Измеритель приращения скорости Советский патент 1985 года по МПК G01P15/08 

Изобретение относится к±ехнике измерения неэлектрических величин и может быть использовано для измерения ускорений и приращений скоростей.

Известен акселерометр, содержащий измерительно-преобразовательную головку, триггер,пять элементов И, элемент ИЛИ, схему задержки, два двоичных счетчика, схему переноса прямого и обратного кода

С1.

Недостатком устройства является невозможность работы на одноканальное егистриру-ющее устройство по принципу опрос-считывание одного раз ряда информации, так как устройство выдает на выходе только параллельный двоичный код, а вследствие этого невозможность считывания инф.ормации в режиме временного уплотнения. Кроме того, устройство,не может работать с аналоговым датчиком и имеет ограниченные функциональные возможности. 1

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и функциональному назначению является цифровой интегрирующий акселерометр, содержащий чувствительный элемент, первый,второй,третий ключи,стабилизированный источник тока,первый и Ъторой генераторы, усилитель, триггер Шмитта, триггер и реверсивный счетчик, входы Ч которого соединены с выходами триггера и входом третьего ключа, йыход которого включен в обратную связь чувствительного элемента, а второй вход подключен к выходу стабилизированного источника тока, выход чувствительного элемента подключен к усилителю, второй вход которого через вход первого генератора соединен с емкостным преобразователем неравновесия чувствительного элемента, выход усилителя через триггер Шмитта подключен к первым входам первого и второго ключей, вторые входы KOTOjxJX вместе с выходом второго генератора подключен к счетному входу реверсивного счетчика,выходы первого и второго ключей подсоединены к триггеру И.

Недостатком извес5 ного устройства является невозможность работы га одноканальные регистрирующие устройства с малым временем открытия канала по принципу опрос-считывание одного разряда информации, так как устройство выдает на выходе только параллельный двоичный код, а вследствие этого невозможность считывания информации в режиме уплотнения.Крое того, устройство не несет инфорации о знаке ускорения или скороти, а, именно замедление или ускорение, а также не имеет синхронного управления для передачи информации в параллельный канал, что снжает точность воспроизведения измеряемой функции. Устройство не имее тактового обнуления за период автоколебаний реверсивного счетчика, что приводит к большим габаритам самого счетчика, так как он только накапливает сумму разностей тактовых импульсов периода автоколебаний. Устройство имеет также низкие функциональные возможности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства .

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель приращения скорости, содержащий чувствительный элемент, ключ, Источник стабилного тока, генератор, триггер,реверсивный счетчикj причем счетный вход реверсивного счетчика подключен к выходу генератора,д выход ключа подключен к цепи обратной свзи чувствительного элемента, выход источника стабильного тока подключен к первому входу ключа, введены схема формирования знака функции, выполненная на первом элементе И, схеме сравнения, счетчике, инверторе, первом триггере и первом элементе ИЛИ, регистр, мультиплексор, второй счетчик, устройство синхронзации, выполненное на делителе частоты с переменнЕлм коэффициентом деления, второй и третьем триггера и втором элементе И, формирователь импульсов переписи, второй элемент ИЛИ, пороговый элемент, 1вход которго подключен к выходу чувствительного элемента, а второй и первый выходы подключены соответственно к третьему и второму входам ключа, соединенного с первым входом первого элемента И, управляющим входом реверсивного счетчика и с входом формирователя импульсов переписи, выход которого подключен к R-входу реверсивного счетчика и через первый вход второго элемента И к вход записи регистра, а также к R-входу первого триггера, выход генератора подключен к второму входу первого элемента И, выход которого через счетчик подключен к первым входам схемы сравнения, выход которой соединен с третьим входом первого элемента И, а также через инвертор подключен к S входу первого триггера и к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу триггера, выход реверсивного счетчика через регист прдключен к информативным входам мультиплексора, входы управления которого подключены к выходам второго счетчика, R-вход которого

I соединен с R-входом третьего триггера и- со счетным входом, подключенным к выходу делителя частоты с переменным коэфиициентом деления, второго триггера, выход кото

рого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и далее через второй вход второго элемента И подключен к входу записи регистра соединенному со счетным входом тртьего триггера, выход которого подключен к R-входу второго триггера, счетный вход делителя частоты с переменным коэффициентом деления соединен со счетным входом второго счетчика;, первый вход второго элемента ИЛИ, счетный вход второго счетчика и входы управления делителя частоты с переменным коэффициентом деления являются соответственно первым, вторым и третьим входами устройства,а выходы элемента ИЛИ, мультиплексора и делителя частоты с переменным коэффициентом деления являются соответственно первым, вторым и третьим выходами устройства, вторые . схемы сравнения являются четвертым входом устройства.

Устройство может работать на цифровое регистрирующее устройство с выдачей информации параллельным кодом и на одноканальные регистрирующие устройства с очень малым временем открытия с выдачей информации в канал последовательным кодом, выдача каждого разряда которого производится поразрядно с каждый приходом опросного импульса, а также с выдачей информации в канал автоматически последовательным кодом от одного опросного импульса во временном уплотнении и, кроме того, с выдачей информации о знаке движения.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Измеритель приращения скорости содержит чувствительный элемент 1 пороговый элемент 2, источник 3 стабильного тока, ключ 4, генера тор 5, формирователь б импульсов переписи, элемент И 7, реверсивный счетчик 8, вторую схему И 9, счетчик 10, регистр 11, второй счетчик 12, схему 13 сравнения, мультиплексор 14, делитель 15 частоты с переменным коэффициентом деления, второй 16 и третий 17 триггеры, инвертор 18, первый триггер 19, первый 20 и второй 21 элементы ИЛИ, первый 22, второй 23, третий 24 и Четвертый 25 входы гервый 26, второй 27 и третий 28 выходы устройства.

Счетный вход реверсивного счетчика 8 подключен к цепи обратной . связи чувствительного элемента 1, выход источника 3стабильного тока подключен к первому ключу 4, вход

порогового элемента 2 подключен к выходу чувствительного элемента 1, а второй и первый выходы подключены соответственно к третьему входу ключа 4 и к второму входу ключа 4, соединенному с первым входом первого элемента И 7, с управляющим входом реверсивного счетчика 8 и входом формирователя 6 импульсов переписи, выход которого

5 подключен к R-входу счетчика Ю, к R-входу реверсивного счетчика 8 и через первый вход второго элемента И 9 - к входу записи С регистра 11, а также к R-входу первого триггера 19, выход генератора 5 подключей к второму входу первого элемента И 7, выход которого через счетчик 10 подключен к первым входам схемы -IJ сравнения, выход которой соединен с третьим входом первого элемента И 7, а также через инвертор 18 подключен к S-входу первого триггера 19 и к первому входу первого элемента ИЛИ-20, второй вход которого подключен к выходу первого тригера 19. Выход ре. версивного счетчика 8 через регистр 11 подключен к информативным входам мультиплексора 14, входы управления

5 которого подключены к выходам второго счетчика 12, R-вход которого соединен с Н-входом третьего триггера 17 и со счетн-ым входом, подключенным к выходу делителя 15 частоты с переQ менным коэффициентом деления, второго триггера 16, выход которого через второй вход второго элемента И 9 подключен к входу записи регистра 11, соединенному со счетным входом третьего триггера 17,выход которого подключен к R-входу второго триггера 16. Счетный вход делителя 15 частоты с переменным коэффициентом деления соединен со счетным входом второго счетчика 12.Первый вход второго элемента ИЛИ 21, счетный вход второго счетчика 12 и вход управления делителя 15 частоты с переменньм коэффициентом деления являются соответственно первым 22,

5 вторым 23 и третьим 24 входами устройства, а выходы элемента ИЛИ 20, мультиплексора 14 и делителя 15 частоты с переменным коэффициентом деления являются соответственно первым 26, вторым 27 и третьим 28 выходами устройства, вторые входы 25 схемы 13 сравнения являются четвертым входом устройства.

Работа устройства заключается

5 в следующем.

В исходном состоянии после обнуления всей схемы входное воздействие отсутствует, чувствительный элемент 1 находится в режиме автоколебаний со скважностью Q 2, что определяется неустойчивым состоянием системы, состоящей из чувствительного элемента 1, порогового элемента 2, ключа 4 и источника 3 стабильного тока. На выходе реверсивного счетчика 8 информация отсутствует.

Пороговый элемент 2 может быть выполнен на двух компараторах. Ключ 4 представляет собой электронный ключ выполненный на четырех или двух транзисторах, и предназначен для изменения направления тока в цепи обратной связи чувствительного элемента 1 в зависимости от включенного компаратора, входящего в состав порогового элемента 2.

Информация на первом, втором, третьем и четвертом входах отсутствует, выходная информация также отсутствует.

При наличии входного воздействия с первого выхода порогового элемента 2 снимаются широтно-импульсные модулированные сигналы с постоянным периодом следования, что определяется порогом срабатывания порогового элемента 2 и током стабильного источника 3 через ключ 4 в цепи обратной связи чувствительного элемента 1, а также разным временем прохождения одного и того же пути маятником чувствительного элемента 1 при совпадении направления хода с направлением воздействия и при несовпадении направления хода маятника с направлением входного воздействия.

Широтно-импульсные моделированные сигналы поступают на вход управления реверсивного счетчика 8, а на его счетный вход поступает импульсная последовательность с генератора 5. Реверсивный счетчик накапливает разность импульсов генератора 5,прошедших на его счетный вход ± | за период автоколебаний. Накопленная разница пропорциональна значению ускорения за период автоколебаний. Разница импульсов генератора 5 в реверсивном счетчике 8 накапливается за счёт суммирования импульров генератора 5 во время действия длительности импульса по управляющему входу реверсивного счетчика 8 и вычитания из полученной суммы импульсов генератора 5 при воздействии паузы на управляющий вход реверсивного счетчика 8 за период автоколебаний.

После каждого периода автоколебаний реверсивный счетчик обнуляется с формирователя б импульсов переписи, а информация с него переписывается в регистр 11 по каждому сигналу с формирователя б импульсов переписи при наличии логической единицы на первом входе 22 устройства. Этим обеспечивается невозможность опроса реверсивного счетчика 8 в момент его счета, так как опрашивается только регистр 11, а это значительно повышает достоверность снимаемой информации, так как

в момент счета реверсивного счетчика 8 она не соответствует измеряемой величине.

В данном случае описан режим

параллельного съема информации на многоканальное регистрирующее устройство.

В режиме мультиплексирования выходной информации и временного уплот нения на первом входе 22 устройства .должен присутствовать логический ноль. На третьем входе 24 устройства устанавливается код, на единицу больший разрядности регистра 11. При поступлении сигналов Опрос на второй вход 23 устройства на выходе делителя частоты с переменным коэффициентом деления выделяется им-пульс, номер которого соответствует

установленному коэффициенту деления. Этот импульс будет являться меткой начала слова на третьем выходе 28 устройства. Тот же импульс возводит в единичное состояние второй триггер 16 и разрешает перепись по сигналу с формирователя 6 импульсов переписи через второй элемент И 9 информации с формирователя 6 импульса переписи, это разрешение через третий триггер 17 снимается и информация на регистре стоит неизменно до прихода следукщего импульса с делителя 15 частоты с переменным коэффициентом деления 15,

Импульсами, поступающими на второй вход 23 устройства, информация с регистра 11 через мультиплексор 14 считывается на второй выход 27 устройства последовательным кодом. После окончания считывания информации в канал поразрядно с час.тотой импульсов опроса, поступающих на второй вход 23 устройства, процесс повторяется. Перепись информации в регистр 11 в данном режиме производится не с каждым тактом автоколебаний, а с каждым импульсом, выделенным делителем 15 частоты с переменным коэффициентом деления, а перепись их на второй выход 27

0 устройства в паузе между импульсами, вышедшими с делителя 15 частоты с переменным коэффициентом деления - опросными импульсами. Кз этого условия выбирается коэффициент деления делителя 15 частоты

с переменным коэффициентом делени9г которых на едиицу больше разрядности регистра 11..

В режиме мультиплексирования с временным уплотнением подается кратковременно единичный уровень на второй вход 22 устройства, чем , производится перепись информации из реверсивного счетчика 8 в регистр 11, а на второй вход 23 устсойства подается высокая частота которой информация из регистра через мультиплексор списывается на второй выход 27 .устройства (схема устройства синхронизации в данном случае на работу устройства не влияет) Информация о знаке движения формируется схемой формирования знака функции. Для этого на вторых входах схемы сравнения (четвертом входе 25 устройства) устанавливается код, равный количеству импульсов генератора 5 на единицу больше, чем количество импульсов заполнения длительности импульса при .скважности автоколебаний, равной двум. При отрицательном широтно-импульсном модулированном сигнале (скважности больше двух) срабатывание схемы 13 сравнения не происходит и триггер 19 не возводится в единичное состояние, информация на первом выходе 26 устройства отсутствует, что соответствует, например,замедлению. При скважности автоколебаний меньше двух срабатываетсхема 13 сравнения и взводится триггер 19, следовательно, на первом выходе 26 устройства появляется информация, например ускорение. При отсутствии движения - скважности автоколебаний, равной двум, информация ,на первом выходе 26 устройства также отсутствует, но в данном случае отсутствует и информация на втором .выходе 27 устройства, что в совокупности соответствует информации об отсутствии движения объекта.

Введение в известное устройство новых элементов и совокупгтости их связей позволило расширить функциональные возможности предлагаемого устройства путем обеспечения возможности выполнения .дополнительно двух новых функций при неизменном количестве оборудования и увеличить точность измерения входной величины исключением возможности опроса устройства в момент счета реверсивного ,счетчика.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ПРИРАЩЕНИЯ СКО РОСТИ автоколебательного типа, содержащий ключ, источник стабильного тока, генератор, триггер, ревесивный счетчик, причем счетный вход реверсивного счетчика подключен к выходу генератора, а выкод ключа подключен к цепи с братной связи чувствительного элемента, выход источника стабильного тока подключен к первому входу ключа, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены схема формирования знака функции, выполненная на первом элементе И, схеме сравнения, счетчике, инверторе, первом триггере и первом счетчике ИЛИ, регистр, мультиплексор, второй счетчик, устройство синхронизации, выполненное на делителе частоты с переменньгм коэффициентом деления, втором, и третьем триггерах и втором элементе И, формирователь импульсов переписи, второй элемент ИЛИ, пороговый элемент, вход которого подключен к выходу чувствительного элемента, а второй и первый выходы подключены соответственно к третьему и второму входам ключа, соединенного с первым входом первого элемента И, с управляющим входом реверсивного счетчика и, с входом формирователя км-цульсов переписи, выход которого подключен к R-входу счетчика, к R-входу реверсивного счетчика и через первый вход второго элемента И к входу записи регистра,а также к R-входу первого триггера,выход генератора подключен к второму входу первого элемента И, выход которого через счетчик подключен к первым входам схемы сравнения, выход которой соединен с третьим входом первого элемента И, а также через инвертор подключен к Б-входу первого триггера и к первому входу первого элемента ИЛИ,, второй вход которого подключен к выходу триггера, выход реверсивного счетчика через регистр подключен к информативным входам о чт мультиплексора, входы управления которого подключены к выходам второго счетчика, R-вход которого соединен с R-входом третьего триггера и со счетным вход ом,подключенным к выходу делителя частоты с переменным коэффициентом деления, второго триггера, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и далее через второй вход второго элемента И подключен к входу записи регистра, соединенному со счетным входом третьего триггера, выход которого подключен к R-входу второго триггера, ЕХ) счетный вход делителя частоты с переменным коэффициентом деления сое4:: динен со счетным входом второго счетчика , первый вход второго элемента ИЛИ, счетный вход второго счетчика и входы управления делителя частоты с переменным коэффициентом деления являются соответс-рвенно первым,вторым и третьим входами устройства, а выходы элемента ИЛИ, мультиплексора и делителя частоты с переменным коэффициентом деления являются соответственно первым, ВТОЕЖЛМ и третьим выходами устройства,.вторые входы схемы сравнения являются чет- . вертым входом устройства.