RU2421741C1 - Цифровой преобразователь параметров датчиков индуктивного типа - Google Patents
Цифровой преобразователь параметров датчиков индуктивного типа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2421741C1 RU2421741C1 RU2009144600/28A RU2009144600A RU2421741C1 RU 2421741 C1 RU2421741 C1 RU 2421741C1 RU 2009144600/28 A RU2009144600/28 A RU 2009144600/28A RU 2009144600 A RU2009144600 A RU 2009144600A RU 2421741 C1 RU2421741 C1 RU 2421741C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring
- parameters
- microcontroller
- digital
- inputs
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля технологических процессов. Цифровой преобразователь параметров датчиков индуктивного типа включает в себя блок формирования импульсов, выход которого подключен к входам усилителей тока измерительного и опорного плеч устройства, а выходы усилителей подключены к LC-контурам чувствительных элементов измерительного и опорного плеч и к входам первого и второго аналого-цифровых преобразователей микроконтроллера. Блок формирования импульсов реализован на микроконтроллере, который выполнен с возможностью преобразования частоты колебаний в выходной сигнал и запрограммирован на преобразование напряжения на LC-контуре чувствительного элемента в цифровой код, с последующим вычислением спектра и определением частоты основной гармоники, а также с возможностью повторения указанного процесса измерений. Технический результат заключается в повышении точности преобразователя параметров индуктивных датчиков. 1 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля технологических процессов, осуществляющих измерения механических и магнитных величин с помощью датчиков индуктивного типа.
Среди существующих устройств преобразования параметров индуктивных датчиков имеются устройства, принцип действия которых основан на преобразовании параметров датчика в частоту колебаний LC-контура и последующем преобразовании частоты в выходное напряжение (Мартяшин А.И., Шахов Э.К., Шляндин В.М. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. - М.: Энергия, 1976). Данные устройства отличаются высокой чувствительностью к изменениям параметров датчиков, но на их точность существенно влияют функциональные элементы, осуществляющие преобразование частоты в выходной сигнал.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство для преобразования параметров датчиков индуктивного типа (патент РФ №2339047, БИ №32, 2008 г.). Данное устройство содержит блок формирования импульсов, усилители тока измерительного и опорного плеч, выходы которых подключены к чувствительным элементам измерительного и опорного плеч датчика, компараторы измерительного и опорного плеч, вторые входы которых соединены с общей шиной, а выходы компараторов подключены к входам схемы «исключающее ИЛИ». Также устройство содержит интегратор, осуществляющий преобразование «время-амплитуда» серии импульсов, формируемых схемой «исключающее ИЛИ».
Недостатком прототипа является то, что использование в устройстве интегратора вносит существенную погрешность в результат преобразования параметров датчика вследствие влияния температуры на емкость конденсатора, входящего в состав интегратора.
Техническая задача изобретения состоит в повышении точности преобразователя параметров индуктивных датчиков.
Поставленная задача решена заявляемым изобретением.
Заявляется устройство для преобразования параметров датчиков индуктивного типа, содержащее блок формирования импульсов, усилители тока измерительного и опорного плеч, выходы которых подключены к чувствительным элементам измерительного и опорного плеч датчика, микроконтроллер с двумя встроенными аналого-цифровыми преобразователями. В отличие от прототипа вместо компараторов, схемы «исключающее ИЛИ» и интегратора для преобразования колебательных процессов в LC-контурах чувствительных элементов измерительного и опорного плеч в выходной сигнал использован микроконтроллер, осуществляющий аналого-цифровое преобразование напряжений на LC-контурах чувствительных элементов, вычисление спектра и определение частот основных гармоник колебательных процессов в измерительном и опорных плечах.
Структурная схема устройства представлена на чертеже, на котором изображены: блок формирования импульсов 1, усилитель тока 2 измерительного плеча, усилитель тока 3 опорного плеча, чувствительный элемент 4 измерительного плеча на основе параллельного LC-контура, чувствительный элемент 5 опорного плеча на основе параллельного LC-контура, микроконтроллер 6 с двумя встроенными аналого-цифровыми преобразователями (АЦП).
Блок формирования импульсов 1 реализован на микроконтроллере 6. Выход блока формирования импульсов 1 подключен ко входу усилителя тока 2 измерительного плеча и ко входу усилителя тока 3 опорного плеча; выход усилителя тока 2 измерительного плеча подключен к чувствительному элементу 4 измерительного плеча, а также ко входу первого аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера 6; выход усилителя тока 3 опорного плеча подключен к чувствительному элементу 5 опорного плеча, а также ко входу второго аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера 6.
Заявляемое изобретение, как и прототип, использует одинаковый принцип действия, основанный на возбуждении кратковременным импульсом тока колебательных процессов в измерительном и опорном плечах датчика и преобразовании разности частот колебаний в выходной сигнал. В отличие от аналоговых средств преобразования разности частот колебаний в выходной сигнал в устройстве использован микроконтроллер для цифрового преобразования напряжения на LC-контуре чувствительного элемента в цифровой код, формирования выборки с последующим вычислением спектра и определением частоты основной гармоники.
Устройство функционирует следующим образом. Электрический импульс U1 с выхода блока формирования импульсов 1, пройдя через усилитель тока 2 измерительного плеча, возбуждает в чувствительном элементе 4 измерительного плеча колебательный процесс U2, частота которого зависит от параметров измерительной катушки чувствительного элемента 4 измерительного плеча, изменяющихся под воздействием измеряемой физической величины. Аналогичный импульс с выхода усилителя тока 3 опорного плеча возбуждает в чувствительном элементе 5 опорного плеча колебательный процесс U3, частота которого фиксирована. Напряжения U1 и U2 подают на входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей микроконтроллера 6, преобразуют в цифровую форму и формируют две выборки, для которых вычисляют спектры, определяют частоты основных гармоник сигналов для измерительного и опорного плеч и находят разность этих частот, однозначно связанную с изменением параметров чувствительного элемента 4 измерительного плеча, вызванным воздействием на чувствительный элемент измеряемой физической величины. После этого процесс измерения физической величины, начинающийся с формирования электрического импульса U1, повторяется.
Устройство может быть реализовано на электронных компонентах общего применения и используется для измерения механических, электрических и магнитных величин.
Claims (1)
- Цифровой преобразователь параметров датчиков индуктивного типа, включающий в себя блок формирования импульсов, выход которого подключен к входам усилителей тока измерительного и опорного плеч устройства, а выходы усилителей подключены к LC-контурам чувствительных элементов измерительного и опорного плеч и к входам первого и второго аналого-цифровых преобразователей микроконтроллера, отличающийся тем, что блок формирования импульсов реализован на микроконтроллере, который выполнен с возможностью преобразования частоты колебаний в выходной сигнал и запрограммирован на преобразование напряжения на LC-контуре чувствительного элемента в цифровой код с последующим вычислением спектра и определением частоты основной гармоники, а также с возможностью повторения указанного процесса измерений.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009144600/28A RU2421741C1 (ru) | 2009-12-01 | 2009-12-01 | Цифровой преобразователь параметров датчиков индуктивного типа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009144600/28A RU2421741C1 (ru) | 2009-12-01 | 2009-12-01 | Цифровой преобразователь параметров датчиков индуктивного типа |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2421741C1 true RU2421741C1 (ru) | 2011-06-20 |
Family
ID=44738130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009144600/28A RU2421741C1 (ru) | 2009-12-01 | 2009-12-01 | Цифровой преобразователь параметров датчиков индуктивного типа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2421741C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2507522C1 (ru) * | 2012-07-03 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Цифровой способ преобразования параметров индуктивных датчиков с использованием временной инверсии сигнала |
| WO2015039134A1 (en) * | 2013-09-16 | 2015-03-19 | Texas Instruments Incorporated | Inductive position sensing with single channel interface to multiple resonant sensors |
-
2009
- 2009-12-01 RU RU2009144600/28A patent/RU2421741C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2507522C1 (ru) * | 2012-07-03 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Цифровой способ преобразования параметров индуктивных датчиков с использованием временной инверсии сигнала |
| WO2015039134A1 (en) * | 2013-09-16 | 2015-03-19 | Texas Instruments Incorporated | Inductive position sensing with single channel interface to multiple resonant sensors |
| US9404727B2 (en) | 2013-09-16 | 2016-08-02 | Texas Instruments Incorporated | Inductive position sensing with single channel interface to multiple resonant sensors |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9952065B2 (en) | Position sensor device to determine a position of a moving device | |
| Babu et al. | An efficient readout scheme for simultaneous measurement from multiple wireless passive $ LC $ sensors | |
| RU2421741C1 (ru) | Цифровой преобразователь параметров датчиков индуктивного типа | |
| CN101287964B (zh) | 电容测量范围的信号处理方法 | |
| CN102620643A (zh) | 一种用于测量桩基微应变的一体化lvdt位移传感器 | |
| Malik et al. | A dual-slope-based capacitance-to-time signal conditioning circuit for leaky capacitive sensors | |
| Maurya et al. | A digital interfacing circuit based on sliding DFT bins for capacitive sensors | |
| Zhang et al. | Exploiting Time-Domain Approach for Extremely High $ Q $-Factor Measurement | |
| KR101203041B1 (ko) | 위상차를 이용한 정현파 진폭 측정 방법 및 그 장치 | |
| EP3029444B1 (en) | Capacitive sensor | |
| RU2507522C1 (ru) | Цифровой способ преобразования параметров индуктивных датчиков с использованием временной инверсии сигнала | |
| RU2339047C1 (ru) | Устройство для преобразования параметров датчиков индуктивного типа | |
| Ferrari et al. | Compact DDS-based system for contactless interrogation of resonant sensors based on time-gated technique | |
| RU2533756C1 (ru) | Устройство двухпараметрового контроля толщины электропроводных покрытий | |
| JP2007248446A (ja) | ベクトル検波装置及びこれを備えた生体複素インピーダンス測定装置 | |
| RU2521761C1 (ru) | Цифровой измерительный преобразователь индуктивного типа с повышенным быстродействием | |
| RU2453854C1 (ru) | Энергосберегающий микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивных датчиков | |
| RU207513U1 (ru) | Измеритель входного и взаимного сопротивления антенн в диапазоне частот | |
| Babu et al. | An FFT based readout scheme for passive LC sensors | |
| Imaike et al. | Fully Digital QCM using Twin Quartz Sensor | |
| Noel | Sinusoidal excited direct digitizer circuit for measurement of inductance and resistance | |
| Gula et al. | Measurements of periodic signals phase shifts with application of direct digital Synthesis | |
| CN105509776B (zh) | 使用振弦式传感器进行动态测量的方法和装置 | |
| RU2747916C1 (ru) | Способ вихретокового измерения физико-механических параметров | |
| Hassanzadeh et al. | Relative humidity measurement using capacitive sensors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111202 |