Корреляционный измеритель скорости проскальзывания Советский патент 1984 года по МПК G01P3/64 

Изобретение относится к приборостроению и может быть исгюл1 зовано для измерения скорости проскальзывания колеса относительно поверхнос ти, с которой оно фрикционно сцеплено. Известно устройство для измерени скорости проскальзывания, которое используется только для измерения скорости проскальзывания магнитной ленты относительно тонвала в магнит фонах и требует для производства измерений записи на магнитную ленту специального сигнала. Кроме того, в этом измерителе на точность измерения влияют растяжение и детонация магнитной ленты 11Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является корреляционный измеритель скорости, содержащий два усилителя-ограничите ля входных сигналов, выход первого из которых соединен с информационным входом регистра сдвига, два трехвхо довых блока логического умножения, входы первого из которых соединены с прямыми выходами второго усилител ограничителя, регистра сдвига и одной из предоконечных ячеек регистра, первый вход второго блока логического умножения соединен с инверсным выходом второго усилителя-ограничителя, второй и третий входы подключе ны соответственно к инверсному выхо ду регистра ик инверсному выходу ячейки регистра, прямой выход которой соединен с первым блоком логического у шожения, выходы этих блоков соединены с входами двух логических элементов ИЛИ, выходы которых подключены к входам интегратора соединенного с управляющим входом генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к синхронизирующи входам всех ячеек регистра f2}. Однако это устройство может измерять только линейную скорость объекта. Электронный генератор тактовых импульсов может перестраиваться по частоте в небольших пределах и зависимость частоты от величины управляющего напряжения недостаточно линейн Кроме того, устройство имеет нуле вой порядок астатизма следящей системы. Поэтому сигнал ошибки равен нулю и отсутствует аппаратурная погрешность измерения скорости только в том случае, когда линейная днижущегося объекта; создает такое транспортное запаздывание, которое соответствует номинальной частоте генератора тактовых импульсов, т.-е. линейная скорость объекта может быть измерена без ошибки только в одной точке на шкале скоростей. Все остальные значения (а следовательно, и пройденного пути) измеряются с ошибкой. Цель изобретения - измерение скорости проскальзывания колес относительно поверхности ,,с которой оно фрикционно сцеплено. Поставленная цель достигается тем, что в корреляционный измеритель скорости проскальзывания, содержащий два усилителя-ограничителя, выход первого из которых соединен с информационным входом регистра сдвига, два трехвходовых блока логического умножения, входы первого из которых подключены к прямым выходам второго усилителя-ограничителями, регистра сдвига и одной из предоконечных ячеек регистра, первый вход второго блока логического умножения соединен с инверсным выходом второго усилителя-ограничителя, второй и третий входы подключены соответственно к инверсному выходу регистра сдвига и к инверсному выходу той же предоконечной ячейки регистра, выходы блоков логического умножения через две ячейки ИЛИ соединены с входами интегратора, и генератор, введен усилитель-формирователь импульсов, а генератор импульсов выполнен в виде электромеханического генератора, . который жестко, без проскальзывания сцеплен с колесом, причем выход генераторы через усилитель-формирователь импульсов подключен к синхрони зирующим входам ячеек регистра сдвига. Усилители-ограничители преобразуют входные сигналы произвольной формы в сигнум-сигналы (т.е. клиппируютслучайные входные сигналы). Сдвигающий регистр служит для задержки сигнум-сигнала, поступающего на его вход с прямого выхода первого усилителя-ограничителя. Два трехвходовых блока логического умножения, входы первого из которых соединены с входами второго усилителя-ограничителя, регистра сдвига и одной ич предоконечных ячеек регистр., 1и; ый нхо.ч 3 второго блока логического умножения соединен с инверсным выходом второго усилителя-ограничителя, второй и третий входы подключены соответственно к инверсному выходу регистра и к инверсному выходу ячейки регистра, прямой выход которой соединен с первым блоком логического умножения выходы этих блоков соединены с входами двух логических элементов ИЛИ. Блоки логического умножения устанавливают логическую равнозначность между сигнум-сигналами, поступающими на их входы, и вырабатывают импульсы при совпадении знаков сигнум-сигналов, поступающие на вход элементов ИЛИ. Элементы ИЛИ выполняют собира тельную функцию. Выходы элементов ИЛИ подключены к входам интегнатора. Интегратор служит для формирования знаковых корреляционных функций из сигналов, поступающих на его вход и для вычитания этих функций друг из друга (так как выполнен по дифференциальной схеме), благодаря чему имеет дискриминаторную характерис тику. С выхода интегратора снимается напряжение, величина которого пропорциональна скорости проскальзывания. Генератор тактовых импульсов соединен с входом усилителя:: формирователя импульсо выход которого подведен к синхронизирующим входам всех ячеек регистра. Генератор тактовых импульсов служит для генерирования тактовых (продвигающих) импульсов. Усилитель формирователь усиливает и улучшает форму этих импульсов. На чертеже представлена схема ко реляционного измерителя скорости пр скальзывания. Корреляционный измеритель скорости проскальзывания содержит усилители-ограничители 1 и 2, сдвигающий регистр 3, блоки 4 и 5 логического умножения, логические элементы И 6-9, логические элементы ИЛИ 10. и 11, интегратор 12, усилитель-форм рователь 13 импульсоэ, электромехан ческий генератор 14 тактовых импуль сов. Корреляционный измеритель скорости проскальзывания работает следующим образом. 94 На входы иэмеритечя скорости проскальзывания поступают случайные сигналы x(t) и x(t+t) с относительн1)1м временным сдвигом t , равным транспортному запаздыванию. Усилителиограничители преобразуют эти сигналы в сигнум-сигналы, соответствующие на прямых выходах положительной полярности входных сигналов, и отрицательной полярности входных сигналов на инверсных. С выхода усилителя-ограничителя 1 сигнум-сигналы поступают на вход регистра 3 сдвига, где эти сигналы задерживаются на время Tj , определяемое числом триггерных ячеек регистра и частотой следования тактовых импульсов. На входы элемента И 6 подаются импульсы с прямых выходов сдвигающего регистра 3 и усилителя-ограничителя 2, а на выходы элемента И 8 импульсы с инверсных выходов тех же элементов схемы. При совпадении соответствующих импульсов во времени на выходе соответствующих элементов И 6 и 8 появляются импульсные напряжения. Эти напряжения поступают на входы элемент ИЛИ 10 и с его выхода на входы интегратора. На интеграторе формируется напряжение, соответствующее знаковой корреляционной функции входных сигналов. Точно так же с помощью элементов И 7 и 9, ИЛИ 11 и интегратора 12 формируется значение корреляционной функции входных сигналов с той лишь разницей, что задержанные сигналы, участвующие в ее формировании, снимаются не с выхода сдвигающего регистра, с а его части. Интегратор 12 выполнен по дифференциальной схеме, т.е. он производит не только усреднение сигналов, поступающих с выходов элементов 10 и 11, но и их вычитание. Поэтому характеристика интегратора 12 имеет вид . дискриминаторной кривой. В качестве бесконтактного генератора 14 тактовых импульсов могут быть использованы ферромагнитный диск с нанесенными на него магнитными метками, насаженньй на одну ось с колесом, и считывающая магнитная .головка. Вместое ферритового диска может быть применен любой другой (непрозрачный) диск с отверстиями, а вместо считывающей магнитной головки - осветитель и фотоэлеSмеит. Могут использоваться и други типы генераторов, например, в виде динамомашины переменного тока или магнето. В качестве генератора 14 могут быть использованы простые контакты замыкаемые (или размыкаемые) кулачками, установленными на оси колеса магнето., а также тяговый электродви гатель локомотива. В последнем случае роль тактовых импульсов выполняют переходные напряжения коллектора электродвигателя. Частота следования импульсов на выходе генрратора тактовых импульсов прямо пропорциональна скорости вращения колеса. Эти импульсы усили ваются и преобразуются усилителемформирователем, а затем используются для управления регистром сдвига На какой-то средней скорости объекта (при отсутствии ускорения и проскальзывания) производится калибровка устройства. Изменением рас стояния (мерной базы) между датчика сигналов x(t) и x(t+ добиваются, чтобы напряжение U на выходе инте гратора было равно нулю. После этог Up О на любой скорости объекта при Отсутствий проскальзывания его колес относительно поверхности, по которой они движутся. Действительно с ростом скорости уменьшается транс 9 портное запаздывание Г сигнала x(t-br) относительно сигнала x(t) и соответственно уменьа1ается задержка uj сигнала на сдвигающем регистре, так как частота следования тактовых импульсов увеличивается пропорционально росту скорости и выполняется равенство ТJ t. Но стоит только появиться проскальзыванию, как изменится частота тактовых импульсов, а также время задержки сигнала в сдвигающем регистре и Tj Т. На выходе интегратора появится напряжение U т 0. Поскольку интегратор имеет дискриминаторную характеристику, величина напряжения Uff пропорциональна скорости проскальзывания, а его знак указьгоает на то, при каких обстоятельствах возникло проскальзывание: при торможении U имеет один знак, при наборе скорости объектом противоположный. Предлагаемое устройство отличаетI . ся тем,что его генератор тактовых импульсов мбжет перестраиваться по частоте в очень широких пределах, причем частота следования вырабатываемых им импульсов во всем диапазоне перестройки связана абсолютно линейной зависимостью со скоростью объекта и напряжение Up, на выходе интегратора не содержит систематиче,ской ошибки (если нет проскальзывания, то на любых скоростях U г, 0) .

КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЯ, содержащи два усилителя-ограничителя, выход первого из которых соединен с инфор мациЬнным йходом регистра сдвига, два трехвходовых блока логического умножения, входы первого из которых подключены к прямым выходам второго усилителя-ограничителя, регистра сдвига и одной из предоконечных яче регистра, первый вход второго блока логического умножения соединен с инверсным выходом второго усилителяограничителя, второй и третий входы подключены соответственно к инверс-, ному выходу регистра сдвига и к инверсному выходу той же предконечной ячейки регистра, выходы блоков логического умножения через две ячейки РШИ соединены с входами интегратора, и генератор, отличающийся тем, что, с целью измерения скорости проскальзывания колеса относительно поверхности, с которой оно фрикционно цеплено, в измеритель введен усилитель-формирователь импульсов, а генератор выполнен в виде электромеханического генератора, который жестко без проскальзывания сцеплен с колесом, причем выход генератора через усилитель-фор- мирователь импульсов подключен к синхронизирующим входам ячеек регистра сдвига. 00 со со