ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ИЗ СИГНАЛОВ ИНДУКЦИОННЫХ ДАТЧИКОВ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ Российский патент 2018 года по МПК H03K5/00 

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.

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.

Недостатком этого формирователя импульсов является отсутствие средств диагностики состояния линии связи с датчиком частоты вращения и отсутствие функции самоконтроля формирователя.

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.

Недостатком этого формирователя импульсов является отсутствие функции самоконтроля формирователя и достаточная сложность.

Предлагаемое изобретение направлено на обеспечение функции самоконтроля, повышение точности измерения частоты входного сигнала в условиях наличия различного рода помех и упрощение схемы формирователя.

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.

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.

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 Т_Д и периода циклов диагностирования Т_ЦД.

Введенный в схему формирователя импульсов генератор включается в работу на время Т_Д в циклах диагностики, которые запускаются от ЦП с периодом Т_ЦД, и обеспечивает самоконтроль формирователя и диагностику целостности линии связи путем измерения выходной частоты генератора.

Таким образом, предложенная совокупность признаков изобретения обеспечивает самоконтроль и упрощает схему формирователя.

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.

Работает устройство следующим образом.

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>S_ПОР. Пороговое значение S_ПОР 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 S_ПОР. 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.

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.

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.

Изобретение относится к измерительной технике. Техническим результатом является обеспечение высокой точности измерения частоты входного сигнала в условиях наличия различного рода помех и упрощения схемы. Формирователь импульсов из сигналов индукционных датчиков частоты вращения, содержащий компаратор, фильтр низкой частоты (ФНЧ), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и центральный процессор (ЦП), 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, дополнительно 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. 1 ил.

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.