SU1620947A1 - Цифровой измеритель перемещений - Google Patents
Цифровой измеритель перемещений Download PDFInfo
- Publication number
- SU1620947A1 SU1620947A1 SU874213914A SU4213914A SU1620947A1 SU 1620947 A1 SU1620947 A1 SU 1620947A1 SU 874213914 A SU874213914 A SU 874213914A SU 4213914 A SU4213914 A SU 4213914A SU 1620947 A1 SU1620947 A1 SU 1620947A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- output
- flip
- converter
- flop
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано при создании систем автоматизированного контрол , а также в системах дл дистанционных измерений перемещений. Цель изобретени - повышение точности измерени за счет исключени общей шины источника питани и применени противофазных сигналов по входу и выходу элементов устройства . Измеритель содержит пербый фазовый детектор, состо щий из двух ключей, и первый фильтр низких частот, состо щий из RC-цепи, источник питани моста, дололИзобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано при создании систем автоматизированного контрол , а также в системах дл дистанционных измерений перемещений. Цель изобретени - повышение точности измерени за счет исключени общей шины источника питани и применени противофазных сигналов по входу и выходу элементов устройства. На чертеже представлена структурна электрическа схема цифрового измерител перемещений. нительно содержащий источник опорного наг о жени и блок стабилизации амплитуды , преобразователь напр жени в код, дополнительно содержащий преобразователь синусоидального напр жени в пр моугольное , г торой фазовый детектор, состо щий из двух клю . ей, и второй фильтр низких частот , состо щий из RC-цепи. Введение в схему преобразовател напр жени в код первого фазового детектора, первого фильтра низких частот, преобразовател синусоидального напр жени в пр моугольное позвол ет исключить погрешность, зызьан- ную нестабильностью амплитуды напр жени источника питани моста, временным дрейфом источника опорного напр жени , изменением выходного сопротивлени усилителей-повторителей . Применение преобразовател синусоидального напр жени в пр моугольное, построенного на двух компараторах , работающих с триггерами, фиксирующими перепады напр жени соответствующих компараторов только из низкого уровн в высокий, позвол ет снизить вли ние неидеальных характеристик компараторов, получить практически меандр , повысить точность детектировани . 1 ил. Измеритель содержит генератор 1 переменного напр жени , вырабатывающий два противофазных синусоидал&ных сигнала . Генератор 1 имеет вход управлени амплитудой выходных сигналов. К выходам 2 и 3 генератора 1 подключены- соответственно усилители-повторители 4 и 5. Между выходами 6 и 7 усилителей-повторителей включен измерительный мост 8, состо щий из индуктивного датчика 9 перемещений и цепи последовательно соединенных резисторов 10-12. В диагональ 13, 14 измерительного моста 8 включен из (Л С о ND О О -N XI
Description
мерительный усилитель 15 с симметричными выходами 16 и 17. Измерительный усилитель 15 состоит из четырех операционных усилителей 18-21. Выход операционного усилител 18 соединен с неинвертирующим входом (Н-вход) операционного усилител 19. Операционный усилитель 20 представл ет собой усилитель-повторитель, выход которого соединен с Н-входом операционного усилител 21. Между выходом операционного усилител 19 и инвертирующим входом (И-вход) включен резистор 22 обратной св зи. Аналогично подключен резистор
23обратной св зи операционного усилител 21. Между И-входэми операционных усилителей 19 и 21 подключена цепь последовательно соединенных резисторов
24и 25. Между выходами операционных усилителей 19 и 21 подключена цепь последовательно соединенных резисторов 26 и 27, к точке соединени этих резисторов подключен И-вход операционного усилител 18. Между выходом и И-входом операционного усилител 18 включен конденсатор 28, К выходам 1G и 17 измерительного усилител 15 подключен фазовый детектор 29, состо щий из ключей 30 и 31. Между выходами 32 и 33 фазового детектора 29 включена RC-цепь 34, 35, представл юща собой фильтр 36 низких частот первого пор дка . Конденсатор 35 соединен с дифференциальным входом аналого-цифрового преобразовател (АЦП) 37.
К выходам 6 и 7 усилителей-повторителей 4 и 5 подключен преобразователь 38 синусоидального напр жени в пр моугольное . Преобразователь 38 состоит из двух компараторов 39 и 40, Н-аход компаратора 39 соединен с И-входом компаратора 40, вл ющимс первым входом преобразовател . И-вход компаратора 39 соединен с Н-входом компаратора 4, вл ющимс вторым входом преобразовател . Выход компаратора 39 соединен со счетным входом D-триггера 41. Выход компаратора 40 соединен со счетным входом D-триггера 42. Выход D-триггера 41 соединен с S-входом, а выход D-триггера 42 - с R-входом RS-триг- гера 43.
Пр мой выход RS-триггерз соединен с R-входом D-триггера 41, инверсный выход RS-триггера - с R-входом D-триггера 42, Между выходами D-триггеров подключен логический элемент ИЛИ 44. Выход логического элемента ИЛИ 44 соединен с тактовым входом АЦП 37, имеющего выход 45 Готовность данных, а также с блоком 46 обработки информации.
К выходам усилителей 4 и 5 подключен фазовый детектор 47, состо щий из двух
ключей 48 и 49. Между выходами 50 и 51 фазового детектора 17 подключен низкочастотный фильтр, состо щий из RC-цепи 52, 53.
К выходу 50 фазового детектора 47 подключен вход сравнивающего блока 54, другой вход которого соединен с источником 55 опорного напр жени , Выход сравнивающего блока 54 соединен с входом управле0 ии амплитудой выходных сигналов генератора 1. Выход 56 АЦП соединен с буферным регистром 57, выход которого соединен с дешифратором 58/ последователь- ным передатчиком 59 кода и шинным
5 формирователем 60. Выход 45 Готовность данных АЦП 37 подключен к блоку 61 управлени . Выход 62 блока 61 управлени соединен с буферным регистром 57, выход 63 - с последовательным передатчиком 59
0 кода, выход 64-с шинным формирователем 60. К выходу дешифратора 58 подключен цифровой индикатор 65, служащий дл визуального наблюдени величины и знака перемещени . Выход последовательного
5 передатчика 59 кода соединен с приемником 66 последовательного кода. Выход шинного формировател 60 соединен с блоком 67 обработки информации.
Измеритель работает следующим обра0 зом.
Генератор 1 переменного напр жени вырабатывает два противофазных синусои- дальныхсигиала, одинаковые по амплитуде, которые поступают на входы усилителей-по5 вторителей 4 и 5. Усилители-повторители усиливают сигналы по мощности, и далее они подаютс на питающую диагональ измерительного моста 8, вл ющегос плавающей нагрузкой дл повторителей, на
0 преобразователь 38 синусоидального сигнала в пр моугольный и фазовый детектор 47.
Преобразователь 38 осуществл ет преобразование синусоидального сигнала в
5 пр моугольный, причем переход пр моугольного сигнала из низкого уровн в высокий и наоборот происходит при переходе синусоидального сигнала через ноль. Применение данной схемы преобразовател
0 позвол ет получить пр моугольный сигнал с практически равными по длительности импульсами У; паузами между ними, т.е. меандр , что невозможно осуществить, применением одного компаратора, не обес5 печивающего равные скорости нарастани и спада выходного напр жени при повышенной частоте. Переход синусоиды через . ноль фиксируетс компараторами 39 и 40. Триггеры 41 и 42 фиксируют перепады напр жени соответствующих компараторов
только из низкого уровн в высокий. Поочередное переключение триггеров 41 и 42 эы- зыаает переключение триггера 43, сигнал с выхода которого служит дл синхронизации фазовых детекторов 29 и 47. Преобразователь 38 вырабатывает также сигнал, служащий дл синхронизации работы АЦП 37 и блока 46 обработки информации.
Измерительный мост Р. балансируетс изменением сопротивлени резистора 11 таким образом, чтобы разность напр жений между входами 13 ч 14 измерительного усилител 15 была близка к нулю. При разба- лансировке моста путем перемещени измер емого объекта измерительный сигнал , пропорциональный величине перемещени и соответствующий по знзку направлению перемещени , усиливаетс измерительным усилителем 15. Операционный усилитель 18 служит дл ослаблени синфазной составл ющей в выходном сигнале измерительного усилител 15. Повторитель 20 служит дл компенсации фазового сдвига, вносимого усилителем 18, а конденсатор 28 повышает устойчивость усилител 18. Резистор 25 осуществл ет установку масштаба преобразовани .
Усиленный сигнал представлен на выходах 16 и 17 и измерительного усилител 15 в виде двух сигналов, одинаковых по амплитуде , но сдвинутых по фазе относительно друг друга на 180°. Эти сигналы поступают на фа зовый детектор 29, в котором детектируютс . Фазовый детектор 29 представл ет собой ключи, выполненные на полевых транзисторах. Эти ключи под действием управл ющего сигнала, поступающего с выхода триггера 43 преобразовател 38, подключают фильтр 36 низких частот к выходам 16 и 17 измерительного усилител 15. Применение данной схемы фазового детектора 29 позвол ет исключить погрешность измерени , вызываемую дрейфом активных элементов детекторов, значительно уменьшить погрешность, вызванную напр жением смещени операционных усилителей, вход щих в измерительный усилитель 15, генератор 1 и усилители-повторители 4 и 5.
С помощью фильтра 36 низких частот происходит выделение посто нной составл ющей из продетектированного сигнала. С конденсатора 35 напр жение поступает на дифференциальный вход АЦП 37. Напр жение , поступающее на питающую диагональ моста 8 детектируетс фазовым детектором 47 и фильтруетс RC-цепью 52,53 (фильтром низкой частоты). Сигнал, полученный с вы- ходэ конденсатора 53, поступает на дифференциальный вход опорного напр жени
АЦП 37. Работа детектора 47 и фильтра Е7, 53 низкой частоты аналогична работе детектора 29 и фильтра 36 низкой частоты (34, 35). АЦП 37 выполн ет функцию вычислите- 5 л отношени и преобразовани результата в цифровой код. Полученный код пропорционален величине перемещени измер змо- го обьек-а,
10 С выхода 50 детектора 47 сигнал поступает также и на вход сравнивающего блока 54, с помощью которого он сравниваетс с сигналом, поступающим от источника 55 опорного напр жени . В случае рассогласо15 вчни этих сигналов вырабатываетс сиг- }-.-,« поступающий на вход управлени амплитудой выходных сигналов генератора 1. производ щего коррекцию амплитуды.
0 Параллельный цифровой код с выхода 56 АЦП 37 записываетс Б буферный регистр 57 по сигналу из блока 61 управлени , формируемого сигналом Готовность данных1 . Данные с выхода буферного регистра
5 67 поступают на дешифратор 58, цифровой индикатор 65, шинный формирователь 50 и записываетс в передатчик 59 последопа- тельногс кода по сигналу с выхода 63 блока 61 управлени выходными устройствами.
0 Последовательный код из передатчика
59поступает в приемник 66 последовательного кода, к которому может быть подключено какое-либо регистрирующее или индициру - ющее устройство. Применение передатчика
5 59 последовательного кода позвол ет производить дистанционные измерени объектов , удаленных на большое рассто ние. Цифровой код с выхода формировател
60поступает в блок 67 обработки информа- 0 ции.
Введение в схему преобразовател напр жени в код, фазовых детекторов, фильтров низкой частоты, преобразовател синусоидального напр жени в пр мо5 угольное позвол ет исключить погрешность , вызванную нестабильностью амплитуды напр жени источника питани моста, временным дрейфом источника опорного напр жени , изменением выхсд0 ного сопротивлени усилителей-повторите- лзи.
Применение преобразовател синусоидального напр жени в пр моугольное, по- 5 строенного на двух компараторах, работающих с триггерами, фиксирующими перепады напр жени соответствующих компараторов только из низкого уровн в высокий, позвол ет снизить вли ние неидеальных характеристик компараторов.
Claims (1)
- Дополнительный эффект выражаетс в уменьшении количества элементов, снижении потребл емой мощности, уменьшении вли ни температуры окружающей среды на работу схемы, а также в упрощении настройки схемы. В предлагаемом измерителе одна настройка - установка масштаба преобразовани путем изменени коэффициента усилени измерительного усилител . Формула изобретени Цифровой измеритель перемещений, содержащий последовательно соединенные генератор переменного напр жени , измерительный мост, измерительный усилитель , первый фазовый детектор, первый фильтр низкой частоты, аналого-цифровой преобразователь и блок обработки информации , источник опорного напр жени , выход которого соединен с первым входом сравнивающего блока.выход которого соединен с управл ющим входом генератора переменного напр жени , отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени , в него введены второй фазовый детектор, второй фильтр низкой частоты и преобразователь синусоидального напр жени в пр моугольное, состо щий из двух компараторов, двух D-триггеров, RS-триггера и логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с тактовым входом аналого-цифрового преобразовател и с вторым входом блока обработки информации , при этом Н-вход первого компаратора соединен с И-входом второго, вл ющимс первым входом преобразовател , а И-вход первого компаратора соединен с Н-входом второго, вл ющимс вторым входом преобразовател , при этом выход первого компаратора соединен с С-входом первого D-триггера, выход второго компаратора - с С-входом второго D-триггера, а выход первого D-триггера соединен с S-входом RS- триггера, выход второго D-триггера - с R-входом RS-триггера, пр мой выход которого , вл ющийс выходом преобразовател , соединен с R-входом первогоD-триггера, а инверсный выход - с R-входом второго D-триггера, между выходами которых подключен логический элемент ИЛИ, причем выход преобразовател соединен суправл ющими входами первого и второго фазовых детекторов, а выходы второго фазового детектора через второй фильтр низкой частоты соединен с входом опорного напр жени аналого-цифрового преобразовател , один из выходов второго фазового детектора соединен с вторым входом сравнивающего блока, парафазный выход генератора переменного напр жени соединен с соответствующими входами второго фазового детектора и преобразовател синусоидального напр жени в пр моугольное, при этом выходы измерительного усилител через первый фазовый детектор и первый фильтр низкой частоты соединены парафазно с измерительным входом аналого-цифрового преобразовател , а измерительный усилитель состоит из четырех операционных усилителей, первый из который представл ет собой усилитель-повторитель,причем выход второго операционного усилител соединен с Н-входом третьего опера- ционного усилител ,выход первого операционного усилител соединен с Н-входом четвертого операционного усилител , амежду выходом третьего операционного усилител и И-входом этого же усилител подключен резистор обратной св зи, между выходом четвертого операционного усилител и И-входом этого усилител включенвторой резистор обратной св зи, между И- входами третьего и четвертого операционный усилителей подключена цепь последовательно соединенных резисторов, между выходами третьего и четвертого операционных усилителей подключена цепь из двух последовательно соединенных резисторов , к общему выводу которых подключен И-вход второго операционного усилител , а между выходом и И-входом второго операционного усилител включен конденсатор.il
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874213914A SU1620947A1 (ru) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | Цифровой измеритель перемещений |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874213914A SU1620947A1 (ru) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | Цифровой измеритель перемещений |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1620947A1 true SU1620947A1 (ru) | 1991-01-15 |
Family
ID=21292313
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU874213914A SU1620947A1 (ru) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | Цифровой измеритель перемещений |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1620947A1 (ru) |
-
1987
- 1987-03-23 SU SU874213914A patent/SU1620947A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 1185063, кл. G 01 В 7/00, 1983. Федотов А.В. Расчёт и проектирование индуктивных измерительных устройств. М.: МС, 1979, с. 20. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4246497A (en) | Phase measuring circuit | |
US5668331A (en) | Position sensor | |
CN108693486B (zh) | 一种基于amr传感器的微弱低频磁信号检测方法和系统 | |
US4764752A (en) | Analog to digital converter having no zero or span drift | |
CN101287964B (zh) | 电容测量范围的信号处理方法 | |
RU2161773C2 (ru) | Устройство для определения угла | |
US4949364A (en) | Count error detecting device for count type measuring instruments | |
SU1620947A1 (ru) | Цифровой измеритель перемещений | |
US5150121A (en) | Parameter sensing and processing system | |
RU2400711C1 (ru) | Тензометрический измерительный преобразователь | |
RU2676217C1 (ru) | Компенсационный акселерометр | |
US5272658A (en) | Long-term integrator | |
RU2809588C1 (ru) | Устройство для измерения ускорений | |
RU2740875C1 (ru) | Устройство для измерения ускорений | |
RU2754203C1 (ru) | Устройство для измерения ускорений | |
SU725043A1 (ru) | Преобразователь активного сопротивлени в частоту | |
SU1345307A1 (ru) | Фазовый датчик | |
RU2020745C1 (ru) | Преобразователь неэлектрических величин в цифровой код | |
RU2163380C1 (ru) | Устройство для измерения ускорений | |
RU2255341C1 (ru) | Устройство для измерения ускорений | |
SU1509695A1 (ru) | Измерительный блок фотоэлектрического дефектоскопа | |
US20050253628A1 (en) | Current-voltage conversion circuit | |
SU1185063A1 (ru) | Индуктивное измерительное устройство | |
CN115840061A (zh) | 一种石英挠性加速度计数字闭环控制及测量电路 | |
SU1651229A1 (ru) | Цифровой фазометр |