RU2521761C1 - Цифровой измерительный преобразователь индуктивного типа с повышенным быстродействием - Google Patents
Цифровой измерительный преобразователь индуктивного типа с повышенным быстродействием Download PDFInfo
- Publication number
- RU2521761C1 RU2521761C1 RU2012154616/28A RU2012154616A RU2521761C1 RU 2521761 C1 RU2521761 C1 RU 2521761C1 RU 2012154616/28 A RU2012154616/28 A RU 2012154616/28A RU 2012154616 A RU2012154616 A RU 2012154616A RU 2521761 C1 RU2521761 C1 RU 2521761C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring
- inputs
- microcontroller
- digital
- converter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике. Цифровой измерительный преобразователь индуктивного типа, включающий в себя микроконтроллер, подключенный к блоку формирования импульсов, выход которого подключен к входам усилителей тока измерительного и опорного плеч преобразователя, выходы усилителей подключены к LC-контурам измерительного и опорного плеч преобразователя. При этом LC-контуры измерительного и опорного плеч преобразователя подключены к первым входам компараторов обоих плеч соответственно, вторые входы которых соединены с общей шиной, выходы компараторов подключены к цифровым входам микроконтроллера. Технический результат заключается в повышении быстродействия измерительного преобразователя. 2 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля технологических процессов, осуществляющих измерения механических и магнитных величин с помощью датчиков индуктивного типа.
В настоящее время промышленностью выпускается множество датчиков со встроенным микроконтроллером, которые называются «умными» датчиками (Джексон Р.Г. Новейшие датчики. - М.: Техносфера, 2007). В таких датчиках микроконтроллер в измерительной цепи обычно находится после блока предварительной аналоговой обработки сигнала и аналого-цифрового преобразователя. Он осуществляет линеаризацию передаточной функции, компенсирует влияние дестабилизирующих факторов и т.д. Наличие аналогового блока между первичным преобразователем и микроконтроллером может вызвать дополнительную погрешность измерений. Подключение микроконтроллера непосредственно к выходу первичного преобразователя и оцифровка сигнала на ранней стадии его обработки позволяет уменьшить погрешность аналогового блока или скомпенсировать ее, используя для этого цифровые методы.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа цифровой преобразователь параметров датчиков индуктивного типа (патент РФ №2421741, БИ №17, 2011). Данный преобразователь содержит блок формирования импульсов, выход которого подключен к входам усилителей тока измерительного и опорного плеч устройства, а выходы усилителей подключены к LC-контурам чувствительных элементов измерительного и опорного плеч и к входам первого и второго аналого-цифровых преобразователей микроконтроллера. Для преобразования частоты колебаний в выходной сигнал использован микроконтроллер, преобразующий переменное напряжение на LC-контуре чувствительного элемента в цифровой код, с последующим вычислением спектра и определением частоты основной гармоники.
Недостатком прототипа является то, что для формирования выборки из оцифрованных значений переменного напряжения и последующего вычисления его спектра необходимо произвести N аналого-цифровых преобразований напряжения (N - объем выборки), продолжительность которых составляет существенную часть от общего времени однократного измерения.
Технический результат заявляемого изобретения состоит в сокращении времени аналого-цифрового преобразования напряжения на LC-контуре чувствительного элемента и повышении быстродействия измерительного преобразователя.
Технический результат достигается тем, что, измерительный преобразователь содержит блок формирования импульсов; усилители тока измерительного и опорного плеч преобразователя, выходы которых подключены к чувствительным элементам измерительного и опорного плеч преобразователя; микроконтроллер, осуществляющий аналого-цифровое преобразование напряжения и вычисление частоты основной гармоники.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлены диаграммы напряжений и спектры сигналов, а на фиг.2 - структурная схема преобразователя. В отличие от прототипа напряжение U1 с LC-контура чувствительного элемента преобразователя (фиг.1а) поступает в микроконтроллер не непосредственно, а через компаратор, преобразующий колебательный процесс в LC-контуре в периодический цифровой сигнал U2 (фиг.1б), представляющий собой чередующиеся высокий и низкий логические уровни. Поступающие в микроконтроллер сигналы с обоих плеч преобразователя оцифровываются через равные промежутки времени путем опроса состояния соответствующих выводов микроконтроллера без участия встроенных в него аналого-цифровых преобразователей. Это существенно сокращает процедуру преобразования напряжения в цифровой код и формирования выборки из результатов аналого-цифрового преобразования. Сформированная таким образом выборка, элементы которой имеют только два значения - ноль или один, подвергается дискретному преобразованию Фурье и затем вычисляется частота основной гармоники, однозначно связанная с индуктивностью преобразователя. На фиг.1в изображена зависимость спектральной плотности S2 цифрового сигнала от частоты. Значения частот основных гармоник цифрового сигнала U2 и исходного сигнала U1, спектральная плотность S1 которого показана на фиг.1г, совпадают.
Блок формирования импульсов 1 реализован на микроконтроллере. Выход блока 1 подключен к входам усилителей 2 и 3 тока; выходы усилителей 2 и 3 тока подключены соответственно к LC-контурам чувствительных элементов 4 и 5, а также к входам компараторов 6 и 7; выходы компараторов 6 и 7 подключены к выводам микроконтроллера 8.
Заявляемое изобретение, как и прототип, использует одинаковый принцип действия, основанный на возбуждении кратковременным импульсом тока колебательных процессов в измерительном и опорном плечах устройства и преобразовании разности частот основных гармоник в выходной сигнал преобразователя. В отличие от прототипа LC-контуры измерительного и опорного плеч преобразователя подключают к первым входам компараторов 6 и 7 обоих плеч соответственно, вторые входы которых соединяют с общей шиной, выходы компараторов 6 и 7 подключают к выводам микроконтроллера 8, который, периодически опрашивая состояния этих выводов, преобразует напряжения с выходов обоих компараторов 6 и 7 в цифровой код, формирует выборку из оцифрованных таким образом значений и вычисляет частоты основных гармоник напряжений на LC-контурах измерительного и опорного плеч, однозначно связанные с параметрами преобразователя.
Преобразователь функционирует следующим образом. Электрический импульс с выхода блока 1 формирования импульсов, пройдя через усилитель 2 тока, возбуждает в измерительном плече преобразователя колебательный процесс, напряжение U1 которого представлено на фиг.1а, его частота зависит от индуктивности измерительной катушки преобразователя, изменяющейся под воздействием измеряемой физической величины. Такой же импульс с выхода усилителя 3 тока возбуждает в опорном плече преобразователя аналогичный колебательный процесс, частота которого фиксирована. Напряжение U1 подают на первый вход компаратора 6, второй вход которого подключат к общей шине, в результате на выходе компаратора 6 возникает напряжение U2, показанное на фиг.1б. Аналогичное по форме напряжение возникает на выходе компаратора 7. Напряжения с выходов компараторов 6 и 7 поступают на цифровые входы микроконтроллера 8, который, периодически опрашивая состояния этих выводов, преобразует цифровые сигналы с выходов компараторов в код и формирует две выборки из результатов преобразований для измерительного и опорного плеч преобразователя. Затем микроконтроллер производит Фурье-преобразование и вычисляет спектры цифрового сигнала (фиг.1в) для измерительного и опорного плеч преобразователя. После этого процесс преобразования измеряемой физической величины, начинающийся с генерации электрического импульса с выхода блока 1 формирования импульсов, повторяется.
Claims (1)
- Цифровой измерительный преобразователь индуктивного типа, включающий в себя микроконтроллер, подключенный к блоку формирования импульсов, выход которого подключен к входам усилителей тока измерительного и опорного плеч преобразователя, выходы усилителей подключены к LC-контурам измерительного и опорного плеч преобразователя, отличающийся тем, что LC-контуры измерительного и опорного плеч преобразователя подключены к первым входам компараторов обоих плеч соответственно, вторые входы которых соединены с общей шиной, выходы компараторов подключены к цифровым входам микроконтроллера.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012154616/28A RU2521761C1 (ru) | 2012-12-14 | 2012-12-14 | Цифровой измерительный преобразователь индуктивного типа с повышенным быстродействием |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012154616/28A RU2521761C1 (ru) | 2012-12-14 | 2012-12-14 | Цифровой измерительный преобразователь индуктивного типа с повышенным быстродействием |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012154616A RU2012154616A (ru) | 2014-06-20 |
RU2521761C1 true RU2521761C1 (ru) | 2014-07-10 |
Family
ID=51213786
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012154616/28A RU2521761C1 (ru) | 2012-12-14 | 2012-12-14 | Цифровой измерительный преобразователь индуктивного типа с повышенным быстродействием |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2521761C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5535142A (en) * | 1992-07-22 | 1996-07-09 | Mehnert; Walter | Circuit arrangement for an inductive position indicator |
RU2247401C1 (ru) * | 2004-03-23 | 2005-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Устройство для преобразования параметров индуктивных датчиков |
RU2339047C1 (ru) * | 2007-05-22 | 2008-11-20 | Институт радиотехники и электроники Российской Академии Наук | Устройство для преобразования параметров датчиков индуктивного типа |
-
2012
- 2012-12-14 RU RU2012154616/28A patent/RU2521761C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5535142A (en) * | 1992-07-22 | 1996-07-09 | Mehnert; Walter | Circuit arrangement for an inductive position indicator |
RU2247401C1 (ru) * | 2004-03-23 | 2005-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Устройство для преобразования параметров индуктивных датчиков |
RU2339047C1 (ru) * | 2007-05-22 | 2008-11-20 | Институт радиотехники и электроники Российской Академии Наук | Устройство для преобразования параметров датчиков индуктивного типа |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук по теме "Разработка и исследование быстродействующих измерительных преобразователей индуктивного типа для функциональной диагностики электрических машин". Урлапов, Олег Владимирович. Ульяновск. 2010. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012154616A (ru) | 2014-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9194688B2 (en) | Inductive proximity sensor | |
US9952065B2 (en) | Position sensor device to determine a position of a moving device | |
JP6554423B2 (ja) | Lvdtセンサ | |
US9214937B2 (en) | Inductive proximity sensor | |
CN106706171B (zh) | 基于频谱计算的多弦振弦式传感器的测量装置及测量方法 | |
CN102538655A (zh) | 导体膜的厚度的测量装置和测量导体膜的厚度的方法 | |
KR102019384B1 (ko) | 레졸버 관리 장치, 그것을 포함하는 레졸버 시스템 및 그것의 동작 방법 | |
CN108151643A (zh) | 一种基于振弦式传感器的动态数据测量方法及装置 | |
TWI481892B (zh) | 脈波雷達測距裝置及其測距演算法 | |
CN102175128A (zh) | 一种差动变压器式线位移传感器及其制造使用方法 | |
JP2011047666A (ja) | 交流インピーダンス測定システム | |
RU2521761C1 (ru) | Цифровой измерительный преобразователь индуктивного типа с повышенным быстродействием | |
RU2421741C1 (ru) | Цифровой преобразователь параметров датчиков индуктивного типа | |
CN109238117B (zh) | 一种用于非接触式位置传感器的信号处理电路及装置 | |
RU2339047C1 (ru) | Устройство для преобразования параметров датчиков индуктивного типа | |
JP7003339B2 (ja) | 測定補助装置、非接触電圧観測装置および非接触電圧観測システム | |
RU2363005C1 (ru) | Способ спектрального анализа полигармонических сигналов и устройство для его реализации | |
RU2507522C1 (ru) | Цифровой способ преобразования параметров индуктивных датчиков с использованием временной инверсии сигнала | |
CN102435234B (zh) | 一种基于简化的快速傅氏变换fft算法的涡街流量计 | |
CN103592513A (zh) | 电力信号谐波分析方法和装置 | |
RU2533756C1 (ru) | Устройство двухпараметрового контроля толщины электропроводных покрытий | |
CN101536551A (zh) | 装置的响应信号的谐波部分和非谐波部分的确定方法 | |
JP2017103662A5 (ru) | ||
JP2005214932A (ja) | 信号処理装置、この信号処理装置を用いた電圧測定装置及び電流測定装置 | |
CN204376868U (zh) | 一种电脉冲信号计数测量电路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141215 |