RU2352059C1 - Shaper of impulses from signals of induction data units of rotation frequency - Google Patents
Shaper of impulses from signals of induction data units of rotation frequency Download PDFInfo
- Publication number
- RU2352059C1 RU2352059C1 RU2007137227/09A RU2007137227A RU2352059C1 RU 2352059 C1 RU2352059 C1 RU 2352059C1 RU 2007137227/09 A RU2007137227/09 A RU 2007137227/09A RU 2007137227 A RU2007137227 A RU 2007137227A RU 2352059 C1 RU2352059 C1 RU 2352059C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- threshold
- input
- signals
- integrator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, управления и аварийной защиты, в состав которых входят датчики, вырабатывающие импульсные сигналы, в частности индукционные датчики частоты вращения и расхода.The present invention relates to measuring equipment and can be used in automatic measurement, control and emergency protection systems, which include sensors that generate pulsed signals, in particular induction sensors of speed and flow.
Известно устройство [1], которое формирует импульсы из однополярных сигналов датчиков, причем величина порога формирования каждого импульса определяется амплитудой предшествующего ему сигнала.A device [1] is known, which generates pulses from unipolar sensor signals, and the magnitude of the threshold for the formation of each pulse is determined by the amplitude of the signal preceding it.
Рассматриваемое устройство-аналог содержит по два амплитудных детектора, резисторных делителей напряжения, компаратора, ключа, элемента ИЛИ-НЕ, триггер, элементы И-НЕ и ИЛИ.The considered analog device contains two amplitude detectors, resistor voltage dividers, a comparator, a key, an OR-NOT element, a trigger, AND-NOT and OR elements.
Существенным недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет формировать импульсы в широком диапазоне амплитуды входных сигналов, так как понижение порога, необходимое для сигналов низкого уровня, уменьшает помехоустойчивость устройства.A significant disadvantage of this device is that it does not allow the formation of pulses in a wide range of amplitudes of the input signals, since lowering the threshold necessary for low-level signals reduces the noise immunity of the device.
Наиболее близким по технической сущности и достижимому положительному эффекту является принятое за прототип устройство [2], в котором измеряется вольт-секундная площадь S2 отрицательной полуволны каждого сигнала индукционного датчика частоты вращения и в процессе измерения сравниваются получаемые величины S2 с пороговым значением Sпор1=Q·S1к, равным части вольт-секундной площади S1к аналогичной полуволны предыдущего сигнала датчика. Требуемый импульс формируется при выполнении условий S1к>Sпр.min, S2>Sпор1, The closest in technical essence and achievable positive effect is the device adopted for the prototype [2], which measures the volt-second area S 2 of the negative half-wave of each signal of the induction speed sensor and compares the obtained values of S 2 with the threshold value S por1 = Q · S 1k equal to the part of the volt-second area S 1k of the same half-wave of the previous sensor signal. The required impulse is formed when the conditions S 1к > S пр .min , S 2 > S por1 ,
где Sпр.min - предельная минимальная допустимая величина вольт-секундной площади исследуемых полуволн сигналов датчика.where S pr.min - the maximum minimum allowable value of the volt-second area of the investigated half-wave sensor signals.
В состав устройства-прототипа (фиг.1) входят первый 1, второй 7 и третий 10 пороговые элементы, первый 2, второй 8 и третий 14 ключи, интегратор 3, амплитудный детектор 4, первый 5 и второй 6 резисторы, схема И 11, одновибраторы 12,15 и конденсатор 13.The structure of the prototype device (figure 1) includes the first 1, second 7 and third 10 threshold elements, first 2, second 8 and third 14 keys,
Существенными недостатками рассматриваемого устройства являются низкая надежность и помехоустойчивость, что обусловлено следующим.Significant disadvantages of the device in question are low reliability and noise immunity, which is due to the following.
В устройстве-прототипе интегратор 3 осуществляет измерение вольт-секундных площадей S исследуемых полуволн сигналов. При этом на выходе интегратора 3 вырабатывается напряжение u(3), величина которого пропорциональна вольт-секундной площади S, а на конденсаторе С(4-3) амплитудного детектора 4 происходит запоминание этого напряжения (фиг.2).In the prototype device, the
Допустим, что в процессе работы устройства-прототипа на конденсаторе С(4-3) запомнилось напряжение u1(4), а на выходе резисторного делителя напряжения, состоящего из резисторов 5 и 6, выработалось пороговое напряжение uпор1(10), определяющее порог включения элемента 10 и эквивалентное порогу Sпор1.Suppose that during the operation of the prototype device on the capacitor C (4-3), the voltage u 1 (4) was remembered, and at the output of the resistor voltage divider, consisting of
При поступлении отрицательной полуволны следующего сигнала ес2 на выходе интегратора 3 будет вырабатываться напряжение u2(3), пропорциональное вольт-секундной площади S2 этой полуволны. В момент достижения напряжением u2(3) величины uпор1(10) на выходе порогового элемента 10 появится импульс u2(10) с длительностью, равной времени, в течение которого напряжение u2(3) интегратора 3 будет превышать пороговое напряжение uпор1(10).When the negative half-wave of the next signal e c2 arrives, the voltage u 2 (3) proportional to the volt-second area S 2 of this half-wave will be generated at the output of the
На переднем фронте импульса u2(10) будет запущен одновибратор 12, сигнал которого u2(12) откроет ключ 8, и произойдет подразряд конденсатора С(4-3). На заднем фронте импульса u2(10) будет запущен одновибратор 15 и откроется ключ 14, в результате чего произойдет разряд конденсатора 13.At the leading edge of the pulse u 2 (10), a single-
По окончании сигнала ec2 на выходе резисторного делителя установится пороговое напряжение uпор2(10), эквивалентное порогу Sпор2.At the end of the signal e c2 , the threshold voltage u por2 (10), equivalent to the threshold S por2 , is established at the output of the resistor divider.
Если в последующем на вход устройства-прототипа поступит сигнал есз, вольт-секундная площадь S3 которого чуть-чуть превышает порог Sпор2, что вполне возможно, то на выходе порогового элемента 10 будет выработан весьма короткий импульс u3(10).If subsequently, the signal e cz arrives at the input of the prototype device, the volt-second area S 3 of which slightly exceeds the threshold S por2 , which is quite possible, then a very short pulse u 3 will be generated at the output of the threshold element 10 (10).
На переднем и заднем фронтах этого короткого импульса будут запущены одновибраторы 12 и 15. Так как в данном случае длительность импульсов одновибраторов 12 и 15 значительно превышает длительность импульса u3(10), то в течение времени τр будут одновременно действовать импульсы одновибраторов 12 и 15, открывающие ключи 8 и 14.On the leading and trailing edges of the short pulse will be started
При этом произойдет разряд конденсатора С(4-3) амплитудного детектора 4 через открытые ключи 8 и 14 током Iр (фиг.2). Величина этого тока будет недопустимо большой, так как она определяется малым сопротивлением открытых ключей 8 и 14. Напряжение на конденсаторе С(4-3) и, следовательно, порог Uпор3(10) формирования требуемых импульсов снизятся практически до 0 В.When this occurs, the discharge of the capacitor C (4-3) of the
В рассматриваемом случае порогом формирования очередного импульса станет порог включения элемента 7 uвкл(7), эквивалентный порогу Sпр.min, а конденсатор С(4-3) амплитудного детектора 4 при работе устройства на высокой частоте заданного диапазона не успеет зарядиться от 0 В до максимального значения напряжения на выходе интегратора 3, эквивалентного площади очередного импульса. Поэтому периоды повторения очередного сформированного импульса и следующего за ним импульса будут существенно отличаться от периодов следования соответствующих сигналов ес датчика, что равнозначно сбою в работе устройства-прототипа.In this case, the threshold for the formation of the next pulse will be the threshold for switching on the element 7 u on (7), equivalent to the threshold S pr min , and the capacitor C (4-3) of the
В устройстве-прототипе используется сравнительно сложная схема подразряда конденсатора С(4-3) амплитудного детектора 4: она требует двух одновибраторов, двух ключей, конденсатора 13 и цикл ее работы состоит из двух тактов - такта подразяда конденсатора С(4-3) и такта разряда конденсатора 13.The prototype device uses a relatively complex sub-discharge scheme of the capacitor C (4-3) of the amplitude detector 4: it requires two one-shots, two keys, a
Кроме того, в устройстве-прототипе длительность формируемых импульсов u(11) имеет переменную величину, минимальное значение которой равно 0 сек, что приводит к необходимости усложнения последующей схемы, принимающей такие импульсы.In addition, in the prototype device, the duration of the generated pulses u (11) has a variable value, the minimum value of which is 0 sec, which leads to the need to complicate the subsequent circuit receiving such pulses.
Перечисленные выше недостатки приводят к понижению надежности устройства-прототипа.The above disadvantages lead to a decrease in the reliability of the prototype device.
Низкая помехоустойчивость устройства-прототипа обусловлена тем, что в нем порог включения элемента 1 uвкл(1) составляет всего несколько милливольт. При наличии даже небольших низкочастотных помех в рассматриваемом устройстве могут произойти неуправляемые переключения элемента 1 и в конечном счете формирование ложных импульсов.The low noise immunity of the prototype device is due to the fact that in it the threshold for switching on the element 1 u on (1) is only a few millivolts. In the presence of even small low-frequency interference in the device under consideration, uncontrolled switching of
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении надежности и помехоустойчивости формирователя импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения.The technical result to which the claimed invention is directed is to increase the reliability and noise immunity of the pulse shaper from the signals of induction speed sensors.
Для достижения указанного результата в формирователе импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения, содержащем интегратор, амплитудный детектор, три пороговых элемента, два ключа, элемент И, одновибратор и два резистора, причем вход формирователя соединен с входом интегратора и через первый пороговый элемент - с управляющим входом первого ключа, выходы которого соединены с входами интегратора, подключенными к выводам конденсатора интегратора, выход интегратора соединен с первым входом третьего порогового элемента и входом амплитудного детектора, выход которого подключен к входу второго порогового элемента, первому выходу второго ключа и через первый резистор - к второму входу третьего порогового элемента и первому выводу второго резистора, второй вывод которого подключен к общей шине, выход третьего порогового элемента соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго порогового элемента, выход одновибратора соединен с управляющим входом второго ключа, в отличие от прототипа:To achieve this result, in a pulse shaper from signals of induction speed sensors containing an integrator, an amplitude detector, three threshold elements, two keys, an I element, a one-shot and two resistors, the shaper input being connected to the integrator input and through the first threshold element to the control the input of the first key, the outputs of which are connected to the inputs of the integrator connected to the terminals of the capacitor of the integrator, the output of the integrator is connected to the first input of the third threshold element and the input the house of the amplitude detector, the output of which is connected to the input of the second threshold element, the first output of the second key and through the first resistor to the second input of the third threshold element and the first output of the second resistor, the second output of which is connected to a common bus, the output of the third threshold element is connected to the first input element And, the second input of which is connected to the output of the second threshold element, the output of the one-shot is connected to the control input of the second key, in contrast to the prototype:
1. Введен тритий резистор, причем второй выход второго ключа соединен через третий резистор с общей шиной, выход элемента И соединен с входом одновибратора, выход которого подключен к выходу формирователя.1. A tritium resistor is introduced, and the second output of the second key is connected through a third resistor to a common bus, the output of the And element is connected to the input of a single-shot, the output of which is connected to the output of the driver.
2. Порог включения первого порогового элемента установлен равным 30-50% от минимального значения амплитуды исследуемых полуволн сигналов индукционных датчиков частоты вращения.2. The threshold for switching on the first threshold element is set equal to 30-50% of the minimum amplitude value of the investigated half-wave signals of the induction speed sensors.
В предлагаемом формирователе импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения упрощена схема подразряда конденсатора С(4-3) амплитудного детектора 4: она не требует применения конденсатора 13, ключа 14 и одновибратора 15. В этой схеме (фиг.3) вновь введенный резистор 9 совместно с ключом 8 образует цепь подразряда конденсатора С(4-3). При этом полностью исключается возможность возникновения больших токов разряда конденсатора С(4-3), понижения напряжения порога uпор(10) формирования импульсов до 0 В и сбоя в работе предлагаемого устройства. В новой схеме подразряда конденсатора С(4-3) напряжение на этом конденсаторе (на выходе амплитудного детектора 4) снижается по экспоненте u(4)=umax(4)·e-t/(R·C) в течение интервала времени τи(12). Значение вновь введенного резистора 9 определяется по формуле:In the proposed pulse shaper from the signals of the induction speed sensors, the sub-discharge circuit of the capacitor C (4-3) of the
Вновь введенные связи одновибратора 12 с выходом элемента И 11 и выходом предлагаемого формирователя импульсов обеспечивают формирование требуемого импульса с постоянной длительностью τи(12).The newly introduced connection of the one-
В предлагаемом формирователе импульсов порог включения элемента 1 uвкл(1) устанавливается равным 30-50% от минимального значения амплитуды исследуемых полуволн сигналов. Так, например, если необходимо формировать импульсы из сигналов в диапазоне скорости вращения от nmin=1000 до nmax=50000 об/мин и известно, что в таком диапазоне датчик вырабатывает сигналы с амплитудой 0,15-10 В [3], [4], то порог uвкл(1) рационально устанавливать равным 0,15 В·(0,3-0,5)=45-75 мВ≈60 мВ (фиг.4).In the proposed pulse shaper, the threshold for switching on the element 1 u on (1) is set equal to 30-50% of the minimum amplitude value of the studied half-wave signals. So, for example, if it is necessary to generate pulses from signals in the range of rotation speed from n min = 1000 to n max = 50,000 rpm and it is known that in this range the sensor generates signals with an amplitude of 0.15-10 V [3], [ 4], then the threshold u on (1) is rationally set to 0.15 V · (0.3-0.5) = 45-75 mV≈60 mV (Fig. 4).
При этом измеряемая площадь будет составлять не менее 80% всей площади исследуемых полуволн сигналов, что является вполне приемлемым, так как в предлагаемом устройстве основным критерием при формировании требуемых импульсов является не площадь полуволн сигналов, а разность площадей полуволн соседних сигналов.In this case, the measured area will be at least 80% of the entire area of the studied half-waves of signals, which is quite acceptable, since in the proposed device the main criterion in the formation of the required pulses is not the half-wave square of the signals, but the difference in the half-wave areas of adjacent signals.
Таким образом, все отличительные признаки, приведенные в формуле предлагаемого формирователя импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения, позволяют сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию «новизна». Эти признаки не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей техники, позволяют получить новое качество и существенное отличие: обеспечивают высокую надежность и помехоустойчивость предлагаемого формирователя импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения.Thus, all the distinguishing features given in the formula of the proposed pulse shaper from the signals of the induction speed sensors allow us to conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "novelty." These signs were not identified in other technical solutions when studying this and related areas of technology, they allow to obtain a new quality and a significant difference: they provide high reliability and noise immunity of the proposed pulse shaper from the signals of induction speed sensors.
В тексте описания и на фиг.1-6 приняты следующие обозначения и сокращения:In the text of the description and figure 1-6 adopted the following notation and abbreviations:
формирователь - формирователь импульсов - формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения;shaper - pulse shaper - pulse shaper from signals of induction speed sensors;
датчик - индукционный датчик частоты вращения;sensor - induction speed sensor;
требуемый импульс - импульс, сформированный предлагаемым устройством из сигналов датчика;required pulse - a pulse generated by the proposed device from the sensor signals;
ec - сигнал датчика;e c is the sensor signal;
eпом - сигнал помехи;e pom - interference signal;
A, Amin, Аmax - амплитуда исследуемых сигналов и ее минимальное и максимальное значения в диапазоне скорости вращения nmin-nmax;A, A min , A max - the amplitude of the studied signals and its minimum and maximum values in the range of rotation speed n min -n max ;
S - площадь сигнала - вольт-секундная площадь исследуемой полуволны сигнала;S - signal area - volt-second area of the studied signal half-wave;
S1, S2, S1к, S2к - соответственно получаемые в процессе измерения величины вольт-секундных площадей первой и второй исследуемых полуволн сигналов и максимальные (конечные) значения этих площадей;S 1 , S 2 , S 1k , S 2k - respectively, obtained in the process of measuring the volt-second areas of the first and second studied half-waves of signals and the maximum (final) values of these areas;
Sпор - площадь сигнала, равная порогу формирования импульса;S then - the area of the signal equal to the threshold of pulse formation;
Q - коэффициент, определяющий часть площади S1к, составляющую порог Sпор1=Q·S1к, причем Q<1;Q is a coefficient defining a part of the area S 1k , making up the threshold S por1 = Q · S 1k , with Q <1;
Sпр.min - предельная минимальная допустимая величина площади сигнала датчика;S pr min - the maximum minimum allowable area of the sensor signal;
Sн, Smin, Smax, ΔS - соответственно номинальное, минимальное и максимальное значения площади сигнала, а также максимальное отклонение этой площади от ее номинального значения Sн;S n , S min , S max , ΔS - respectively, the nominal, minimum and maximum values of the signal area, as well as the maximum deviation of this area from its nominal value S n ;
обозначения типа u(1), u(3), u(12) - выходное напряжение соответственно порогового элемента 1, интегратора 3, одновибратора 12, причем u(3) эквивалентно площади сигнала S;designations of the type u (1), u (3), u (12) - the output voltage, respectively, of the
uпор(10) - напряжение, равное порогу включения элемента 10, оно же равно порогу формирования требуемого импульса, причем uпор(10) эквивалентно Sпор;u pore (10) is the voltage equal to the threshold for switching on the
uвкл(1), uвкл(7) - напряжение, равное порогу включения соответственно элементов 1 и 7, причем uвкл(7) эквивалентно Sпр.min;u on (1), u on (7) is the voltage equal to the switching threshold of
С(4-3) - конденсатор 3 амплитудного детектора 4 или его емкость;C (4-3) -
τи(12) - длительность импульса одновибратора 12, она же длительность требуемого импульса, вырабатываемого предлагаемым устройством;τ and (12) is the duration of the pulse of a
τр - время, в течение которого одновременно замкнуты ключи 8 и 14;τ p is the time during which the
Ip - ток, протекающий через одновременно замкнутые ключи 8 и 14;I p - current flowing through simultaneously
Z - число возбудителей на роторе исследуемого объекта;Z is the number of pathogens on the rotor of the studied object;
К - коэффициент, определяющий до какого уровня необходимо понизить напряжение на конденсаторе С(4-3), чтобы можно было запомнить на этом конденсаторе новое значение напряжения, полученное в интеграторе 3, причем К<1;K is a coefficient determining to what level it is necessary to lower the voltage on the capacitor C (4-3) so that you can remember on this capacitor the new voltage value obtained in the
ln К - натуральный логарифм коэффициента К.ln K is the natural logarithm of the coefficient K.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг.1-6, на которых представлены:The essence of the invention is illustrated in figures 1-6, which show:
фиг.1 - блок-схема устройства-прототипа;figure 1 is a block diagram of a prototype device;
фиг.2 - временные диаграммы работы устройства-прототипа;figure 2 - timing diagrams of the device prototype;
фиг.3 - блок-схема предлагаемого формирователя импульсов;figure 3 is a block diagram of the proposed pulse shaper;
фиг.4 - графики зависимости амплитуды и площади сигналов датчика от скорости вращения ротора (площадь при uвкл(1)=0,5Amin);figure 4 - graphs of the amplitude and area of the sensor signals from the rotor speed (area with u on (1) = 0.5A min );
фиг.5 - временные диаграммы работы предлагаемого формирователя импульсов;5 is a timing diagram of the proposed pulse shaper;
фиг.6 - временные диаграммы, поясняющие влияние отклонения ΔS площади сигнала на величину порога формирования импульсов uпор(10).6 is a timing chart explaining the effect of the deviation ΔS of the signal area on the value of the pulse generation threshold u then (10).
В состав предлагаемого формирователя импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения входят (фиг.3) первый пороговый элемент 1, первый ключ 2, интегратор 3, состоящий из операционного усилителя 3-1, резистора 3-2 и конденсатора 3-3, амплитудный детектор 4, состоящий из операционного усилителя 4-1, диода 4-2 и конденсатора 4-3, первый 5 и второй 6 резисторы, второй пороговый элемент 7, второй ключ 8, третий резистор 9, третий пороговый элемент 10, элемент И 11 и одновибратратор 12, причем вход формирователя соединен с входом интегратора 3 и через первый пороговый элемент 1 - с управляющим входом первого ключа 2, выходы которого соединены с входами интегратора 3, подключенными к выводам конденсатора 3-3 этого интегратора, выход интегратора 3 соединен с первым входом третьего порогового элемента 10 и входом амплитудного детектора 4, выход которого подключен к входу второго порогового элемента 7, первому выходу второго ключа 8 и через первый резистор 5 - к второму входу третьего порогового элемента 10 и первому выводу второго резистора 6, второй вывод которого подключен к общей шине, выход третьего порогового элемента 10 соединен с первым входом элемента И 11, второй вход которого подключен к выходу второго порогового элемента 7, выход одновибратора 12 соединен с управляющим входом второго ключа 8, второй выход которого подключен через третий резистор 9 к общей шине, выход элемента И 11 соединен с входом одновибратора 12, выход которого подключен к выходу формирователя.The composition of the proposed pulse shaper from the signals of the induction speed sensors includes (Fig. 3) a first threshold element 1, a first key 2, an integrator 3, consisting of an operational amplifier 3-1, a resistor 3-2, and a capacitor 3-3, an amplitude detector 4 consisting of an operational amplifier 4-1, a diode 4-2 and a capacitor 4-3, the first 5 and second 6 resistors, the second threshold element 7, the second key 8, the third resistor 9, the third threshold element 10, the And element 11 and the one-shot 12 and the input of the former is connected to the input of the integrator 3 and through p the first threshold element 1 - with the control input of the first key 2, the outputs of which are connected to the inputs of the integrator 3, connected to the terminals of the capacitor 3-3 of this integrator, the output of the integrator 3 is connected to the first input of the third threshold element 10 and the input of the amplitude detector 4, the output of which is connected to the input of the second threshold element 7, the first output of the second key 8 and through the first resistor 5 to the second input of the third threshold element 10 and the first output of the second resistor 6, the second output of which is connected to a common bus, the output is th threshold element 10 is connected to the first input of the element And 11, the second input of which is connected to the output of the second threshold element 7, the output of the one-shot 12 is connected to the control input of the second key 8, the second output of which is connected through a third resistor 9 to the common bus, the output of the element And 11 connected to the input of the one-shot 12, the output of which is connected to the output of the shaper.
Предлагаемый формирователь импульсов работает следующим образом. Входные сигналы, представляющие собой последовательность двухполярных сигналов датчика и сигналов помехи, поступают на вход порогового элемента 1 и интегратора 3 (фиг.5).The proposed pulse shaper operates as follows. The input signals, which are a sequence of bipolar sensor signals and interference signals, are input to the
Порог включения элемента 1 uвкл(1) имеет отрицательное значение, поэтому при отсутствии входного сигнала или положительной его полярности на выходе порогового элемента 1 имеется низкий уровень напряжения, который, поступая на управляющий вход ключа 2, открывает его. Конденсатор 3-3 интегратора 3 разряжается и его выходное напряжение поддерживается на нулевом уровне.The threshold for switching on element 1 u on (1) has a negative value, therefore, in the absence of an input signal or its positive polarity, the output of
На запоминающем конденсаторе С(4-3) амплитудного детектора 4 хранится напряжение u1(4), равное выходному напряжению интегратора 3, полученному при интегрировании предыдущей отрицательной полуволны сигнала ec1, и соответствующее ее вольт-секундной площади S1к.On the storage capacitor C (4-3) of the
При поступлении на вход предлагаемого устройства сигнала ес2 и достижении отрицательной полуволной этого сигнала величины uвкл(1) происходит включение элемента 1, на его выходе устанавливается высокий уровень напряжения u2(1), ключ 2 размыкается и происходит интегрирование интегратором 3 отрицательной полуволны сигнала.When the signal e c2 arrives at the input of the proposed device and the negative half-wave of this signal reaches the value u on (1),
Полученное в результате интегрирования напряжение u2(3) запоминается на конденсаторе С(4-3) амплитудного детектора 4 как напряжение u2(4).The voltage u 2 (3) obtained as a result of integration is stored on the capacitor C (4-3) of the
Порог включения элемента 10 uпор1(10) определяется напряжением на его втором входе, поступающим с выхода амплитудного детектора 4 через делитель напряжения на резисторах 5 и 6, то есть определяется площадью отрицательной полуволны входного сигнала датчика и коэффициентом деления делителя. При превышении выходным сигналом u2(3) интегратора 3 порога включения uпор1(10) на выходе элемента 10 появляется высокий уровень напряжения u2(10). Возврат порогового элемента 10 в исходное состояние осуществляется в момент сброса интегратора 3 при достижении отрицательной полуволной входного сигнала нулевого уровня. Сформированный пороговым элементом 10 импульс поступает на первый вход элемента И 11.The threshold for switching on the element 10 u por1 (10) is determined by the voltage at its second input coming from the output of the
Пороговый элемент 7 разрешает прохождение импульсов с выхода элемента 10 через элемент И 11 на вход одновибратора 12 при превышении выходным напряжением u(4) амплитудного детектора 4 порогового уровня uвкл(7), эквивалентного значению Sпр.min.The
При выполнении условий u1(4)≥uвкл(7) и u2(3)≥uпор1(10) на выходе элемента И 11 появляется импульс, который запускает одновибратор 12. Сформированный одновибратором 12 импульс u2(12) подается одновременно на выход предлагаемого устройства и на управляющий вход ключа 8. При этом ключ 8 замыкается и происходит подразряд конденсатора С(4-3) через резистор 9.When the conditions u 1 (4) ≥ u on (7) and u 2 (3) ≥ u por1 (10) are fulfilled , an impulse appears at the output of element And 11, which starts the single-
Предлагаемый формирователь импульсов не реагирует на сигналы-помехи епом (фиг.5), площадь отрицательных полуволн которых меньше порога формирования импульсов Sпор2(10), то есть при u3(3)<uпор2(10), а также не вырабатывает неограниченных токов разряда конденсатора С(4-3) амплитудного детектора 4 и не снижает порогового напряжения uпор4(10) до 0 В при поступлении на вход формирователя импульсов сигналов ес3, площадь которых чуть-чуть превышает порог формирования импульсов Sпор2.The proposed pulse shaper does not respond to interference signals e pom (Fig. 5), the area of negative half-waves of which is less than the pulse formation threshold S por2 (10), that is, when u 3 (3) <u por2 (10), and also does not generate unlimited capacitance discharge currents of the capacitor C (4-3) of the
Величина порога формирования импульсов unop(10) в предлагаемом устройстве, как и в устройстве-прототипе, в зависимости от уровня помех может задаваться в широких пределах до 90% и более от площади полезного сигнала. Однако уровень устанавливаемого порога uпор(10) определяется не только уровнем помех, но и величиной отклонения ΔS вольт-секундной площади исследуемых полуволн сигналов от ее номинального значения Sн. Причем чем больше это отклонение, тем ниже должен быть устанавливаемый порог uпор(10).The value of the threshold for the formation of pulses u nop (10) in the proposed device, as in the prototype device, depending on the level of interference can be set over a wide range up to 90% or more of the area of the useful signal. However, the level of the set threshold u of pores (10) is determined not only by the level of interference, but also by the deviation ΔS of the volt-second area of the signal half-waves studied from its nominal value S n . Moreover, the larger this deviation, the lower should be the set threshold u then (10).
Такая зависимость объясняется следующим. Пусть вольт-секундная площадь исследуемых полуволн сигналов имеет минимальное Smin и максимальное Smax значения, при этом максимальное отклонение вольт-секундной площади этих сигналов от ее номинального значения Sн составляет ±ΔS (фиг.6).This dependence is explained as follows. Let the volt-second area of the studied half-wave signals has a minimum S min and maximum S max values, while the maximum deviation of the volt-second area of these signals from its nominal value S n is ± ΔS (Fig.6).
Тогда при поступлении сигнала ec1, площадь отрицательной полуволны которого имеет максимальную величину Smax, выработается пороговый уровень Sпор1 и для того, чтобы был сформирован требуемый импульс при последующем поступлении отрицательной полуволны сигнала ес2, имеющей минимальную площадь Smin, необходимо выполнить условие Sпор1<Smin. Но так как Smin=Sн-ΔS, то получим: Snop1<Sн-ΔS. Учитывая, что порог формирования импульсов Sпор эквивалентен порогу uпор(10), из последней зависимости следует, что чем больше ΔS, тем меньшеThen, when a signal e c1 arrives, the negative half-wave area of which has a maximum value S max , a threshold level S pore1 is generated and in order for the required pulse to be generated upon the subsequent arrival of a negative half-wave of signal e c2 having a minimum area S min , it is necessary to fulfill the condition S por1 <S min . But since S min = S n -ΔS, we get: S nop1 <S n -ΔS. Considering that the threshold for the formation of pulses S pores is equivalent to the threshold u pores (10), it follows from the last dependence that the larger ΔS, the less
uпор(10).u then (10).
Отклонение ΔS вольт-секундной площади исследуемых полуволн сигналов от ее номинального значения Sн зависит от неточности установки зазора между возбудителями сигналов и индукционным датчиком частоты вращения, от разброса геометрических и магнитных параметров возбудителей и при числе возбудителей Z≥2 может составлять значительную величину.The deviation ΔS of the volt-second area of the signal half-waves studied from its nominal value S n depends on the inaccuracy of the gap between the signal pathogens and the induction speed sensor, on the spread of the geometric and magnetic parameters of the pathogens and for the number of pathogens Z≥2 it can be significant.
Поэтому предлагаемый формирователь импульсов рационально использовать в системах, имеющих прецизионную установку Z≥2 возбудителей сигналов или имеющих только один такой возбудитель. В последнем случае не предъявляются жесткие требования к установке возбудителя и его параметрам.Therefore, the proposed pulse shaper is rational to use in systems having a precision setting Z≥2 of signal pathogens or having only one such pathogen. In the latter case, there are no strict requirements for the installation of the pathogen and its parameters.
Предлагаемый формирователь импульсов состоит из функциональных блоков, которые широко освещены в технической литературе. Так, например, описание принципа работы и расчет основных элементов интегратора приведен в [5, стр.127]. На блок-схемах фиг.1 и фиг.3 показан один из простых вариантов реализации амплитудного детектора 4. При необходимости возможно применение высококачественного амплитудного детектора, например, приведенного в [5, стр.234].The proposed pulse shaper consists of functional blocks that are widely covered in the technical literature. So, for example, a description of the principle of operation and calculation of the main elements of the integrator are given in [5, p. 127]. On the block diagrams of figure 1 and figure 3 shows one of the simplest versions of the implementation of the
Интегратор 3 и амплитудный детектор 4 могут быть выполнены на операционных усилителях, например, на микросхеме 140УД20, пороговые элементы 1, 7 и 10 - на компараторах, например, 597СА3 [6], ключи 2 и 8 - на аналоговых ключах, например, 590КН9 δКО.347.000ТУ10, а одновибратор 12 - на микросхеме 564АГ1 δКО.347.064ТУ32.The
Предлагаемый формирователь импульсов сравнительно прост в реализации и обеспечивает высокую надежность и помехоустойчивость при работе в условиях ограниченного отклонения вольт-секундной площади исследуемых полуволн сигналов от ее номинального значения.The proposed pulse shaper is relatively simple to implement and provides high reliability and noise immunity when operating in conditions of a limited deviation of the volt-second area of the studied half-wave signals from its nominal value.
Совместно с устройством измерения частоты [7] этот формирователь может быть использован прежде всего в помехоустойчивых высокоточных модулях измерения частоты вращения, входящих в состав систем аварийной защиты энергонасыщенных объектов, таких, например, как жидкостные ракетные и авиационные газотурбинные двигатели [8].Together with a frequency measuring device [7], this shaper can be used primarily in noise-resistant high-precision speed measurement modules that are part of emergency protection systems for energy-saturated objects, such as, for example, liquid-propellant rocket and aircraft gas turbine engines [8].
Применение предлагаемого формирователя импульсов позволит повысить эффективность систем аварийной защиты исследуемых объектов и испытательных стендов, повысить качество отработки объектов, сократить ее сроки.The application of the proposed pulse shaper will increase the effectiveness of emergency protection systems of the studied objects and test benches, improve the quality of mining facilities, reduce its time.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Авторское свидетельство СССР №1550611 A1, H03K 5/24, G05B 1/01, опубл. 15.03.90 г.1. USSR copyright certificate No. 1550611 A1,
2. Патент RU №2173022 С2, МПК7 H03K 5/153, опубл. 27.08.2001 г.2. Patent RU No. 2173022 C2,
3. Датчики теплофизических и механических параметров. Справочник. / Под общей редакцией Ю.Н.Коптева. Том 2, М., Издательское предприятие журнала "Радиотехника", 2000 г, стр.561, 616-618.3. Sensors of thermophysical and mechanical parameters. Directory. / Under the general editorship of Yu.N. Koptev.
4. Преобразователь частоты вращения ОГ 018. Технические условия Вт2.780.018ТУ.4. OG 018 rotational speed converter. Technical conditions W2.780.018TU.
5. Л.Фолкенберри. Применение операционных усилителей и линейных ИС. Перев. с англ. М: "Мир", 1985 г.5. L. Falkenberry. The use of operational amplifiers and linear ICs. Perev. from English M: Mir, 1985
6. Интегральные микросхемы. Операционные усилители и компараторы. Справочник, том 12, изд. 2, Додэка-21в, 2002 г.6. Integrated circuits. Operational amplifiers and comparators. Handbook,
7. Патент RU N2300112 С2, МПК G01R 23/10, опубл. 27.05.2007.7. Patent RU N2300112 C2, IPC G01R 23/10, publ. 05/27/2007.
8. Н.Н.Севрюгин, И.А.Потапов, А.Н.Попов, A.M.Цирихов «Опыт автоматизации процесса испытаний авиационных газотурбинных двигателей. || Приборы и Системы. Управление, контроль, диагностика. 2001. N 5.8. NN Sevryugin, I. A. Potapov, A. N. Popov, A. M. Tsirikhov “Experience in the automation of the testing process of aircraft gas turbine engines. || Devices and Systems. Management, control, diagnostics. 2001.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007137227/09A RU2352059C1 (en) | 2007-10-09 | 2007-10-09 | Shaper of impulses from signals of induction data units of rotation frequency |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007137227/09A RU2352059C1 (en) | 2007-10-09 | 2007-10-09 | Shaper of impulses from signals of induction data units of rotation frequency |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2352059C1 true RU2352059C1 (en) | 2009-04-10 |
Family
ID=41015109
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007137227/09A RU2352059C1 (en) | 2007-10-09 | 2007-10-09 | Shaper of impulses from signals of induction data units of rotation frequency |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2352059C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2458459C1 (en) * | 2011-07-06 | 2012-08-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Shaper of pulses from signals of induction sensors of rotation frequency |
RU2465721C1 (en) * | 2011-09-01 | 2012-10-27 | Николай Анатольевич Мурашко | Method of generating pulses from signals of rotational frequency inductive sensors |
-
2007
- 2007-10-09 RU RU2007137227/09A patent/RU2352059C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2458459C1 (en) * | 2011-07-06 | 2012-08-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Shaper of pulses from signals of induction sensors of rotation frequency |
RU2465721C1 (en) * | 2011-09-01 | 2012-10-27 | Николай Анатольевич Мурашко | Method of generating pulses from signals of rotational frequency inductive sensors |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3956710A (en) | Phase locked loop lock detector and method | |
US4031464A (en) | Line power distortion detector | |
US3763436A (en) | Amplitude independent time of arrival detector | |
US3683285A (en) | Method of and apparatus for determining the difference in phase between two periodic electrical signals having essentially the same frequency | |
RU2352059C1 (en) | Shaper of impulses from signals of induction data units of rotation frequency | |
RU2353052C1 (en) | Pulse shaper for signals from variable reactance transducers of rotation frequency | |
RU2352057C1 (en) | Shaper of impulses from signals of induction data units of rotation frequency | |
RU2352058C1 (en) | Method of formation of impulses from signals of induction data units of rotation frequency | |
El-Mahlawy | Signature-based self-test approach for single-shot circuits on the circuit board level | |
US3805046A (en) | Logarithmic conversion system | |
US3404345A (en) | Frequency deviation sensing device | |
RU2173022C2 (en) | Pulse generator for inductive speed transducer | |
Hatsenko et al. | Investigation of Measurement Errors of Electrical Signals Characteristics of Energy Supply Systems | |
Hatsenko et al. | Investigation of the Effect of Harmonic Interference on the Error with Frequency Conversion of Energy Supply Systems on Water Transport Vehicles (short paper). | |
Kulhanek et al. | DAQ systems for particle physics experiments | |
RU2224263C1 (en) | Meter of amplitude of harmonic signals | |
RU2240569C1 (en) | Integral transformer | |
RU2723968C1 (en) | Device for determining load capacity of microcircuits | |
Murrieta-Rico et al. | Instability measurement in time-frequency references used on autonomous navigation systems | |
Leonida et al. | Designing and testing a field programmable gate array based trigger system | |
Avramov et al. | An AC comparator for audio frequency waveforms | |
RU1817033C (en) | Active power meter | |
FI112577B (en) | A method and apparatus for detecting a specific frequency signal | |
SU1559308A1 (en) | Method of determining instantaneous values of phase shift of electric signals | |
RU1783466C (en) | Device for voltage comparing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101010 |