoothed signal from the filter 9 also enters the input of the conjugated low-pass filter 13, which is included in the digital negative feedback. The conjugated filters 9 and 13 provide an invariant device and the resulting negative feedback in minus one, regardless of the parameters of the conjugated filters 10 and 13. At the input of the summing element 14, a signal is output from the output of the filter 13 and from the output of the sawtooth voltage generator 17, for which the input is the signal from the synchronization circuit 16, the input of which is connected to the output of the stable frequency generator 15. At the output of the summing element 14, we have a signal in the form of a sawtooth voltage, shifted in level to depending on the phase of deviation of the sensitive element 1. The amplitude detector 18, connected to the output of the summing element 14, converts the signal at the carrier frequency into a direct current signal, which is then fed to the input of the comparator 19. The comparator is triggered by the sign of the signal from output 14 and in the form of a PWM ( pulse-width modulation), after conversion in the signal level converter 20, is fed to the inputs of the waiting synchronous generators 21 and 22, which are cocked from the comparator 19 and produce short pulses (of duration determined by the binding frequency of the synchronization circuit 16), the frequency of which is determined by the switching frequency of the comparator 19. Depending on the phase of the deviation of the sensor element 1, a pulse is supplied to the RS-trigger 23 either from the waiting synchronous generator 21 or from the waiting synchronous generator 22. The output signal from the RS-trigger 23 cannot be applied directly to the current winding of the moment sensor 12 due to its amplitude instability. To eliminate this, the signal from the output of the RS-flip-flop 23 is fed to the input of the second precision relay element 24, which carries out signal stabilization by level. The output signal from 24 in the form of a PWM is fed to the input of the current transducer 25, and then to one of the inputs of the moment sensor 12. Depending on the phase of the deviation 1, a signal in phase and modulo will be applied to the windings of the moment sensor 12, which will compensate for the deviation 1 caused by acceleration action. To obtain information about the deviation of the sensor element 1 in the digital code, a PWM signal is provided from the output of the RS flip-flop 23 to the inputs of the matching circuits (“AND”) 26 and 27, and the counting pulse from the synchronization circuit 16 is applied to the other inputs 26 and 27 depending on the state of the trigger 23, these pulses will be supplied either to the subtracting inputs or to the summing inputs of the reverse binary counter 28. Information from 28 (equal to the difference between the number of "positive" and "negative" pulses) according to the signal from the setup pulse from the synchronization circuit 16 is proportional to is the deflection angle of the sensor 1 in the digital code.

Введение в устройство сопряженных фильтров верхних и нижних частот, в параллельные отрицательные обратные связи, реализует инвариантное устройство с суммарной единичной обратной связью с расширенной полосой пропускания и значительным коэффициентом передачи по разомкнутому контуру, определяющим точность цифрового отсчета в установившемся режиме.Introduction to the device of conjugated high and low frequency filters, in parallel negative feedbacks, implements an invariant device with a total unit feedback with an extended passband and a significant open-loop transmission coefficient that determines the accuracy of a digital readout in a steady state.

Работу устройства можно пояснить с помощью передаточных функций.The operation of the device can be explained using the transfer functions.

Введение в аналоговую отрицательную обратную связь сопряженного фильтра верхних частот с передаточной функциейIntroduction to the analog negative feedback of a conjugated high-pass filter with a transfer function

и цифровую отрицательную обратную связь сопряженного фильтра с передаточной функциейand digital negative feedback of the conjugate filter to the transfer function

позволяет создать инвариантное устройство к изменению параметров (устойчивое при любом коэффициенте передачи по разомкнутому контуру) с единичной обратной связьюallows you to create an invariant device to a change in parameters (stable at any transmission coefficient over an open loop) with a single feedback

и независимое от постоянной времени сглаживающего фильтра в цепи цифрового отсчета.and independent of the time constant of the smoothing filter in the digital reference circuit.

Результаты моделирования устройства для измерения ускорений приведены на фиг.3 (прототип) и на фиг.4. Из анализа переходных процессов следует, что инвариантное устройство (фиг.4) для измерения ускорений устойчиво при коэффициенте при разомкнутом контуре, равном 10000, имеет значительное быстродействие (полосу пропускания) в отличие от прототипа.The simulation results of the device for measuring accelerations are shown in figure 3 (prototype) and figure 4. From the analysis of transients it follows that the invariant device (figure 4) for measuring acceleration is stable when the coefficient at the open loop equal to 10000, has a significant speed (bandwidth) in contrast to the prototype.

Claims

An acceleration measuring device comprising a sensing element, an angle sensor, an amplifier, a torque sensor, analog feedback from an amplifier output to one of the moment sensor inputs via a first logic element connected in series, an EXCLUSIVE OR circuit, a first precision relay element, a smoothing filter, conjugated high-pass filter, voltage converter - current and a reference voltage generator, one of the outputs of which is connected to the input of the angle sensor, and the other to the input of the OR circuit through a second log an optical element, and the output of the angle sensor is connected to an amplifier, characterized in that a digital low-pass filter, a summing element, an amplitude detector, a comparator, are introduced in series with the information inputs, into the digital feedback circuit implemented from the output of the smoothing filter to the input of the moment sensor signal level converter, pair of standby synchronous generators, RS-trigger, second precision relay element, current converter, RS-trigger is also connected to the input of the reversible binary counter through a pair of matching circuits “AND”, one of the inputs of the summing element being connected to a stable frequency generator through a synchronization circuit and a sawtooth generator, and the second inputs of waiting synchronous generators, matching circuits “I”, a reversible binary counter connected to one of the outputs of the synchronization circuit and the output of the reversible binary counter is the digital output of the device.