RU2459351C1 - Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductive sensors - Google Patents
Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductive sensors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2459351C1 RU2459351C1 RU2011124604/08A RU2011124604A RU2459351C1 RU 2459351 C1 RU2459351 C1 RU 2459351C1 RU 2011124604/08 A RU2011124604/08 A RU 2011124604/08A RU 2011124604 A RU2011124604 A RU 2011124604A RU 2459351 C1 RU2459351 C1 RU 2459351C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- comparator
- filter
- frequency
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Description
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 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.
Особенностями работы датчиков такого типа при измерении параметров вращения реальных объектов являются линейная зависимость амплитуды выходного сигнала датчиков от частоты [1] и значительный уровень помех в выходном сигнале, что накладывает существенные ограничения на схемные решения формирователей импульсов. Так, при изменении частоты вращения ротора от 300 об/мин до 30000 об/мин амплитуда выходного напряжения индукционного датчика также возрастет в 100 раз, причем при росте частоты вращения ротора существенно увеличится уровень помех. Наличие помех в выходном сигнале индукционных датчиков зависит как от вибрационного состояния измеряемого объекта, так и от качества изготовления и особенностей конструкции самого индукционного датчика совместно с ротором. На входе формирователя импульсов также имеют место периодические и одиночные электромагнитные помехи, генерируемые при функционировании различного рода преобразователей энергии, электромашинных элементов, переключателей, клапанов с электрическим приводом. Все перечисленные помехи приводят к ложным срабатываниям формирователя импульсов и смещениям момента переключения формирователя импульсов относительного истинного положения, что является причиной возникновения погрешностей измерения частоты вращения.The features of the operation of sensors of this type when measuring the rotation parameters of real objects are a linear dependence of the amplitude of the output signal of the sensors on the frequency [1] and a significant level of interference in the output signal, which imposes significant restrictions on the circuitry of pulse shapers. So, with a change in the rotor speed from 300 rpm to 30,000 rpm, the amplitude of the output voltage of the induction sensor will also increase 100 times, and with an increase in the rotor speed, the level of interference will significantly increase. The presence of interference in the output signal of the induction sensors depends both on the vibrational state of the measured object, and on the workmanship and design features of the induction sensor itself together with the rotor. At the input of the pulse shaper there are also periodic and single electromagnetic disturbances generated during the operation of various kinds of energy converters, electric machine elements, switches, valves with an electric drive. All of the above interference leads to false positives of the pulse shaper and the shift of the moment of switching the pulse shaper relative to the true position, which causes errors in the measurement of speed.
Для снижения влияния различного рода помех на выходной сигнал, схемы формирователей импульсов сигналов индукционных датчиков частоты вращения строятся с использованием компараторов с гистерезисом - триггера шмитта [2]. С целью существенного уменьшения диапазона изменения входного сигнала компаратора применяется входной интегратор, который преобразует входные импульсы в «вольт-секундные площади» входных сигналов, мало зависящие от частоты вращения ротора. Кроме этого, интегратор фильтрует высокочастотные помехи, тем самым дополнительно повышая помехоустойчивость формирователя импульсов.To reduce the influence of various kinds of interference on the output signal, the circuits of pulse shapers of signals of induction speed sensors are constructed using comparators with hysteresis - Schmitt trigger [2]. In order to significantly reduce the range of variation of the input signal of the comparator, an input integrator is used, which converts the input pulses into "volt-second areas" of the input signals, which are little dependent on the rotor speed. In addition, the integrator filters high-frequency interference, thereby further increasing the noise immunity of the pulse shaper.
Известно устройство формирования импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения [3], состоящее из входного интегратора, компаратора, построенного по схеме триггера шмитта, устройства выборки-хранения для фиксации максимума вольт-секундной площади, устройства управления. Его недостатком является достаточная сложность, отсутствие возможности изменения уровня гистерезиса в зависимости от параметров входного сигнала и 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 signals of induction speed sensors [3], consisting of an input integrator, a comparator, constructed according to the Schmitt trigger scheme, a sampling-storage device for fixing the maximum volt-second area, a control device. Its disadvantage is the sufficient complexity, the inability to change the hysteresis level depending on the parameters of the input signal and 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 [4]. Его структурная схема приведена на фиг.1. Устройство содержит два компаратора (3 и 4), инвертор (2), источник опорного сигнала (1), измерители частоты (5) и скорости изменения частоты (6), таймер (5). Отличительной особенностью этого устройства является блокирование переключения компараторов с момента предыдущего переключения на ожидаемое время до следующего переключения. Время блокирования компараторов задается таймером и определяется путем экстраполяции на основе результатов измерения частоты и скорости ее изменения.Of the known closest in technical essence is a device that implements a method of generating pulses from signals of induction speed sensors [4]. Its structural diagram is shown in figure 1. The device contains two comparators (3 and 4), an inverter (2), a reference signal source (1), frequency meters (5) and the rate of change of frequency (6), a timer (5). A distinctive feature of this device is the blocking of the switching of the comparators from the moment of the previous switch to the expected time until the next switch. The blocking time of the comparators is set by a timer and is determined by extrapolation based on the results of measuring the frequency and rate of change.
Недостатком этого формирователя импульсов является недостаточная помехоустойчивость в случае появления различного рода помех, действующих после снятия блокирования компараторов. Помеха, действующая после снятия блокирования компараторов, смещает момент переключения формирователя импульсов относительно истинного положения, что приводит к существенным погрешностям измерения частоты и, особенно, скорости измерения частоты. При этом прогноз времени блокировки компараторов будет производиться с большими погрешностями, что на следующих шагах измерения вызовет еще большие погрешности измерения частоты вращения. Кроме этого, к недостатку устройства можно отнести его сложность, вызванную наличием двух компараторов, измерителей частоты и скорости изменения частоты, таймера.The disadvantage of this pulse shaper is the lack of noise immunity in the event of various kinds of interference acting after removing the blocking of the comparators. The interference acting after removing the blocking of the comparators shifts the moment of switching the pulse shaper relative to the true position, which leads to significant errors in the measurement of frequency and, especially, the speed of frequency measurement. In this case, the prediction of the lock time of the comparators will be made with large errors, which in the next measurement steps will cause even greater errors in the measurement of speed. In addition, the disadvantage of the device can be attributed to its complexity caused by the presence of two comparators, frequency meters and the rate of change of frequency, timer.
Предлагаемое изобретение направлено на повышение надежности функционирования и упрощение схемы формирователя.The present invention is aimed at improving the reliability of operation and simplifying the shaper circuit.
Поставленная цель достигается тем, что в формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения, содержащий компаратор и источник опорного напряжения, согласно предлагаемому изобретению введен фильтр низкой частоты RC-типа, имеющий частоту среза, находящуюся в нижней области частотного диапазона формирователя, причем к входу фильтра подключен выход индукционного датчика, выход фильтра соединен с первым входом компаратора, а второй вход компаратора соединен с источником опорного сигнала посредством аналогового мультиплексора.This goal is achieved by the fact that in the pulse shaper from the signals of induction speed sensors containing a comparator and a reference voltage source, according to the invention, an RC-type low-pass filter is introduced having a cut-off frequency located in the lower region of the frequency range of the shaper, and to the filter input the output of the induction sensor is connected, the output of the filter is connected to the first input of the comparator, and the second input of the comparator is connected to the source of the reference signal via an analog tipleksora.
Введенный в схему формирователя импульсов фильтр низкой частоты нормирует величину амплитуды входного сигнала таким образом, что она остается практически постоянной при изменении частоты вращения ротора и соответствующих изменениях частоты и амплитуды сигнала на выходе датчика. В таблице представлены амплитуды выходного сигнала датчика и сигнала на выходе фильтра низкой частоты при различных частотах вращения ротора при частоте среза фильтра, соответствующей частоте вращения ротора 1000 об/мин.The low-pass filter introduced into the pulse shaper circuit normalizes the amplitude of the input signal in such a way that it remains almost constant when the rotor speed changes and the corresponding changes in the frequency and amplitude of the signal at the sensor output. The table shows the amplitudes of the output signal of the sensor and the signal at the output of the low-pass filter at various rotor speeds at a cutoff frequency of the filter corresponding to a rotor speed of 1000 rpm.
Кроме этого, фильтр не пропускает высокочастотные помехи, поступающие на вход формирователя. Фактически фильтр низкой частоты выполняет те же самые функции, что и блок измерения вольт-секундной площади, но используя минимальные схемные ресурсы. Введение фильтра низкой частоты в схему формирователя позволяет исключить из схемы один компаратор, инвертор, измерители частоты и скорости изменения частоты, таймер.In addition, the filter does not allow high-frequency interference to the input of the shaper. In fact, the low-pass filter performs the same functions as the volt-second area measurement unit, but using minimal circuit resources. The introduction of a low-pass filter into the shaper circuit eliminates one comparator, inverter, frequency and rate of change frequency meters, and a timer from the circuit.
На фиг.2 приведена структурная схема предлагаемого устройства формирователя импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения. Устройство состоит из входного фильтра 1 низкой частоты, компаратора 2, источника опорного сигнала 3, аналогового мультиплексора 4. При этом вход фильтра 1 низкой частоты соединен с выходом индукционного датчика. Выход фильтра 1 соединен с первым входом компаратора 2, а второй вход компаратора 2 соединен с источником опорного сигнала 3 посредством аналогового мультиплексора 4, к управляющему входу которого подключен выходной сигнал формирователя.Figure 2 shows the structural diagram of the proposed device pulse shaper from the signals of induction speed sensors. The device consists of an input low-
Двухполярный сигнал индукционного датчика частоты вращения ес подается через фильтр 1 на первый вход компаратора 2, а на второй вход компаратора подается один из пороговых уровней от источника опорного сигнала 3. Выбор порогового уровня производится аналоговым мультиплексором 4. Выход компаратора 2 является выводом требуемого импульса.The bipolar signal of the induction speed sensor e s is fed through the
Компаратор 2, источник опорного сигнала 3 и мультиплексор 4 могут быть реализованы в виде отдельных функциональных узлов или программно-аппаратным способом при использовании микроконтроллера, включающего компаратор, аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи.The
Работает устройство следующим образом. В начале фазы подъема выходного сигнала фильтра порог гистерезиса компаратора является высоким, затем после достижения выходного сигнала фильтра уровня высокого порога компаратор срабатывает, и порог гистерезиса меняется мультиплексором на низкий. В фазе снижения выходного сигнала фильтра компаратор срабатывает после достижения этим сигналом уровня низкого порога, после чего мультиплексор подключает к опорному входу компаратора высокий уровень порога гистерезиса.The device operates as follows. At the beginning of the rising phase of the filter output signal, the comparator hysteresis threshold is high, then after reaching the filter output signal of the high threshold level, the comparator is triggered, and the hysteresis threshold is changed to low by the multiplexer. In the phase of decreasing the output signal of the filter, the comparator is activated after this signal reaches a low threshold level, after which the multiplexer connects a high hysteresis threshold level to the reference input of the comparator.
Таким образом, введение в устройство фильтра низкой частоты RC-типа с частотой среза, находящейся в нижней области частотного диапазона формирователя, обеспечивает фильтрацию высокочастотных помех и практически постоянную амплитуду выходного сигнала индукционного датчика во всей области частот вращения измеряемого ротора, существенно упрощает схему формирователя импульсов и повышает надежность его функционирования.Thus, the introduction of an RC-type low-pass filter into the device with a cutoff frequency located in the lower region of the frequency range of the shaper provides high-frequency noise filtering and an almost constant amplitude of the output signal of the induction sensor in the entire range of rotational frequencies of the measured rotor, significantly simplifies the pulse shaper circuit and increases the reliability of its functioning.
Использованные источникиUsed sources
1. Датчики теплофизических и механических параметров. Справочник./ Под общей редакцией Ю.Н. Коптева. Том 1, М., издательское предприятие журнала "Радиотехника", 1998 г., стр.52.1. Sensors of thermophysical and mechanical parameters. Reference book. / Under the general editorship of Yu.N. Kopteva.
2. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. 5-е изд., Том 1, М.: Мир, 1998 г., с.259.2. Horowitz P., Hill W. The art of circuitry. 5th ed.,
3. Патент RU 2173022, C2, МПК7 H03K 5/153, опубл. 27.08.2001 г.3. Patent RU 2173022, C2, IPC7
4. Патент RU 2399154, C1, МПК H03K 5/153, G01R 23/02, опубл. 10.09.2010 г.4. Patent RU 2399154, C1, IPC
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011124604/08A RU2459351C1 (en) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductive sensors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011124604/08A RU2459351C1 (en) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductive sensors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2459351C1 true RU2459351C1 (en) | 2012-08-20 |
Family
ID=46936844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011124604/08A RU2459351C1 (en) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductive sensors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2459351C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2647676C1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-03-16 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Pulse former from signals of rotation speed induction sensors |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1373047A1 (en) * | 1985-12-27 | 1991-07-30 | Организация П/Я Р-6007 | Shaper of control pulses of electronic ignition system |
RU2173022C2 (en) * | 1999-11-23 | 2001-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Конструкторское бюро химавтоматики | Pulse generator for inductive speed transducer |
US7782094B2 (en) * | 2006-01-17 | 2010-08-24 | Broadcom Corporation | Apparatus for sensing an output current in a communications device |
RU2399154C1 (en) * | 2009-08-31 | 2010-09-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductance pickup |
-
2011
- 2011-06-16 RU RU2011124604/08A patent/RU2459351C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1373047A1 (en) * | 1985-12-27 | 1991-07-30 | Организация П/Я Р-6007 | Shaper of control pulses of electronic ignition system |
RU2173022C2 (en) * | 1999-11-23 | 2001-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Конструкторское бюро химавтоматики | Pulse generator for inductive speed transducer |
US7782094B2 (en) * | 2006-01-17 | 2010-08-24 | Broadcom Corporation | Apparatus for sensing an output current in a communications device |
RU2399154C1 (en) * | 2009-08-31 | 2010-09-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductance pickup |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2647676C1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-03-16 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Pulse former from signals of rotation speed induction sensors |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107850618B (en) | Method and device for operating a rotational speed sensor, rotational speed sensor arrangement | |
CN105988110B (en) | Radar system and method with saturation detection and reset | |
JP6271179B2 (en) | Variable magnetoresistive sensor interface and method using integral based arming threshold | |
JP6452217B2 (en) | VRS interface using 1 / T arming function | |
KR101434047B1 (en) | Apparatus and method for operating motor | |
CN103033640B (en) | Vehicle speed real-time detection method with field programmable gate array (FPGA) | |
RU2459351C1 (en) | Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductive sensors | |
RU2399154C1 (en) | Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductance pickup | |
WO2011102838A1 (en) | Generation of adjustable phase reference waveform | |
SE439565B (en) | SAMPLING FILTER DETECTOR | |
RU2280946C1 (en) | Differential transducer | |
CN108089022A (en) | A kind of adaptive frequency pressure conversion modulate circuit | |
JP5306154B2 (en) | DC motor ripple detection device, ripple detection method, and ripple detection program | |
JP2003133949A5 (en) | ||
US8981756B2 (en) | Adaptive threshold voltage for frequency input modules | |
EP2876835A3 (en) | Internal jitter tolerance tester with an internal jitter generator | |
CN105806198A (en) | Asynchronous output protocol | |
RU2458459C1 (en) | Shaper of pulses from signals of induction sensors of rotation frequency | |
RU2399153C1 (en) | Method of generating pulses from signals of rotational frequency inductance pickup | |
RU2005139372A (en) | METHOD OF DIRECTED PROTECTION AGAINST SINGLE PHASE CIRCUIT TO THE GROUND IN THE DISTRIBUTIVE ELECTRIC AC NETWORK AND THE DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
WO2011040592A1 (en) | Frequency judgment device, voltage comparator circuit, and frequency measurement device | |
RU2490787C1 (en) | Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductive sensors | |
CN1300931C (en) | Motor drive apparatus | |
RU2400929C1 (en) | Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductance pickup | |
RU2461121C1 (en) | Shaper of pulses of signals from inductive rotation speed sensors |