Сенсорное устройство

(5)5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(71) Московский институт химического машиностроения(56) Авторское свидетельство СССР Гч 1200411, кл, Н 03 К 17/945, 1983.Воддеп А, А бе 1 ессог аког аооглатеб 1.Р реггпттчсу гпеазогеаепсз - " ЕЕЕ Югапз". Е 1 ест. 1 пзца, 1978, Е 1 - ЕЗ, М 1, 57-58.(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах ввода и вывода информации, а также в устройствах контроля качества материалов. Целью изобретения является повыщение чувствительности устройства, достигаемое за счет введения в него последовательно соединенных разделительного блока 3 и компаратора 4, выход которого подключен к измерительному блоку 5, состоящему из последовательно соединенных фильтра 6 низких частот и индикатора 7. Вход разделительного блока 3 подключен к выходу преобразовательного блока 2, вход которого подключен к блоку 1 выработки сигнала, выполненному в виде несимметричного мультивибратора. Блок 1 выработки сигнала содержит генератор высокочастотных колебаний, выпрямитель с закрытым входом, ключ, фильтр высокой частоты. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано в устройствах контроля качества материалов иввода вывода информации,Цель изобретения - повышение чувствительности устройства за счет введения внего последовательно соединенных разделительного блока и компаратора, а такжевыполнения блока выработки сигнала в виде несимметричного мультивибратора.На фиг, 1 приведена структурная схемасенсорного устройства; на фиг. 2 - сигналыв различных точках устройства; на фиг, 3 -блок-схема блока выработки сигнала; нафиг, 4 - сигналы в различных точках устройства при использовании в нем блока выработки сигнала по и, 2 формулы изобретения.Сенсорное устройство (фиг, 1) содержитпоследовательно соединенные блок 1 выработки сигнала, преобразовательный блок 2,разделительный блок 3, компаратор 4 и измерительный блок 5, состоящий из последовательно соединенных фильтра б низкихчастот и индикатора 7, Блок 1 выработкисигнала содержит генератор 8 высокочастотных колебаний, подключенный черезвыпрямитель 9 с закрытым входом и первому входу ключа 10, второй вход которогоподключен к выходу генератора 11 низкочастотных колебаний, а выход ключа 10 - кфильтру 12 выоокой частоты.Блок 1 выработки сигнала вырабатывает несимметричный периодический сигнал(фиг. 2), содержащий неодинаковые разнополярные относительно среднего за периодзначения напряжения импульсы. Преобразовательный блок 2 в зависимости от изменения свойств контролируемой средыизменяет свою передаточную функцию, т.е.амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики.Разделительный блок 3 не пропускаетпостоянную составляющую сигнала от преобразовательного блока 2 и формирует сигнал Оф (фиг. 2).Компаратор 4 формирует из произвольных по форме импульсов выбранной полярности строго прямоугольные импульсы спостоянной амплитудой. Например, сигналс компаратора 4 Ок = Оо, где Оо - некотороепостоянное значение, при ОфО, и О = Опри Оф О,Измерительный блок 5 служит для определения длительности импульса г выбранной полярности и в простейшем случаесодержит низкочастотный фильтр и стрелочный индикатор, Низкочас"отный фильтр .формирует среднее значение импульсногосигнала от компаратора 4, равное - Оо, гдеТ 5 10 15 20 25 30 35 ао 45 50 55 Т - период сигнала, и пропорциональное длительности г.Сенсорное устройство работает следующим образом,Допустим, что несимметричный сигнал Ог с блока 1 имеет вид, представленный на фиг, 2. Этот сигнал имеет длительность положительного импульса т 1 и козффициент71 1заполнения - = - .Т 3Если преобразовательный блок 2 имеет динамические свойства инерционного звена, то он будет сглаживать сигнал от блока 1. В результате на выходе разделительного блока 3 появится знакопеременный сигнал Оф(фиг,2), у которогодлительность положительного полупериода увеличится в станет равной т 2 . Чем больше будет постоянная времени у передаточной функции преобразовательного блока 2, тем больше будет интервал времени т 2 . В данном.случае при изменении сглаживающих свойств преобразовательного блока 2 интервал времени1 1г 2 может изменяться от - Т до - Т, В общем3 2случае, например, если преобразовательный блок 2 имеет дифференцирующие свойства, то время т 2 может стать больше - Т.1 2 Компаратор 4 преобразует сигнал Оф в сигнал Ок прямоугольной формы (фиг, 2) с постоянной амплитудой Оо. Измерительный блоко 5 сглаживает импульсы сигнала Ок и дает показания, пропорциональные 72.Стабильность данного сенсорного устройства обусловлена тем, что ни амплитуда сигнала Ог, ни коэффициент передачи усилителя, входящего в состав преобразовательного блока 2, не влияют на длительность импульса т 2 . Действительно, например, если амплитуда сигнала Ог увеличится в два раза, то амплитуды положительных и отрицательных импульсов сигнала Оф также увеличатся в двэ раза, но точки пересечения кривой Оф оси времени 1 сохраняется неизменными,Генератор 8 высокочастотных колебаний (фиг. 3) вырабатывает синусоидальный сигнал с амплитудой О (фиг. 4). Выпрямитель 9 с закрытым входом содержит конденсатор и диод, Этот выпрямитель 9 при подаче на его вход синусоидального сигнала формирует на выходе такой же синусоидальный сигнал, но смещенный с область положительных значений на величину Оо, Таким образом, на выходе выпрямителя 9 образуется однополярный сигнал. Ключ 10 замыкается в периоды, когда генератор 11 низкочастотных колебаний, вырабатывающий знакопеременный прямоугольный сигнал, формирует положительный полупериод. Фильтр 12 высокой частоты не пропускает через себя постоянную составляющую сигнала и устанавливается в тех случаях, когда преобразовательный блок 2 является нелинейным элементом или тогда, когда на преобразовательный блок 2 нежелательно подавать постоянное напряжение.При работе блока 1 выработки сигнала в те полупериоды низкочастотных колебаний, когда ключ 10 закрыт, на его выходе .сигнал равен нулю, а в те полупериоды, когда ключ 10 открыт, сигнал представляет собой положительные импульсы, амплитуда которых равна размаху синусоидальных колебаний. Поскольку фильтр 12 высокой частоты устраняет постоянную составляющую из сигнала на выходе ключа 10, то на выходе фильтра 12 образуется знакопеременный сигнал Ог (фиг, 4). Суммарная длительность отрицательных импульсов сигнала Ог эа период колебаний Т равна Т/2 + 2 а, где а - ширина отрицательного импульса, образованного вершиной синусоиды.При прохождении данного несимметричного сигнала через преобразовательный блок 2, имеющий неравномерную частотную характеристику, сигнал изменится. Если блок 2 хорошо пропускает низкочастотный сигнал и плохо - высокочастотный; то на выходе преобразовательного блока 2 получится сигнал О 1(фиг. 4) с уменьшенной амплитудой высокочастотного . синусоидального сигнала. У этого сигнала в отрицательную область выходят только узкие части синусоида шириной в (ва). Поэтому общая продолжительность отрицательТных импульсов будет равна ( - + 2 Ь), что2меньше общей продолжительности отрицательных импульсов с генератора несимметричного сигнала блока 1. При очень плохом прохождении высокой частоты через цепь преобразовательного блока 2 у сигнала с его выхода Оп 2 (фиг, 4) отрицательные импульсы, обусловленные синусоидальным сигналом, станут очень узкими,Повышение чувствительности устройства с использованием описанного генерато 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ра несимметричного сигнала блока 1 связано с тем, что если устройство работает при амплитуде синусоидального сигнала с преобразовательного блока 2 немного больше ОА/2 (т.е. больше амплитуды прямоугольного сигнала), то небольшие приращения амплитуды синусоидального сигнала очень резко изменяют длительность отрицательных импульсов, образуемых отрезками синусоид. Это связано с тем, что вблизи экстремумов синусоида имеет очень пологие участки. Кроме того, повышение чувствительности связано с тем, что описанный генератор блока 1 вырабатывает сигнал, у которого две гармонические составляющие, имеющие максимальные амплитуды, могут значительно отличаться друг от друга, и они проходят через преобразовательный блок 2 с разными коэффициентами передачи,Ф о р мул а и з обре тен и я 1. Сенсорное устройство, содержащее измерительный блок, состоящий из последовательно соединенных фильтра низких частот и индикатора, и последовательно соединенные блок выработки сигнала и преобразовательный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введены последовательно соединенные разделительный блок и компаратор, причем вход разделительного блока подключен к выходу преобразовательного блока, выход.компаратора подключен к входу измерительного блока, а блок выработки сигнала выполнен в виде несимметричного мультивибратора. 2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок выработки сигнала содержит генератор низкочастотных колебаний, выпрямитель с закрытым входом, ключ, высокочастотный синусоидальный генератор и фильтр высокой частоты, причем выход высокочастотного синусоидального генератора подключен через выпрямитель с закрытым входом к первому входу ключа, к второму входу ключа подключен выход генератора низкочастотных колебаний, а выход ключа подключен к входу фильтра высокой частоты.1718378 ставитель А.Бреславецхред М.Моргентал Корректор М.Максимишине едактор В.Данк роизводственно-издательский комбинат "Патент", г; Ужгород, ул. Гагарина, 10 аказ 890 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитетапо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5