Многоканальный преобразователь параметров индуктивных датчиков в импульсный сигнал Советский патент 1987 года по МПК G01R27/26 

JO

Изобретение относится к электроизмерительной технике.

Цель изобретения - повышение быстродействия за счет сокращения времени опроса датчиков, снижения уровня запасаемой энергии в индуктивности дифференцирующего трансформатора в процессе преобразования параметров датчика в импульсный сигнал и обеспечения оптимального р.ежима рассеивания энергии после завершения процесса преобразования.

На чертеже изображена схема многоканального преобразрвателя параметров индуктивных датчиков в импульсный 5 сигнал.

Многоканальный преобразователь параметров индуктивных датчиков в импульсный сигнал содержит клеммы 1 для подключения индуктивных датчиков, дифференциальный трансформатор 2, блок 3 аналоговых ключей, источник 4 постоянного напряжения, резистор 5, ключ 6, буферный усилитель 7, временной селектор 8, операционный усилитель 9, диод 10, конденсатор 11, разрядный ключ 12, амплитудный детектор 13, формирователь 14, триггер 15, генератор 16 тактовых импульсов,блок 17 управления, распределитель 18, блок 19 совпадений и блок 20 логического умножения, индуктивные датчики через клеммы 1 для их подключения и аналоговые ключи 3 соединены

20

25

выходом блока 17 управления, соединенного с генератором 16 тактовых импульсов. Первый выход блока 17 соединен с управляю1цим входом разрядного ключа 12 и входом распределителя 18. Каждый из п (по числу каналов) выходов распределителя 18 соединен с одним из входов соответствующего логического блока совпадений. Выходы блока совпадений соединены с соответствующими управляющим входам пары аналоговых ключей. Вторые входы элементов блока 19 совпадений объединены и соединены с выходом триггера 15. Выход триггера 15 соединен также с управляющим входом шунтирующего ключа бис одним из входов блока 20 логического умножения. Второй вход блока 20 соединен со вторым выходом блока 17 управления, а выход - с управляю- ш;им входом временного селектора 8. Многоканальный преобразователь параметров индуктивных датчиков в импульсный сигнал работает следующим образом.

30

Генератор 16 запускает блок 17 управления, который вырабатывает тактовые импульсы на своем первом выходе. Тактовые импульсы поступают на распределитель 18, на S-вход тригге- l5a 15 и на управляющий вход разрядного ключа 12. Разрядный ключ 12 на времЯ действия тактового импульса зас первичной обмоткой дифференциально- 35 ьжается и разряжает конденсатор 11 го трансформатора 2.До нулевого уровня, существующего

к этому времени на входе усилителя

Между средними точками обмоток9. Одновременно триггер 15 устанавдатчиков и заземленной средней точкой первичной обмотки трансформатора 2 40 включен источник 4 постоянного напряжения. Цепочка из последовательно соединенных резистора 5 ц шунтирующего ключа 6 включена параллельно выходной обмотке дифференцирующего трансформатора 2, которая подключена ко входу буферного усилителя 7. Выход усилителя 7 через временной селектор 8 соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 9, который вместе с диодом 10, конденсатором 11 и разрядным ключом 12 образуют амплитудный детектор 13. Точка соединения диода 10, конденсатора 11 и ключа 12 является выходом и соединена с инвер- ,5 ванной одним из датчиков, подключен- тирующим-входом усилителя 9. Выходным к клеммам 1 парой ключей 3, диф- усилителя 9 соединен через формирователь 14 с R-входом триггера 15, S-вход которого соединен с первым

45

ливается в состояние 1, размыкая ключ 6 и подавая сигнал единичного уровня на объединенные входы блока 19 совпадений. С приходом каждого тактового импульса распределитель последовательно формирует и подает сигналы единичного уровня на соответствующие вторые входы блока 19 совпадений. В результате формируется управляющий сигнал поочередно на каждом из выходов блока 19 со.впадения. Q При поступлении сигнала управления с выхода блока 19 совпадений на управляющий вход соответствующей пары аналоговых ключей последние замыкаются. В измерительной цепи, образоференцируюш;им трансформатором 2 и источником 4 постоянного напряжения начинается переходной процесс преоб

выходом блока 17 управления, соединенного с генератором 16 тактовых импульсов. Первый выход блока 17 соединен с управляю1цим входом разрядного ключа 12 и входом распределителя 18. Каждый из п (по числу каналов) выходов распределителя 18 соединен с одним из входов соответствующего логического блока совпадений. Выходы блока совпадений соединены с соответствующими управляющим входам пары аналоговых ключей. Вторые входы элементов блока 19 совпадений объединены и соединены с выходом триггера 15. Выход триггера 15 соединен также с управляющим входом шунтирующего ключа бис одним из входов блока 20 логического умножения. Второй вход блока 20 соединен со вторым выходом блока 17 управления, а выход - с управляю- ш;им входом временного селектора 8. Многоканальный преобразователь параметров индуктивных датчиков в импульсный сигнал работает следующим образом.

9. Одновременно триггер 15 устанавванной одним из датчиков, подключен- ным к клеммам 1 парой ключей 3, диф-

ливается в состояние 1, размыкая ключ 6 и подавая сигнал единичного уровня на объединенные входы блока 19 совпадений. С приходом каждого тактового импульса распределитель последовательно формирует и подает сигналы единичного уровня на соответствующие вторые входы блока 19 совпадений. В результате формируется управляющий сигнал поочередно на каждом из выходов блока 19 со.впадения. При поступлении сигнала управления с выхода блока 19 совпадений на управляющий вход соответствующей пары аналоговых ключей последние замыкаются. В измерительной цепи, образованной одним из датчиков, подключен- ным к клеммам 1 парой ключей 3, диф-

ференцируюш;им трансформатором 2 и источником 4 постоянного напряжения начинается переходной процесс преобразования разности индуктивности пле датчика в и myльcный сигнал , амплитуда которого пропорциональна

8 - (L - L,)/(L2 + L,),

где L. и L - индуктивности соответственно верхнего и нижнего плеч датчика.

При этом происходит накопление энергии в трансформаторе 2.

Для устранения влияния паразитного выброса на дальнейшее преобразование временной селектор 8 закрывает вход усилителя 9 на время, когда воз можно появление паразитного выброса. Дпя этого на выходе блока 20 формируется управляющий импульс, как. конъюнкция сигнала с второго выхода блока 17 управления и сигнала с вы- хода блока 15. Закрывается селектор 8 по заднему фронту импульса, формируемого триггером 15. Напряжение V поступает на неинвертирующий вход усилителя 9 и заряжает конденсатор 11 через диод 10 до амплитудного значения сигнала Ug,,, . При уменьшении Ugy конденсатор 11 остается заряженным до амплитудного значения, так как напряжение с конденсатора по цепи обратной связи подается на инвертирующий вход усилителя 9. Операционный усилитель при этом переходит из области положительного насыщения в область отрицательного насыщения и запирает диод 10. Поэтому заряд на конденсаторе 11 остается практически неизменным в течении времени, необходимого для преобразования амплитуды сигнала в цифровой код. Напряжение, снимаемое с конденсатора 11, является выходным сигналом преобразователя и при необходимости преобразуется в цифровой код.

Когда усилитель 9 переходит в область отрицательного насьпцения, то выходное напряжение с усилителя 9 подается на формирователь 14. Сигнал с выхода формирователя возвращает триггер 15 в нулевое состояние. При этом выходной сигнал блока 19 совпадений размыкает пару аналоговых ключей 3. Одновременно замыкается ключ 6. Начинается процесс рассеива- ния энергии, накопленной в трансформаторе 2. Последовательно с ключом 6 включен резистор 5, сопротивление которого

R -0,5р,

где р

1 -|ь,р /С ,

Р

С и L,p - собственн1)1е емкость и

индуктивность дифференцирующего трансформатора 2, г - сопротивление выходной обмотки трансформатора 2. Б критическом режиме выходное напряжение (при условии р 7 г) равно

ивь, с и(1 ) - - ,

.1-1

где об

2L

2RC 2RC

Ug - значение U ej,|y в момент t,

I - ток через выходную обмотку трансформатора 2.

Временной селектор 8 пропускает на вход операционного усилителя 9 максимум сигнала и.с прилегающе й областью.

Формирователь 14 формирует на своем выходе короткий импульс по отрицательному периоду на входе. Форм.ула изобретения

Многоканальный цреобразователь параметров индуктивных датчиков в импульсный сигнал, содержащий клеммы для подключения дифференциальных индуктивных датчиков, соединенных с первичной обмоткой дифференцирующего трансформатора через блок аналоговых ключей, ключ, один из выводов которого соединен с одним выводом выходной обмотки дифференцирующего трансформатора, оба вывода которой соединены с дифференциальным входом буферного усилителя, выход которого соединен через временной селектор с амплитудным детектором, источник постоянного напряжения, соединенный со средним выводом индуктивных датчиков через одну из клемм, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с

.

входом блока управления, первый выход блока соединен с управляющим входом амплитудного детектора и входом распределителя, выходы которого соединены с входами блока совпадения, выходы которого соединены с управляющими входами блока аналоговых ключей, отличающийся тем, что,с целью повышения быстродействия за счет снижения уровня запасаемой энергии в индуктивности дифференцирующего трансформатора и обеспечения оптимального режима рассеивания энергии

513073916

после завершения процесса преобрази-вход установки которого подключен к

вания, в него введены резистор,первому выходу блока управления, а

триггер, формирователь и блок логичес-выход триггера соединен с управляющим

кого умножения, причем один вывод ре-входом ключа, с вторым входом блока

зистора соединен с другим выводомgсовпадений и с одним из входов блока

ключа, а другой вывод - с другим вы-логического умножения, второй вход

водом дифференцирующего трансформа-которого соединен с вторым выходом

тора, дополнительный выход амплитуд-блока управления, а выход блока логиного детектора через формировательческого умножения соединен с управсоединен с входом сброса триггера, Юляющим входом временного селектора.

Изобретение относи гся к электроизмерительной технике. Введение в многоканальный преобразователь параметров индуктивных датчиков в импульсный сигнал резистора 5, триггера 15, формирователя 14, 20 логического умножения и новых электрических связей между функциональными элемей- тами повышает его быстродействие за счет снижения уровня запасаемой энергии в индуктивности дифференцирующего трансформатора и обеспечения оптимального режима рассеивания энергии пос ле завершения процесса преобразования. 1 ил. 9 (Л