RU2461121C1

RU2461121C1 - Shaper of pulses of signals from inductive rotation speed sensors

Info

Publication number: RU2461121C1
Application number: RU2011132908/08A
Authority: RU
Inventors: Николай Афанасьевич Мухатаев (RU); Николай Афанасьевич Мухатаев; Вячеслав Петрович Елизаров (RU); Вячеслав Петрович Елизаров; Ольга Геннадьевна Аносова (RU); Ольга Геннадьевна Аносова; Татьяна Федоровна Мухатаева (RU); Татьяна Федоровна Мухатаева
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений"
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2012-09-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: device contains two comparators, a reference signal source, an "exclusive OR" logical circuit and a D-trigger. The output of the reference signal source is connected to the reference input of the second comparator; the comparators outputs are connected to the "exclusive OR" logical circuit inputs; the circuit output is connected to the D-trigger synchronisation dynamic input; connected to the D-trigger data input is the second comparator output. The D-trigger output represents that of the shaper.

EFFECT: enhancing pulse shaping accuracy and shaping scheme simplification.

2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в формирователях импульсов, в частности, индукционных датчиков частоты вращения, при уровне срабатывания, зависящем от амплитуды входного сигнала, а также при измерениях интервалов времени между импульсами для определения частоты вращения.The present invention relates to measuring technique and can be used in pulse shapers, in particular, induction speed sensors, with a response level that depends on the amplitude of the input signal, as well as in measuring time intervals between pulses to determine the speed.

Особенностями работы датчиков такого типа при измерении параметров вращения реальных объектов являются широкий диапазон изменения амплитуды выходного сигнала датчиков при изменении частоты [1] и значительный уровень помех в выходном сигнале, также возрастающий с ростом частоты вращения.The features of the operation of sensors of this type when measuring the rotation parameters of real objects are a wide range of changes in the amplitude of the output signal of the sensors when the frequency changes [1] and a significant level of interference in the output signal, which also increases with increasing speed.

Изменение амплитуды выходного сигнала датчиков в сочетании с наличием помех вызывает необходимость применения в схемах формирователей импульсов компараторов с гистерезисом - триггеров шмитта [2]. Благодаря наличию гистерезиса схема не срабатывает при наличии во входном сигнале помех с амплитудой, не превышающей величины гистерезиса.A change in the amplitude of the output signal of the sensors, combined with the presence of interference, necessitates the use of Schmitt triggers in the pulse shaper circuits with hysteresis - Schmitt triggers [2]. Due to the presence of hysteresis, the circuit does not work if there is interference in the input signal with an amplitude not exceeding the hysteresis value.

Известно устройство формирования импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения [3], состоящее из входного интегратора, компаратора, построенного по схеме триггера шмитта с уровнем гистерезиса, зависящим от уровня входного сигнала, 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 with a hysteresis level depending on the level of the input signal, a sampling-storage device for fixing the maximum volt-second area, 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]. 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]. 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 точность формирования импульсов в случае появления различного рода помех, действующих после снятия блокирования компараторов. Сигналы помех, действующие после снятия блокирования компараторов, смещают момент переключения формирователя импульсов относительно истинного положения, что приводит к существенным погрешностям измерения частоты. Кроме этого к недостатку устройства можно отнести его сложность, вызванную наличием инвертора, таймера, измерителей частоты и скорости изменения частоты.The disadvantage of this pulse shaper is the lack of accuracy in the formation of pulses in the event of various kinds of interference acting after removing the blocking of the comparators. Interference signals that act after removing the blocking of the comparators shift the moment of switching of the pulse shaper relative to the true position, which leads to significant errors in the measurement of frequency. In addition, the disadvantage of the device can be attributed to its complexity caused by the presence of an inverter, timer, frequency meters and the rate of change of frequency.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение точности формирования импульсов и упрощение схемы формирователя.The present invention is aimed at improving the accuracy of pulse formation and simplifying the shaper circuit.

Поставленная цель достигается тем, что в формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения, содержащий два компаратора и источник опорного сигнала, согласно предлагаемому изобретению введены D-триггер и двухвходовая схема «исключающее ИЛИ», причем выход источника опорного сигнала подключен к опорному входу второго компаратора, выходы компараторов подключены к входам схемы «исключающее ИЛИ», выход которой подключен к входу синхронизации D-триггера, а выход второго компаратора подключен к входу данных D-триггера.This goal is achieved by the fact that in the pulse shaper from the signals of induction speed sensors containing two comparators and a reference signal source, according to the invention, a D-trigger and a two-input exclusive-OR circuit are introduced, the output of the reference signal source being connected to the reference input of the second comparator , the outputs of the comparators are connected to the inputs of the exclusive OR circuit, the output of which is connected to the synchronization input of the D-trigger, and the output of the second comparator is connected to the data input of the D-trigger but.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства формирователя импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения. Устройство состоит из компараторов 1 и 2, источника опорного сигнала 3, логической схемы «исключающее ИЛИ» 4, D-триггера 5. Компаратор 1 срабатывает при переходе входного сигнала через ноль, т.е. в области максимального градиента входного сигнала, что обеспечивает минимальную девиацию выходного сигнала компаратора 1 при наличии помех. Уровень гистерезиса компаратора 2 задается источником опорного сигнала 3 и является фиксированной частью амплитудного значения напряжения предшествующего входного импульса.Figure 1 shows the structural diagram of the proposed device pulse shaper from the signals of induction speed sensors. The device consists of comparators 1 and 2, a reference signal source 3, an exclusive OR logic 4, a D-trigger 5. Comparator 1 is triggered when the input signal passes through zero, i.e. in the region of the maximum gradient of the input signal, which ensures minimal deviation of the output signal of the comparator 1 in the presence of interference. The hysteresis level of the comparator 2 is set by the source of the reference signal 3 and is a fixed part of the amplitude value of the voltage of the previous input pulse.

Двухполярный сигнал индукционного датчика частоты вращения е_с подается на входы компараторов 1 и 2 и на вход источника опорного сигнала 3, который фиксирует максимальный и минимальный уровни входного импульса и формирует выходной опорный сигнал как фиксированную часть максимального или минимального уровней входного импульса. Выход источника опорного сигнала 3 подключен к опорному входу компаратора 2, выходы компараторов 1 и 2 подключены к входам схемы «исключающее ИЛИ» 4, выход схемы 4 подключен к динамическому входу синхронизации D-триггера 5, к входу данных D-триггера 5 подключен выход компаратора 2. Выход D-триггера 5 является выходом формирователя.The bipolar signal of the induction speed sensor e _s is fed to the inputs of the comparators 1 and 2 and to the input of the reference signal source 3, which fixes the maximum and minimum levels of the input pulse and generates the output reference signal as a fixed part of the maximum or minimum levels of the input pulse. The output of the reference signal source 3 is connected to the reference input of the comparator 2, the outputs of the comparators 1 and 2 are connected to the inputs of the exclusive OR circuit 4, the output of the circuit 4 is connected to the dynamic synchronization input of the D-trigger 5, the comparator output is connected to the data input of the D-trigger 5 2. The output of the D-trigger 5 is the output of the former.

Работает устройство следующим образом. При переходе входного сигнала (фиг.2а) через ноль компаратор 1 переключается (фиг.2б), на выходе схемы «исключающее ИЛИ» 4 формируется активный фронт импульса синхронизации D-триггера 5 (фиг.2г), что приводит к инверсии выхода D-триггера 5 (фиг.2д). Последующая серия переключений компаратора 1, возникающая из-за действия различного рода помех, не изменяет уровень выходного сигнала D-триггера 5, поскольку уровень сигнала на информационном входе D-триггера 5 (фиг.2в) остается постоянным. Только при достижении входным сигналом уровня порога гистерезиса компаратора 2, который определяется уровнем амплитуды входного сигнала и устанавливается существенно выше уровня помех по входу формирователя, компаратор 2 переключается (фиг.2в). Далее процесс повторяется.The device operates as follows. When the input signal (Fig.2a) passes through zero, the comparator 1 switches (Fig.2b), at the output of the exclusive-OR circuit 4, an active front of the synchronization pulse D-trigger 5 is formed (Fig.2d), which leads to the inversion of the output D- trigger 5 (fig.2d). The subsequent series of switchings of the comparator 1, arising due to various kinds of interference, does not change the output level of the D-trigger 5, since the signal level at the information input of the D-trigger 5 (Fig.2c) remains constant. Only when the input signal reaches the level of the hysteresis threshold of the comparator 2, which is determined by the amplitude level of the input signal and is set significantly higher than the noise level at the input of the shaper, the comparator 2 switches (figv). The process is then repeated.

Таким образом, устройство работает как схема с гистерезисом, уровень которого отслеживает амплитудное значение входного сигнала, что позволяет не реагировать на помехи с уровнем, не превышающим уровня гистерезиса. При этом схема переключается при переходе сигнала через ноль, т.е. в области максимального градиента входного сигнала, что обеспечивает минимальное смещение фронта переключения схемы от воздействия помех и, следовательно, максимальную точность измерения частоты импульсов.Thus, the device operates as a circuit with hysteresis, the level of which tracks the amplitude value of the input signal, which allows not to respond to interference with a level not exceeding the hysteresis level. In this case, the circuit switches when the signal passes through zero, i.e. in the region of the maximum gradient of the input signal, which ensures the minimum shift of the switching front of the circuit from the effects of interference and, therefore, the maximum accuracy of measuring the frequency of pulses.

Claims

A pulse generator from signals of induction speed sensors, containing two comparators and a reference voltage source, characterized in that a D-trigger and a two-input exclusive-OR circuit are introduced into it, the output of the reference signal being connected to the reference input of the second comparator, the outputs of the comparators to the inputs of the exclusive-OR circuit, the output of which is connected to the synchronization input of the D-trigger, and the output of the second comparator is connected to the data input of the D-trigger.