RU2647676C1 - Pulse former from signals of rotation speed induction sensors - Google Patents

Pulse former from signals of rotation speed induction sensors Download PDF

Info

Publication number
RU2647676C1
RU2647676C1 RU2017118902A RU2017118902A RU2647676C1 RU 2647676 C1 RU2647676 C1 RU 2647676C1 RU 2017118902 A RU2017118902 A RU 2017118902A RU 2017118902 A RU2017118902 A RU 2017118902A RU 2647676 C1 RU2647676 C1 RU 2647676C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
comparator
cpu
timer
adc
Prior art date
Application number
RU2017118902A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Афанасьевич Мухатаев
Original Assignee
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 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений"
Priority to RU2017118902A priority Critical patent/RU2647676C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2647676C1 publication Critical patent/RU2647676C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: pulse former from signals of rotation speed induction sensors containing a comparator, a low-pass filter (LPF), an analogue-to-digital converter (ADC) and a central processing unit (CPU), the outputs of the induction sensor are connected to the filter inputs, the filter output is connected to the ADC input and the first input of the comparator, the ADC output is connected to the CPU, and the comparator, ADC and CPU are built-in components of the microcontroller, a reference voltage source, a timer and a pulse generator are additionally introduced, wherein the second output of the LPF is connected to the second input of the comparator, the output of the reference voltage source is connected to the second output of the LPF, the comparator output and the timer output are connected to the CPU inputs, the CPU outputs are connected to the control inputs of the comparator, timer and pulse generator, the generator output is connected to the LPF, and the timer and the pulse generator are built-in components of the microcontroller.
EFFECT: providing high accuracy of measuring the input signal frequency in the presence of various types of interference and simplifying the circuit.
1 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 [RU патент №2459351, С1, Н03К 5/153. Формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения. Опубл.: 20.08.2012 г.], состоящее из фильтра низкой частоты, компаратора, источника опорного сигнала, аналогового мультиплексора.A known device for generating pulses from signals of induction speed sensors [RU patent No. 2459351, C1, H03K 5/153. Pulse generator from signals of induction speed sensors. Published: 08.20.2012], consisting of a low-pass filter, a comparator, a reference signal source, an analog multiplexer.

Недостатком этого формирователя импульсов является отсутствие средств диагностики состояния линии связи с датчиком частоты вращения и отсутствие функции самоконтроля формирователя.The disadvantage of this pulse shaper is the lack of diagnostic tools for the condition of the communication line with the speed sensor and the lack of self-monitoring function of the shaper.

Из известных наиболее близким по технической сущности является формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения [RU патент №2458459, C1, Н03К 5/00, G01R 23/02, Формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения. Опубл.: 10.08.2012 г.], состоящий из входного фильтра низкой частоты, компаратора, двух цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), аналого-цифрового преобразователя, центрального процессора, шунтирующего резистора и транзисторного ключа.Of the known closest in technical essence is a pulse shaper from signals of induction speed sensors [RU patent No. 2458459, C1, Н03К 5/00, G01R 23/02, Shaper of pulses from signals of induction speed sensors. Published: 08/10/2012], consisting of an input low-pass filter, a comparator, two digital-to-analog converters (DACs), an analog-to-digital converter, a central processor, a shunt resistor, and a transistor switch.

Недостатком этого формирователя импульсов является отсутствие функции самоконтроля формирователя и достаточная сложность.The disadvantage of this pulse shaper is the lack of self-control function of the shaper and sufficient complexity.

Предлагаемое изобретение направлено на обеспечение функции самоконтроля, повышение точности измерения частоты входного сигнала в условиях наличия различного рода помех и упрощение схемы формирователя.The present invention is aimed at providing a self-monitoring function, improving the accuracy of measuring the frequency of the input signal in the presence of various kinds of interference and simplifying the shaper circuit.

Поставленная цель достигается тем, что в формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения, содержащий компаратор, фильтр низкой частоты (ФНЧ), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и центральный процессор (ЦП), причем выходы индукционного датчика соединены с входами фильтра, выход фильтра соединен с входом АЦП, первым входом компаратора, выход АЦП подключен к ЦП, а компаратор, АЦП и ЦП являются встроенными компонентами микроконтроллера, согласно предлагаемому изобретению введены источник опорного напряжения, таймер и генератор импульсов, причем второй выход ФНЧ соединен со вторым входом компаратора, выход источника опорного напряжения соединен со вторым выходом ФНЧ, выход компаратора и выход таймера соединены с входами ЦП, выходы ЦП соединены с управляющими входами компаратора, таймера и генератора импульсов, выход генератора соединен с ФНЧ, а таймер и генератор импульсов являются встроенными компонентами микроконтроллера.This goal is achieved by the fact that in the pulse shaper from the signals of induction speed sensors containing a comparator, a low-pass filter (low-pass filter), an analog-to-digital converter (ADC) and a central processor (CPU), and the outputs of the induction sensor are connected to the inputs of the filter, the output the filter is connected to the ADC input, the first input of the comparator, the ADC output is connected to the CPU, and the comparator, ADC and CPU are built-in components of the microcontroller, according to the invention, a reference voltage source is introduced, t timer and pulse generator, the second LPF output connected to the second input of the comparator, the output of the reference voltage source connected to the second LPF output, the comparator output and the timer output connected to the CPU inputs, the CPU outputs connected to the control inputs of the comparator, timer and pulse generator, the generator output connected to the low-pass filter, and the timer and pulse generator are built-in components of the microcontroller.

Введенный в схему формирователя импульсов источник опорного напряжения выполняет функции первого ЦАП - смещает в область положительных напряжений потенциал на выходе фильтра, но имеет простую схемотехнику: в типовом варианте он строится на резистивном делителе напряжения и конденсаторе.The reference voltage source introduced into the pulse shaper circuit serves as the first DAC - it shifts the potential at the filter output to the region of positive voltages, but has a simple circuitry: in the typical version, it is built on a resistive voltage divider and capacitor.

Введенный в схему формирователя импульсов таймер служит для задания временных параметров в процессе реализации диагностирования собственной работоспособности (самоконтроля) и состояния линии связи с датчиком частоты вращения: продолжительности времени диагностирования ТД и периода циклов диагностирования ТЦД.Introduced in the pulse shaper circuit timer to set the timing parameters in the implementation of diagnosing operability own (self) and the state of the communication link with the speed sensor: the duration time T D of diagnosing and diagnosing CSD period T cycles.

Введенный в схему формирователя импульсов генератор включается в работу на время ТД в циклах диагностики, которые запускаются от ЦП с периодом ТЦД, и обеспечивает самоконтроль формирователя и диагностику целостности линии связи путем измерения выходной частоты генератора.Introduced in the PFN generator circuit included in the job at the time T A in the diagnosis cycles that are run by the CPU with a period T CSD and generator and provides a self-diagnosis link integrity by measuring the output frequency of the generator.

Таким образом, предложенная совокупность признаков изобретения обеспечивает самоконтроль и упрощает схему формирователя.Thus, the proposed combination of features of the invention provides self-control and simplifies the driver circuit.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства формирователя импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения. Устройство состоит из входного ФНЧ 1, построенного на резисторах R1-R4 и конденсаторе С1, компаратора 2, АЦП 3, центрального процессора 4, источника опорного напряжения 5, таймера 6, генератора импульсов 7. При этом выходы индукционного датчика соединены с входами ФНЧ 1. Оба выходы ФНЧ 1 соединены с входами компаратора 2, первый выход ФНЧ 1 соединен с входом АЦП 3, а второй выход ФНЧ 1 соединен с выходом источника опорного напряжения 5. Выходы компаратора 2, АЦП 3 и таймера 6 соединены с входами ЦП 4. Выходы ЦП 4 соединены с управляющими входами компаратора 2, таймера 6 и генератора импульсов 7. Выход генератора импульсов 7 соединен с ФНЧ 1. Компаратор 2, АЦП 3, центральный процессор 4, таймер 6, генератор импульсов являются встроенными компонентами микроконтроллера 8.In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed device pulse shaper from the signals of induction speed sensors. The device consists of an input low-pass filter 1, built on resistors R1-R4 and a capacitor C1, a comparator 2, ADC 3, a central processor 4, a reference voltage source 5, a timer 6, a pulse generator 7. The outputs of the induction sensor are connected to the inputs of the low-pass filter 1. Both outputs of the low-pass filter 1 are connected to the inputs of the comparator 2, the first output of the low-pass filter 1 is connected to the input of the ADC 3, and the second output of the low-pass filter 1 is connected to the output of the reference voltage source 5. The outputs of the comparator 2, the analog-to-digital converter 3, and the timer 6 are connected to the inputs of the CPU 4. The outputs of the CPU 4 connected to the control inputs of the comparator 2 , timer 6 and pulse generator 7. The output of pulse generator 7 is connected to the low-pass filter 1. Comparator 2, ADC 3, central processor 4, timer 6, pulse generator are built-in components of microcontroller 8.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

Источник опорного напряжения 5 формирует напряжение смещения на втором выходе ФНЧ 1, обеспечивая при любом уровне выходного сигнала датчика положительный уровень потенциала на входах АЦП 3 и компаратора 2. АЦП 3 измеряет напряжение на выходе фильтра и передает коды напряжения в ЦП 4, который вычисляет вольт-секундную площадь S каждой полуволны входного сигнала и разрешает работу компаратора только после выполнения условия S>SПОР. Пороговое значение SПОР вычисляется для каждой полуволны входного сигнала при переходе этого сигнала через ноль как заранее заданная часть накопленной вольт-секундной площади целой полуволны. Компаратор 2 срабатывает при переходе входного сигнала через ноль только в том случае, если вольт-секундная площадь завершившейся полуволны превысила пороговое значение SПОР. ЦП 4 рассчитывает частоту сигнала с датчика частоты вращения, фиксируя время поступления выходных сигналов от компаратора 2 или подсчитывая количество импульсов от компаратора 2 за время измерения. Время измерения частоты определяется таймером 6. Таким образом, используемый алгоритм обработки входного сигнала обеспечивает высокую точность измерения частоты входного сигнала в условиях наличия различного рода помех.The reference voltage source 5 generates a bias voltage at the second output of the low-pass filter 1, providing at any level of the sensor output signal a positive potential level at the inputs of the ADC 3 and comparator 2. The ADC 3 measures the voltage at the filter output and transmits voltage codes to the CPU 4, which calculates the volt second area S of each half-wave of the input signal and allows the comparator to work only after the condition S> S POR is fulfilled. The threshold value S POR is calculated for each half-wave of the input signal when this signal passes through zero as a predetermined part of the accumulated volt-second area of the whole half-wave. Comparator 2 is triggered when the input signal passes through zero only if the volt-second area of the completed half-wave exceeds the threshold value S POR . CPU 4 calculates the frequency of the signal from the speed sensor, fixing the arrival time of the output signals from comparator 2 or by counting the number of pulses from comparator 2 during the measurement. The frequency measurement time is determined by timer 6. Thus, the used input signal processing algorithm provides high accuracy of measuring the frequency of the input signal in the presence of various kinds of interference.

Формирователь переходит в режим диагностики собственной работоспособности и состояния линии связи с датчиком частоты вращения в том случае, когда на входе отсутствует частота и компаратор 2 не срабатывает в течение времени, заданного уставкой таймера 6. В режиме диагностики запускается генератор 7 и ЦП 4 формирователя измеряет частоту выходного сигнала генератора. Вывод о целостности линии связи с датчиком и работоспособности формирователя производится по результатам сравнения измеренной частоты с частотой, задаваемой генератором.The shaper enters the diagnostic mode of its own operability and the state of the communication line with the speed sensor in the case when there is no frequency at the input and the comparator 2 does not work for the time specified by the timer 6. The generator 7 is started in the diagnostic mode and the shaper CPU 4 measures the frequency generator output signal. The conclusion about the integrity of the communication line with the sensor and the health of the driver is made by comparing the measured frequency with the frequency specified by the generator.

Таким образом, введение в устройство источника опорного напряжения, таймера и генератора импульсов позволяет проводить самоконтроль формирователя, обеспечивает высокую точность измерения частоты входного сигнала в условиях наличия различного рода помех и упрощает схему формирователя.Thus, the introduction of a reference voltage source, a timer and a pulse generator into the device allows self-control of the driver, provides high accuracy in measuring the frequency of the input signal in the presence of various kinds of interference and simplifies the driver circuit.

Claims (1)

Формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения, содержащий компаратор, фильтр низкой частоты (ФНЧ), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и центральный процессор (ЦП), причем выходы индукционного датчика соединены с входами фильтра, выход фильтра соединен с входом АЦП и первым входом компаратора, выход АЦП подключен к ЦП, а компаратор, АЦП и ЦП являются встроенными компонентами микроконтроллера, отличающийся тем, что в него введены источник опорного напряжения, таймер и генератор импульсов, причем второй выход ФНЧ соединен со вторым входом компаратора, выход источника опорного напряжения соединен со вторым выходом ФНЧ, выход компаратора и выход таймера соединены с входами ЦП, выходы ЦП соединены с управляющими входами компаратора, таймера и генератора импульсов, выход генератора соединен с ФНЧ, а таймер и генератор импульсов являются встроенными компонентами микроконтроллера.A pulse generator from signals of induction speed sensors, comprising a comparator, a low-pass filter (LPF), an analog-to-digital converter (ADC) and a central processor (CPU), the outputs of the induction sensor being connected to the inputs of the filter, the output of the filter being connected to the input of the ADC and the first the input of the comparator, the ADC output is connected to the CPU, and the comparator, ADC and CPU are built-in components of the microcontroller, characterized in that the reference voltage source, timer and pulse generator are introduced into it, and the second output An LPF is connected to the second input of the comparator, the output of the reference voltage source is connected to the second output of the LPF, the comparator output and the timer output are connected to the CPU inputs, the CPU outputs are connected to the control inputs of the comparator, timer, and pulse generator, the generator output is connected to the LPF, and the timer and generator pulses are built-in components of the microcontroller.
RU2017118902A 2017-05-30 2017-05-30 Pulse former from signals of rotation speed induction sensors RU2647676C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017118902A RU2647676C1 (en) 2017-05-30 2017-05-30 Pulse former from signals of rotation speed induction sensors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017118902A RU2647676C1 (en) 2017-05-30 2017-05-30 Pulse former from signals of rotation speed induction sensors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2647676C1 true RU2647676C1 (en) 2018-03-16

Family

ID=61629536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017118902A RU2647676C1 (en) 2017-05-30 2017-05-30 Pulse former from signals of rotation speed induction sensors

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2647676C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7782904B2 (en) * 2005-12-30 2010-08-24 Qurio Holdings, Inc. Methods, systems, and products for condensing messages
RU2458459C1 (en) * 2011-07-06 2012-08-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" Shaper of pulses from signals of induction sensors of rotation frequency
RU2459351C1 (en) * 2011-06-16 2012-08-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductive sensors
RU2490787C1 (en) * 2012-07-02 2013-08-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductive sensors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7782904B2 (en) * 2005-12-30 2010-08-24 Qurio Holdings, Inc. Methods, systems, and products for condensing messages
RU2459351C1 (en) * 2011-06-16 2012-08-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductive sensors
RU2458459C1 (en) * 2011-07-06 2012-08-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" Shaper of pulses from signals of induction sensors of rotation frequency
RU2490787C1 (en) * 2012-07-02 2013-08-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductive sensors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4999632A (en) Analog to digital conversion with noise reduction
RU2439593C2 (en) Method and device to measure capacitance of capacitor
US20220412817A1 (en) Method For Monitoring The Function of a Capacitive Pressure Measurement Cell
RU2647676C1 (en) Pulse former from signals of rotation speed induction sensors
RU2458459C1 (en) Shaper of pulses from signals of induction sensors of rotation frequency
RU2664795C1 (en) Multi-channel acoustic-emission system of construction diagnostics
RU2606806C2 (en) Method of diagnosing secondary power supply and device therefor
RU2490787C1 (en) Device for generating pulses from signals of rotational frequency inductive sensors
RU2453854C1 (en) Low-energy microcontroller-based measuring transmitter for variable resistance transducer
SU1215659A1 (en) Ultrasonic doppler blood flow speed meter
RU2623712C1 (en) Temperature measuring device
RU1828741C (en) Heart beat rate inspecting unit
RU2784409C1 (en) Method and device for determining nuclear reactor steady period
RU2047866C1 (en) Doppler frequency meter
RU2541095C1 (en) Shape of pulses from signals of induction rotation frequency sensors
RU2366354C1 (en) Critical flicker frequency identification unit
RU2552749C1 (en) Microcontroller metering converter with function of current measurement in resistive sensor circuit
SU741453A1 (en) Device for testing analogue-digital converters
SU815649A1 (en) Device for measuring tensions on a discrete screen
SU376892A1 (en) FUNCTIONAL VOLTAGE CONVERTER IN FREQUENCY
SU627587A1 (en) Analogue-digital integrator
SU606202A1 (en) Analogue-digital converter monitoring arrangement
SU676953A1 (en) Arrangement for measuring electronic unit dynamic parameters
SU410771A1 (en)
SU752787A1 (en) Apparatus for evaluating error of a-d converters