RU2400929C1 - Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductance pickup - Google Patents

Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductance pickup Download PDF

Info

Publication number
RU2400929C1
RU2400929C1 RU2009132757/09A RU2009132757A RU2400929C1 RU 2400929 C1 RU2400929 C1 RU 2400929C1 RU 2009132757/09 A RU2009132757/09 A RU 2009132757/09A RU 2009132757 A RU2009132757 A RU 2009132757A RU 2400929 C1 RU2400929 C1 RU 2400929C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
comparator
signal
comparators
Prior art date
Application number
RU2009132757/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Алексеевич Мокров (RU)
Евгений Алексеевич Мокров
Вячеслав Петрович Елизаров (RU)
Вячеслав Петрович Елизаров
Владимир Николаевич Орлов (RU)
Владимир Николаевич Орлов
Борис Владимирович Цыпин (RU)
Борис Владимирович Цыпин
Анатолий Аркадиевич Мельников (RU)
Анатолий Аркадиевич Мельников
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений"
Priority to RU2009132757/09A priority Critical patent/RU2400929C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2400929C1 publication Critical patent/RU2400929C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: device has two comparators, one connected directly and other through an inverter to an input signal source. The device also has a frequency metre whose input is connected to the output of the second comparator, and a timer whose start input is connected to the output of the first comparator, the first control input is connected to the output of the frequency metre, the second control input is connected to the output of the second comparator, and the outputs are respectively connected to control inputs of the comparators. ^ EFFECT: simplification of the device and wider range of measurement for making the device using modern microcontrollers. ^ 3 dwg

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 двухполярные 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 bipolar signals, in particular induction sensors of speed and flow.

Известно устройство формирования импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения [1], основанное на принципе селекции входного сигнала по площади. Его недостатком является недостаточная надежность, обусловленная тем, что для формирования импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения используется только одна полярность сигнала.A device for generating pulses from the signals of induction speed sensors [1], based on the principle of selection of the input signal by area. Its disadvantage is the lack of reliability due to the fact that only one signal polarity is used to generate pulses from the signals of the induction speed sensors.

Из известных наиболее близким по технической сущности является устройство, реализующее способ формирования импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения [2]. Его структурная схема приведена на фиг.1, а на фиг.2 представлена осциллограмма выходного сигнала индукционного датчика частоты вращения.Of the known closest in technical essence is a device that implements a method of generating pulses from signals of induction speed sensors [2]. Its structural diagram is shown in figure 1, and figure 2 presents the waveform of the output signal of the induction speed sensor.

Устройство содержит блок измерения вольт-секундной площади S1 первой полуволны двухполярного сигнала ес индукционных датчиков вращения 1, блок запоминания 2, блок сравнения 3, инвертор 4, блок измерения вольт-секундной площади S2 второй полуволны двухполярного сигнала ес индукционных датчиков частоты вращения 5 и блок управления 6. Выходной сигнал ес индукционных датчиков частоты вращения подается на входы блока измерения вольт-секундной площади S1 первой полуволны двухполярного сигнала ес индукционных датчиков вращения 1, блока управления 6 и через инвертор 4 на вход блока измерения вольт-секундной площади S2 второй полуволны двухполярного сигнала ес индукционных датчиков частоты вращения 5. Выходы блока запоминания 2 и блока измерения вольт-секундной площади S2 второй полуволны двухполярного сигнала ес индукционных датчиков частоты вращения 5 соединены с входами сравнения блока запоминания 2. Второй выход блока запоминания 2 соединен с входом задания порога Sпор1 блока сравнения 3 и входом блока управления 6. Выходы блока управления 6 соединены соответственно с входами управления блоков сравнения 3 и запоминания 2, а также входами управления блоков измерения вольт-секундной площади S1 первой полуволны двухполярного сигнала ес индукционных датчиков вращения 1 и S2 второй полуволны двухполярного сигнала ес индукционных датчиков частоты вращения 5.The device comprises a volt-second area measurement unit S 1 of the first half-wave of the bipolar signal e from the induction rotation sensors 1, a memory unit 2, a comparison unit 3, an inverter 4, a volt-second area measurement unit S 2 of the second half-wave of the second half-wave of the bipolar signal e from the induction speed sensors 5 and a control unit 6. The output signal e with inductive sensors the rotational speed is fed to the inputs of the measurement unit volt-second area S 1 of the first half-cycle of the bipolar signal e with inductive rotation sensor 1, the control unit Nia 6 and through an inverter to the input unit 4 volt-second measurement area S 2 of the second half-cycle of the bipolar signal e with inductive sensors the rotational speed memory unit 5. The outputs of the measurement unit 2 and the volt-second area S 2 of the second half-cycle of the bipolar signal e with frequency induction sensors rotations 5 are connected to the comparison inputs of the memory unit 2. The second output of the memory unit 2 is connected to the input of the threshold setting Spor1 of the comparison unit 3 and the input of the control unit 6. The outputs of the control unit 6 are connected respectively to the inputs comparing board units 3 and memory 2, and inputs the measurement control units volt-second area S 1 of the first half-cycle of the bipolar signal e with inductive rotation sensor 1 and S 2 of the second half-cycle of the bipolar signal e with inductive sensor 5 speed.

Работа индукционных датчиков частоты вращения основана на законе Фарадея, согласно которому индуцированная ЭДС ес определяется скоростью изменения магнитного поля Ф, сцепленного с катушкой из W витков [3]:The work of induction speed sensors is based on the Faraday law, according to which the induced EMF e s is determined by the rate of change of the magnetic field Ф, coupled to a coil of W turns [3]:

Figure 00000001
.
Figure 00000001
.

В рассматриваемом случае изменение магнитного поля вызывается пересечением силовых линий поля магнита датчика выступами вращающегося возбудителя [4]. При входе возбудителя в магнитное поле в катушке индуцируется первая полуволна сигнала, а при его выходе - вторая полуволна, имеющая противоположную полярность (фиг.2).In the case under consideration, a change in the magnetic field is caused by the intersection of the field lines of the sensor magnet field with the protrusions of a rotating pathogen [4]. When the pathogen enters the magnetic field in the coil, the first half-wave of the signal is induced, and when it exits, the second half-wave is of opposite polarity (Fig. 2).

Вольт-секундная площадь S1k первой полуволны такого сигнала примерно равна аналогичной площади S второй (противоположной полярности) полуволны, а отношение этих площадей R=S/S близко к 1, не зависит от погрешности установки зазора между датчиком и возбудителем, характеристик самого возбудителя и остается постоянным в широком диапазоне частоты вращения. Амплитуда сигнала ес возрастает по линейному закону с увеличением частоты вращения, а длительность уменьшается.The volt-second area S 1k of the first half-wave of such a signal is approximately equal to the same area S 2k of the second (opposite polarity) half-wave, and the ratio of these areas R = S 1k / S 2k is close to 1, does not depend on the error in setting the gap between the sensor and the exciter, characteristics the pathogen itself and remains constant over a wide range of speeds. The amplitude of the signal e c increases linearly with increasing speed, and the duration decreases.

Работает устройство следующим образом. Блок управления 6 состоит из пороговых элементов (компараторов). При превышении входным сигналом ес заданного на компараторы блока управления 6 порога обнаружения вырабатывается сигнал разрешения измерения S1 и подается на блок измерения вольт-секундной площади 1. В блоке измерения вольт-секундной площади 1 осуществляется интегрирование входного сигнала ес до тех пор, пока входной сигнал ес не станет меньше заданного в блоке управления 6 порога обнаружения. При этом выходной сигнал блока измерения вольт-секундной площади 1 достигает значения S. Если значение S превышает пороговое значение Sпр.min, равное предельной минимальной допустимой величине вольт-секундной площади исследуемых полуволн сигналов S>Sпр.min, и блок управления 6 обнаружит вторую полуволну сигнала ес, то на выходе блока управления 6 появится сигнал разрешения измерения S2 в блоке измерения вольт-секундной площади 5 во время действия второй полуволны сигнала ес, а также сигнал разрешения сравнения текущего результата измерения Sхк с пороговым значением Sпор1=Q·S (Q незначительно меньше единицы), сформированным в блоке запоминания 2 из сигнала S1к.The device operates as follows. The control unit 6 consists of threshold elements (comparators). When the input signal exceeds a predetermined e to the comparators 6, the detection threshold control unit produces enable signal measurement S 1 and fed to the measurement unit volt-second area of the block 1. The measurement volt-second area of the input signal 1 is carried out with e integration as long as the input signal e c does not become less than the detection threshold set in the control unit 6. In this case, the output signal of the volt-second area measurement unit 1 reaches the value S 1k . If the value of S 1k exceeds the threshold value of S av.min , equal to the limiting minimum allowable value of the volt-second area of the studied signal half-waves S 1k > S av.min , and the control unit 6 detects the second half-wave of the signal e s , then the output of the control unit 6 will appear signal s 2 measurement resolution in the measurement unit volt-second area 5 during the action of the second half-wave signal e s, and a permission signal comparing the current measurement result s xk with the threshold value s por1 = Q · s 1k (Q slightly less than one) is formed in th memory unit 2 from S 1 to the signal.

В блоке сравнения 3 выполняется сравнение площадей Sхк с Sпор1 или Sхк с S. В случаях S2>Sпор1 или Sхк≈S вырабатывается требуемый импульс.In comparison block 3, the areas S xk with S por1 or S xk with S 1k are compared. In the cases S 2> S or S xk por1 ≈S 1k produced the desired pulse.

Недостатком этого устройства является его сложность, а именно применение интеграторов с цепями разряда, а также блоков управления и сравнения, содержащих большое количество компараторов. Кроме того, при реализации устройства с использованием современных микроконтроллеров ограничен диапазон измерения в область больших частот вращения, так как для проведения операции интегрирования в цифровом виде АЦП микроконтроллера должен обеспечить получение достаточно большого количества отсчетов за время одной полуволны сигнала ес.The disadvantage of this device is its complexity, namely the use of integrators with discharge circuits, as well as control and comparison units containing a large number of comparators. In addition, when implementing the device using modern microcontrollers, the measurement range in the region of high rotational speeds is limited, since for the digital integration operation, the ADC of the microcontroller must provide a sufficiently large number of samples during one half-wave of the signal e s .

Предлагаемое изобретение направлено на упрощение устройства и расширение диапазона измерения при реализации устройства с использованием современных микроконтроллеров. Поставленная достигается тем, что в формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения, содержащий два компаратора, соединенные один непосредственно, а второй через инвертор с источником входного сигнала, согласно предлагаемому изобретению введены измеритель частоты, соединенный по входу с выходом второго компаратора, и таймер, вход запуска которого соединен с выходом первого компаратора, первый управляющий вход подключен к выходу измерителя частоты, второй управляющий вход соединен с выходом второго компаратора, а выходы соединены соответственно с управляющими входами компараторов.The present invention is aimed at simplifying the device and expanding the measuring range when implementing the device using modern microcontrollers. This is achieved by the fact that in the pulse shaper from the signals of the induction speed sensors, containing two comparators, one directly connected, and the second through an inverter with an input signal source, according to the invention, a frequency meter connected at the input to the output of the second comparator, and a timer, the start input of which is connected to the output of the first comparator, the first control input is connected to the output of the frequency meter, the second control input is connected to the output of the second compa ora, and outputs connected respectively to the control inputs of the comparators.

На фиг.3 приведена структурная схема предлагаемого устройства формирователя импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения. Устройство состоит из инвертора 1, компараторов 2 и 3, таймера 4 и измерителя частоты 5.Figure 3 shows the structural diagram of the proposed device pulse shaper from the signals of induction speed sensors. The device consists of an inverter 1, comparators 2 and 3, a timer 4 and a frequency meter 5.

Двухполярный сигнал индукционного датчика частоты вращения ес подается на вход компаратора 2 и через инвертор 1 на вход компаратора 3. Выход компаратора 2 соединен с входом запуска таймера 4, а выход компаратора 3 подключен через измеритель частоты 5 к первому управляющему входу таймера 4, второй управляющий вход которого соединен с выходом второго компаратора 3. Выход компаратора 3 является выводом требуемого импульса, а выход измерителя частоты 5 - выводом результата измерения частоты вращения 7. Выходы таймера 4 соединены соответственно с управляющими входами компараторов 2 и 3.The bipolar signal of the induction speed sensor e s is supplied to the input of the comparator 2 and through the inverter 1 to the input of the comparator 3. The output of the comparator 2 is connected to the start input of the timer 4, and the output of the comparator 3 is connected through the frequency meter 5 to the first control input of the timer 4, the second control the input of which is connected to the output of the second comparator 3. The output of the comparator 3 is the output of the required pulse, and the output of the frequency meter 5 is the output of the result of measuring the speed 7. The outputs of the timer 4 are connected respectively to control inputs of comparators 2 and 3.

Все элементы, входящие в состав устройства, могут быть реализованы в виде отдельных функциональных узлов или программным способом при использовании микроконтроллера, оснащенного компараторами и таймером. Реализация вновь введенного таймера существенно проще, чем реализация блоков измерения вольт-секундной площади, содержащих интеграторы с цепями заряда и разряда, и блока управления, обеспечивающего своевременную коммутацию цепей заряда и разряда. Введение измерителя частоты не ведет к усложнению реализации устройства в целом, так как формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения предназначен именно для измерения частоты.All elements that make up the device can be implemented as separate functional units or programmatically using a microcontroller equipped with comparators and a timer. The implementation of the newly introduced timer is much simpler than the implementation of volt-second area measuring units containing integrators with charge and discharge circuits, and a control unit that ensures timely switching of charge and discharge circuits. The introduction of a frequency meter does not complicate the implementation of the device as a whole, since the pulse shaper from the signals of induction speed sensors is designed specifically for measuring the frequency.

Работает устройство следующим образом. Порог срабатывания компаратора 2 установлен равным половине минимально возможной амплитуды сигнала индукционного датчика частоты вращения ес. Благодаря выбору порогов срабатывания компараторов 2 и 3 равными половине минимально возможной амплитуды сигнала индукционного датчика частоты вращения ес обеспечивается устойчивая работа устройства в случае действия во время всего сигнала ес однополярной помехи, не превышающей порог срабатывания компараторов 3 и 4, а также при знакопеременной помехе, противофазной сигналу ес и удовлетворяющей тому же условию. То есть устройство обеспечивает устойчивую работу при отношениях амплитуд сигнала и помехи свыше двух. Мощная однополярная импульсная помеха, совпадающая по знаку и времени появления с одной из полуволн сигнала ес, также не влияет на работу устройства, так как условие превышения сигналом ес половины своей минимально возможной амплитуды не нарушается.The device operates as follows. The threshold of operation of the comparator 2 is set equal to half the minimum possible amplitude of the signal of the induction speed sensor e s . By choosing the thresholds for the operation of the comparators 2 and 3 equal to half the minimum possible amplitude of the signal of the induction speed sensor e s , the device is provided with stable operation if the entire signal e is subjected to unipolar interference that does not exceed the threshold for the operation of the comparators 3 and 4, as well as with alternating interference , out of phase signal e with and satisfying the same condition. That is, the device provides stable operation with a ratio of signal amplitudes and interference of more than two. Powerful unipolar pulsed interference, having the same sign and the time of occurrence of one of the half waves signal e s, also did not affect the operation of the device as a condition of excess signal e with half its minimum possible amplitude is not disturbed.

Когда входной сигнал устройства становится больше порога срабатывания компаратора 2, на его выходе появляется импульс запуска таймера 4. Таймер 4 вырабатывает импульс, длительность которого равна ожидаемой длительности второй полуволны двухполярных импульсов индукционного датчика частоты вращения. Этот импульс поступает на управляющий вход компаратора 3, разрешая его работу. Если за время действия этого импульса вторая проинвертированная полуволна входного сигнала ес превысит половину своей минимально возможной амплитуды, компаратор 3 сработает, и на его выходе 6 появится требуемый импульс. После получения не менее двух импульсов на выходе 7 устройства появляется результат измерения частоты вращения. Таймер 4 вырабатывает импульсы управления компараторами 2 и 3, время появления и длительности которых зависят от момента появления сигнала на выходе компаратора 3 и результатов измерения частоты. В начале работы на управляющем входе компаратора 2 всегда присутствует сигнал разрешения на работу. Если во время открытия компараторов 2 и 3 их срабатывания не происходит, то есть сигнал индукционного датчика частоты вращения не обнаруживается в ожидаемое время, то устройство возвращается в исходное состояние до появления на выходе 6 двух новых импульсов.When the input signal of the device becomes greater than the threshold of the comparator 2, the output pulse of the timer 4 appears. Timer 4 generates a pulse whose duration is equal to the expected duration of the second half-wave of bipolar pulses of the induction speed sensor. This pulse is supplied to the control input of the comparator 3, allowing it to work. If during the action of this pulse the second inverted half-wave of the input signal e c exceeds half of its minimum possible amplitude, the comparator 3 will work, and the required pulse will appear at its output 6. After receiving at least two pulses at the output 7 of the device, the result of measuring the speed appears. The timer 4 generates control pulses of the comparators 2 and 3, the time of occurrence and duration of which depend on the moment the signal appears at the output of the comparator 3 and the frequency measurement results. At the beginning of work on the control input of the comparator 2 there is always a permission signal for work. If during the opening of the comparators 2 and 3 their operation does not occur, that is, the signal of the induction speed sensor is not detected at the expected time, then the device returns to its original state until two new pulses appear at output 6.

Благодаря введению в устройство измерителя частоты, соединенного по входу с выходом второго компаратора, и таймера, вход запуска которого соединен с выходом первого компаратора, первый управляющий вход подключен к выходу измерителя частоты, второй управляющий вход соединен с выходом второго компаратора, а выходы соединены соответственно с управляющими входами компараторов достигается упрощение реализации устройства.By introducing into the device a frequency meter connected at the input to the output of the second comparator and a timer, the start input of which is connected to the output of the first comparator, the first control input is connected to the output of the frequency meter, the second control input is connected to the output of the second comparator, and the outputs are connected respectively to the control inputs of the comparators simplify the implementation of the device.

Источники информацииInformation sources

1. Патент RU 2173022 С2, МПК7 Н03К 5/153, опубл. 27.08.2001 г.1. Patent RU 2173022 C2, IPC7 N03K 5/153, publ. August 27, 2001

2. Патент RU 2352058 С1, МПК Н03К 5/153, опубл. 10.04.2009 г.2. Patent RU 2352058 C1, IPC Н03К 5/153, publ. 04/10/2009

3. Датчики теплофизических и механических параметров. Справочник. / Под общей редакцией Ю.Н. Коптева. Том 1, М., издательское предприятие журнала "Радиотехника", 1998 г., стр.52.3. Sensors of thermophysical and mechanical parameters. Directory. / Under the general editorship of Yu.N. Kopteva. Volume 1, M., publishing company of the journal "Radio Engineering", 1998, p. 52.

4. Датчики теплофизических и механических параметров. Справочник. / Под общей редакцией Ю.Н. Коптева. Том 2, М., издательское предприятие журнала "Радиотехника", 2000 г., стр.561, стр.616-618.4. Sensors of thermophysical and mechanical parameters. Directory. / Under the general editorship of Yu.N. Kopteva. Volume 2, M., publishing company of the journal "Radio Engineering", 2000, p. 561, p. 616-618.

Claims (1)

Формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения, содержащий два компаратора, соединенные один непосредственно, а второй через инвертор с источником входного сигнала, отличающийся тем, что в него введены измеритель частоты, соединенный по входу с выходом второго компаратора, и таймер, вход запуска которого соединен с выходом первого компаратора, первый управляющий вход подключен к выходу измерителя частоты, второй управляющий вход соединен с выходом второго компаратора, а выходы соединены соответственно с управляющими входами компараторов. A pulse generator from signals of induction speed sensors, containing two comparators connected directly and the second through an inverter with an input signal source, characterized in that a frequency meter is connected to it, connected at the input to the output of the second comparator, and a timer, the trigger input of which connected to the output of the first comparator, the first control input is connected to the output of the frequency meter, the second control input is connected to the output of the second comparator, and the outputs are connected respectively to ulation input of the comparator.
RU2009132757/09A 2009-08-31 2009-08-31 Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductance pickup RU2400929C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009132757/09A RU2400929C1 (en) 2009-08-31 2009-08-31 Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductance pickup

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009132757/09A RU2400929C1 (en) 2009-08-31 2009-08-31 Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductance pickup

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2400929C1 true RU2400929C1 (en) 2010-09-27

Family

ID=42940570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009132757/09A RU2400929C1 (en) 2009-08-31 2009-08-31 Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductance pickup

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2400929C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10794927B2 (en) Method and device for operating a rotational speed sensor, rotational speed sensor device
JP4381450B2 (en) Synchronous clock generation circuit and analog / digital angle converter and angle detection device provided with synchronous clock generation circuit
RU2399154C1 (en) Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductance pickup
KR0173489B1 (en) Dual comparator trigger circuit for glitch capture
WO2008004422A1 (en) Digital filter device, phase detection device, position detection device, ad conversion device, zero cross detection device, and digital filter program
CN103575303A (en) Variable reluctance sensor interface with integration based arming threshold
CN201688849U (en) Circuit capable of simultaneously sampling and simulating pseudorandom noise injection used for mechanically dithered ring laser gyroscope
CN103033640B (en) Vehicle speed real-time detection method with field programmable gate array (FPGA)
ATE297566T1 (en) RANDOM NUMBER GENERATOR AND METHOD FOR GENERATING A RANDOM NUMBER
US8653873B2 (en) Generation of adjustable phase reference waveform
CA2434318A1 (en) Coil impedance detection method and object detection method and apparatus using the same
RU2400929C1 (en) Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductance pickup
US4035663A (en) Two phase clock synchronizing method and apparatus
US20110249782A1 (en) Clock recovery
JP2017125722A (en) Current detection device
RU2459351C1 (en) Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductive sensors
RU2353052C1 (en) Pulse shaper for signals from variable reactance transducers of rotation frequency
RU2307453C1 (en) Method for selective phase-sensitive demodulation of signal of induction angle indicator and device for realization of said method
Pasini et al. Implementation and performance evaluation of a broad-band power spectrum analyzer
RU2205465C1 (en) Relay
KR950009272A (en) Defect Detection Device and Method for High Voltage Electrical Equipment Using Electromagnetic Noise
RU2538049C1 (en) Generator of sounding signals
RU146736U1 (en) SOUND SIGNAL GENERATOR
Bilinskis et al. Experimental Studies of Signal Digitizing Based on Sine-wave Reference Crossings
SU1043822A1 (en) Sine signal pulse shaper