RU2360258C1 - Compensation accelerometre - Google Patents
Compensation accelerometre Download PDFInfo
- Publication number
- RU2360258C1 RU2360258C1 RU2008104440/28A RU2008104440A RU2360258C1 RU 2360258 C1 RU2360258 C1 RU 2360258C1 RU 2008104440/28 A RU2008104440/28 A RU 2008104440/28A RU 2008104440 A RU2008104440 A RU 2008104440A RU 2360258 C1 RU2360258 C1 RU 2360258C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- binary counter
- inputs
- adder
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве элемента в системах стабилизации и навигации. Оно может найти применение в приборах измерения механических величин компенсационного типа.The invention relates to measuring equipment and can be used as an element in stabilization and navigation systems. It can 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 вход 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 усилителя отрицательной обратной связью, осуществлять 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 sensor element including two fixed electrodes and a movable plate, three amplifiers, two resistors, while the output of the first amplifier is connected to the first resistor, and the input of the second amplifier is connected to the second resistor and is the output of the device. To increase the noise immunity, under the influence of electrical interference, a reference voltage source, an electric signal generator, two transistor pairs, three resistors, two capacitors are introduced into it, which allow, due to the coverage of the amplifier with negative feedback, to compensate for electrical interference.
Недостатком данного устройства является низкая точность измерения, так как выбор коэффициента усиления, с жесткой отрицательной обратной связью, ограничен условием устойчивости системы.The disadvantage of this device is the low accuracy of the measurement, since the choice of gain, with hard negative feedback, is limited by the condition of stability of the system.
Наиболее близким по техническому решению является устройство (патент РФ № 2308039 МПК6 G01P 15/13 (2006.01) опубл. в бюл. № 28, 10.10.2007), содержащее чувствительный элемент, датчик угла и датчик момента с электронным ключом, две отрицательные обратные связи, одна с выхода датчика угла на вход датчика моментов через последовательно соединенные по информационным входам предварительный и избирательные усилители, первый компаратор, первый преобразователь уровня сигнала, пару логических схем И, первую пару ЖСГ, пару схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, основной реверсивный двоичный счетчик, двоичный умножитель и электронный ключ, вторая отрицательная обратная связь введена с выхода избирательного усилителя на входы пары схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ через последовательно соединенные по информационным входам сумматор, амплитудный детектор, фильтр верхних частот, второй компаратор, второй преобразователь уровня сигнала, вторую пару ЖСГ, кроме того, дополнительные входы пары логических схем И и сумматора соединены с выходом ГОН, а дополнительные входы первой и второй пары ЖСГ, схемы управления соединены с выходом генератора вспомогательной частоты через схему формирования вспомогательной частоты, дополнительный вход двоичного умножителя соединен с выходом вспомогательного реверсивного двоичного счетчика, в обратную цепь которого введена схема управления, второй вход электронного ключа соединен с выходом генератора тока и выход основного реверсивного двоичного счетчика является цифровым выходом устройства для измерения ускорений.The closest in technical solution is the device (RF patent No. 2308039 IPC 6 G01P 15/13 (2006.01) published in Bulletin No. 28, 10/10/2007) containing a sensing element, an angle sensor and a torque sensor with an electronic key, two negative reverse connection, one from the output of the angle sensor to the input of the torque sensor through pre-and selective amplifiers connected in series through the information inputs, the first comparator, the first signal level converter, a pair of logic circuits AND, the first pair of ZhSG, a pair of circuits EXCLUSIVE OR, the main reversing a binary counter, a binary multiplier and an electronic key, a second negative feedback is introduced from the output of the selective amplifier to the inputs of a pair of EXCLUSIVE OR circuits through an adder, an amplitude detector, a high-pass filter, a second comparator, a second signal level converter, and a second pair of ZhSG , in addition, the additional inputs of the pair of logic circuits AND and the adder are connected to the output of the GON, and the additional inputs of the first and second pairs of JSG control circuits are connected to the output of auxiliary frequency generator through the auxiliary frequency generation circuit, the auxiliary input of the binary multiplier is connected to the output of the auxiliary reversible binary counter, the control circuit is introduced into the reverse circuit, the second input of the electronic key is connected to the output of the current generator, and the output of the main reversible binary counter is a digital output of the measuring device accelerations.
Недостатком подобного устройства является низкая точность измерения, обусловленная точностью работы аналоговых усилителей и порогового элемента. Кроме того, точность измерения зависит от параметров схемы электронного ключа, осуществляющего выборку информации. Эта погрешность приводит к апертурной ошибке, свойственной подобной схеме выборки и обработки информации.The disadvantage of this device is the low accuracy of the measurement, due to the accuracy of the analog amplifiers and the threshold element. In addition, the accuracy of the measurement depends on the parameters of the electronic key circuit that selects the information. This error leads to an aperture error inherent in a similar sampling and information processing scheme.
Задачей настоящего изобретения является расширение полосы пропускания устройства и повышение точности измерения.The present invention is to expand the bandwidth of the device and improve the accuracy of the measurement.
Это достигается за счет того, что в компенсационный акселерометр, содержащий, последовательно включенные по информационным входам чувствительный элемент, датчик угла, один из входов которого соединен с выходом генератора опорного напряжения, предварительный и избирательные усилители, отрицательную обратную связь с первого выхода избирательного усилителя, в которую включены компаратор, преобразователь уровня сигнала, реверсивный двоичный счетчик, выход которого является цифровым выходом компенсационного акселерометра, электронный ключ, второй вход которого соединен с выходом генератора тока, и датчик момента, а также сумматор, один из входов которого соединен с выходом генератора опорного напряжения, амплитудный детектор, две схемы ИЛИ и генератор вспомогательной частоты, введены логический блок, вход которого соединен с выходом преобразователя уровня сигнала, а выходы с соответствующими входами схем ИЛИ, две схемы сравнения, триггер, фильтр верхних частот, второй компаратор и модулятор, при этом реверсивный двоичный счетчик соединен с электронным ключом через первую схему сравнения и триггер, второй выход избирательного усилителя соединен со схемами ИЛИ через последовательно соединенные по информационным входам сумматор, амплитудный детектор, фильтр верхних частот, второй компаратор и модулятор, вторые входы модулятора и логического блока соединены с выходом второй схемы сравнения, второй вход первой схемы сравнения соединен с генератором вспомогательной частоты через суммирующий двоичный счетчик, а дополнительный вход второй схемы сравнения соединен с выходом генератора опорного напряжения.This is achieved due to the fact that in the compensation accelerometer, which contains, in series with the information inputs, a sensing element, an angle sensor, one of the inputs of which is connected to the output of the reference voltage generator, preliminary and selective amplifiers, negative feedback from the first output of the selective amplifier, in which includes a comparator, a signal level converter, a reversible binary counter, the output of which is a digital output of a compensation accelerometer, electronic a beam, the second input of which is connected to the output of the current generator, and a torque sensor, as well as an adder, one of the inputs of which is connected to the output of the reference voltage generator, an amplitude detector, two OR circuits, and an auxiliary frequency generator, a logic block is introduced whose input is connected to the output signal level converter, and outputs with corresponding inputs of OR circuits, two comparison circuits, a trigger, a high-pass filter, a second comparator and a modulator, while the reversible binary counter is connected to the electronic key via the first comparison circuit and the trigger, the second output of the selective amplifier is connected to the OR circuits through an adder, an amplitude detector, a high-pass filter, a second comparator and a modulator, the second inputs of the modulator and logic unit are connected to the output of the second comparison circuit, the second input of the first the comparison circuit is connected to the auxiliary frequency generator through a summing binary counter, and the additional input of the second comparison circuit is connected to the output of the reference voltage generator i.
Введение в компенсационный акселерометр предварительного и избирательного усилителей, фильтра верхних частот, компараторов, амплитудного детектора, модулятора, сравнивающих устройств, триггера, преобразователя уровня сигнала, схем ИЛИ, логического блока, реверсивного и суммирующего двоичных счетчиков, сумматора позволило создать устройство для измерения ускорений с расширенной полосой пропускания и с астатизмом по отклонению.The introduction of a preliminary and selective amplifiers, a high-pass filter, comparators, an amplitude detector, a modulator, comparing devices, a trigger, a signal level converter, OR circuits, a logic block, a reversing and summing binary counters, adder into the compensation accelerometer made it possible to create a device for measuring accelerations with an extended bandwidth and with astatism for deviation.
На фиг.1 изображена функциональная схема компенсационного акселерометра, на фиг.2 - структурная схема компенсационного акселерометра, на фиг.3 - переходный процесс в аналоговой модели компенсационного акселерометра.Figure 1 shows a functional diagram of a compensation accelerometer, figure 2 is a structural diagram of a compensation accelerometer, figure 3 is a transient in an analog model of a compensation accelerometer.
Компенсационный акселерометр содержит чувствительный элемент 1, отклонение которого фиксирует датчик угла 2. Выход датчика угла 2 соединен с входом предварительного усилителя 3, выход которого соединен с входом избирательного усилителя 4. Один из выходов избирательного усилителя 4 соединен с входом первого компаратора 5, выход которого соединен с входом преобразователя уровня сигнала 6. Выход преобразователя уровня сигнала 6 соединен с одним из входов логического блока 7. Выходы логического блока 7 соединены с соответствующими входами пары схем ИЛИ 8 и 9. Выходы схем ИЛИ 8 и 9 соединены с входами реверсивного двоичного счетчика 10. Другой выход избирательного усилителя 4 соединен с входом сумматора 11, выход которого соединен с входом амплитудного детектора 12. Выход амплитудного детектора 12 соединен с входом фильтра верхних частот 13. Выход фильтра 13 соединен с входом второго компаратора 14. Выход второго компаратора 14 соединен с одним из входов модулятора 15. Выходы модулятора 15 соединены с соответствующими входами схем ИЛИ 8 и 9. Выход реверсивного двоичного счетчика 10 соединен с одним из входов первой схемы сравнения 16, выход которой соединен с входом триггера 17. Выход триггера 17 соединен с одним из входов электронного ключа 18, другой вход 18 соединен с генератором тока 19. Выход электронного ключа 18 соединен с входом датчика момента 20. Другой вход первой схемы сравнения 16 соединен с выходом суммирующего двоичного счетчика 21, вход которого соединен с выходом генератора вспомогательной частоты 22. Выход генератора опорного напряжения (ГОН) 23 соединен с входами датчика угла 2, сумматора 11 и второй схемы сравнения 24. Выход второй схемы сравнения 24 соединен с входом модулятора 15 и с входом логического блока 7.The compensation accelerometer contains a
Внутреннее содержание предварительного и избирательного усилителей, компараторов, фильтра верхних частот, реверсивного и суммирующего двоичных счетчиков, сумматора, преобразователя уровня сигнала, схем ИЛИ, генератора тока, схемы электронного ключа, генератора опорного напряжения и формирования вспомогательной частоты описаны в книге: П.Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники. М.: Мир, т.1-3, 1993.The internal contents of preliminary and selective amplifiers, comparators, a high-pass filter, a reversing and summing binary counters, an adder, a signal level converter, OR circuits, a current generator, an electronic key circuit, a voltage reference generator and auxiliary frequency generation are described in the book: P. Horowitz, W. Hill. The art of circuitry. M.: Mir, t.1-3, 1993.
Устройство для измерения ускорений работает следующим образом. При действии ускорения на чувствительный элемент 1 действует инерционный момент. Под действием этого момента происходит отклонение чувствительного элемента 1, которое фиксируется датчиком угла 2, обмотки, возбуждения которого соединены с выходом генератора опорного напряжения ГОН 23. Сигнал с датчика угла 2, после усиления предварительным усилителем 3, поступает на вход избирательного усилителя 4, который выделяет сигнал на несущей частоте f1 (ГОН). Сигнал в виде напряжения ±U4 с усилителя 4 поступает на вход первого компаратора 5. Напряжение с компаратора 5 поступает на вход преобразователя уровня сигнала 6, в котором вырабатывается сигнал в виде напряжения от 0 до ±2.5 (В). Преобразователь уровня сигнала 6 выдает необходимый уровень сигнала для работы логического блока 7. На второй вход логического блока 7 поступает сигнал с выхода ГОН 23 через вторую схему сравнения 24. Логический блок 7 осуществляет операцию умножения сигналов с выхода 6 и с выхода 24, и срабатывание 7 осуществляется в зависимости от фазы отклонения 1. Сигнал с выхода логического блока 7 поступает на соответствующие входы пары схем ИЛИ 8 и 9. Сигнал с выхода избирательного усилителя 4 поступает также на один из входов сумматора 11, на другой вход которого поступает сигнал с выхода ГОН 23. Сигнал с выхода 11, на несущей частоте ГОН 23, поступает на вход амплитудного детектора 12, который преобразует сигнал на несущей частоте в сигнал постоянного тока. Фильтр верхних частот 13, включенный на выход с амплитудного детектора 12, обеспечивает устойчивость работы и заданный переходный процесс в компенсационном акселерометре. Сигнал с выхода фильтра 13 поступает на вход второго компаратора 14, а затем на вход модулятора 15. Сигнал с выхода модулятора 15 поступает на входы пары схем ИЛИ 8 и 9. В результате логического сложения сигналов схемами 8 и 9, в зависимости от фазы отклонения 1, имеем логический "0" либо логическую "1". Импульсы с 8 или 9 подаются либо на суммирующий вход реверсивного двоичного счетчика 10, либо на вычитающий вход 10. Информация, равная разности "положительных" и "отрицательных" импульсов, с 10 переписывается в первой схеме сравнения 16, по импульсу суммирующего двоичного счетчика 21. Формирование импульсов счета, схемой 16, осуществляется в соответствии с частотой генератора вспомогательной частоты 22, включенного на вход 21. Импульсы с 16 поступают на вход триггера 17, срабатывание которого осуществляется по знаку с 16, а затем на один из входов электронного ключа 18. Другой вход электронного ключа 18 соединен с генератором тока 19. Сигнал с 18 в виде уровня, в соответствии с знаком отклонения чувствительного элемента 1, поступает на вход датчика момента 20, который компенсирует угловое отклонение 1, вызванное действием ускорения. Сигнал с выхода реверсивного двоичного счетчика 10 является дискретным выходом устройства, пропорциональным входному ускорению.A device for measuring acceleration works as follows. Under the action of acceleration, the inertial moment acts on the
Введение в компенсационный акселерометр усилителей, компараторов, преобразователя уровня сигнала, фильтра верхних частот, сумматора, логического блока и схем ИЛИ, реверсивного двоичного счетчика, суммирующего двоичного счетчика, амплитудного детектора и модулятора, включенных в обратную связь, позволяет реализовать дискретный управляющий сигнал на датчик момента. Дискретный управляющий сигнал обеспечивает астатизм первого порядка и расширение полосы пропускания предлагаемого устройства. Аналоговая модель компенсационного акселерометра (фиг.2) промоделирована при параметрах чувствительного элемента, фильтра и суммирующего двоичного счетчика: T=0.2 с, T1=0.2 с, T2=0.01 c, K1=0.1, при ширине зоны неоднозначности порогового элемента, включенного в обратную связь равной 0.01, и результаты моделирования представлены на фиг.3. Из анализа переходного процесса следует, что устройство устойчиво, устойчивость обеспечивает фильтр верхних частот, и на выходе модели имеем дискретный управляющий сигнал, обеспечивающий расширение полосы пропускания и астатизм по отклонению.The introduction of amplifiers, comparators, a signal level converter, a high-pass filter, an adder, a logic unit and OR circuits, a reversible binary counter, a summing binary counter, an amplitude detector and a modulator included in the feedback into the compensation accelerometer allows implementing a discrete control signal to the torque sensor . A discrete control signal provides first-order astatism and the expansion of the bandwidth of the proposed device. The analog model of the compensation accelerometer (Fig. 2) is modeled with the parameters of the sensitive element, filter and summing binary counter: T = 0.2 s, T 1 = 0.2 s, T 2 = 0.01 s, K 1 = 0.1, with the width of the ambiguity zone of the threshold element, included in the feedback equal to 0.01, and the simulation results are presented in figure 3. From the analysis of the transition process it follows that the device is stable, stability provides a high-pass filter, and at the output of the model we have a discrete control signal that provides bandwidth expansion and deviation astatism.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008104440/28A RU2360258C1 (en) | 2008-02-05 | 2008-02-05 | Compensation accelerometre |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008104440/28A RU2360258C1 (en) | 2008-02-05 | 2008-02-05 | Compensation accelerometre |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2360258C1 true RU2360258C1 (en) | 2009-06-27 |
Family
ID=41027290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008104440/28A RU2360258C1 (en) | 2008-02-05 | 2008-02-05 | Compensation accelerometre |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2360258C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2449292C1 (en) * | 2010-10-25 | 2012-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Compensation accelerometer |
-
2008
- 2008-02-05 RU RU2008104440/28A patent/RU2360258C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2449292C1 (en) * | 2010-10-25 | 2012-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Compensation accelerometer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5385490B1 (en) | Hall electromotive force signal detection circuit and current sensor thereof | |
RU2415442C1 (en) | Compensation accelerometre | |
KR20080089625A (en) | Electrostatic capacity detection device | |
RU2449293C1 (en) | Compensation accelerometer | |
RU2397498C1 (en) | Compensation accelerometre | |
RU2363957C1 (en) | Compensation accelerometer | |
RU2359277C1 (en) | Compensation accelerometre | |
RU2360258C1 (en) | Compensation accelerometre | |
RU2308038C1 (en) | Device for measuring acceleration | |
RU2308039C1 (en) | Device for measuring accelerations | |
RU2411522C1 (en) | Compensation accelerometre | |
RU2526589C1 (en) | Accelerometer | |
RU2539826C2 (en) | Compensation-type accelerometer | |
RU2384848C1 (en) | Acceleration measurement device | |
RU2449292C1 (en) | Compensation accelerometer | |
RU2447451C1 (en) | Compensation accelerometer | |
RU2696667C1 (en) | Accelerometer | |
RU2329512C1 (en) | Device for measurement of accelerations | |
RU2809588C1 (en) | Device for measuring accelerations | |
RU2780407C1 (en) | Device for measuring accelerations | |
RU2307360C1 (en) | Device for measuring accelerations | |
RU2793895C1 (en) | Device for measuring accelerations | |
RU2792706C1 (en) | Compensation accelerometer | |
RU2785946C1 (en) | Device for measuring accelerations | |
RU2756937C1 (en) | Compensating accelerometer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100206 |