Устройство для измерения скорости движения Советский патент 1985 года по МПК G01P3/64 

Изобретение относится к области измерения параметров двиясения, в частности к приборам, измеряющим ин тервал времени прохождения мерного участка, по которому определяется скорость объекта. Целью изобретения является повышение информативности процесса измерения. Н4ФИГ.1 изображена блок-схема электронной части предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема оптической системы. Устройство содержит приемник излучения 1, формирователь импульсов 2, выход которого связан со счетным входом 3 двоичного счетчика 4, выход 5 которого соединен с входом 6 элемента ИЛИ 7, второй вход В эле мента ИЛИ подключен к выходу 9 п-ра рядного делителя частоты 10, осталь ные выходы двоичного счетчика 4 подключены к переклочателю 11, общи вывод которого связан с входом уста новки нуля 12 двоичного счетчика 4 входом 13 элемента ИЛИ 14, второй вход 15 которой через кнопку 16 связан с плюсом источника питания, выход 17 соединен с входом S предварительной установки 18 триггера 19, другой установочный вход 20 которого соединен с выходом 21 элемента ИЛИ 7, выход 22 триггера 19 соединен с выходом R установки нуля 23 п -разрядного делителя частоты 10, выход 24 триггера 19 связан со счетным входом 25 второго двоичного счетчика 26 и входом 27 элемента И 28, второй вход 29 которого связан с выходом генератора импульсов фиксированной час тоты 30 и входом 31 И -разрядного делителя частоты 10, выход 32 элемента И 28 связан с входом 33 последовательно-параллельного регистра 34, параллельный выход 35 которого соединен .с входом данных 36 оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 37, адресньв вход 38 которого соединен с выходом 39 второго двоичного счетчика 26, инверсный выход 40 ОЗУ 37 соединен с параллельным входом 41 после довательно-параллельного регистра 34, вход предварительной установки 42 которого соединен с выходом пер носа 43 последоваатель-параллельного регистра 34 и входом 44 элемента И 45, другой вход 46 которой соединен с выходом формирователя импульсов 2, а выход 47 этого элемента И 45 соединен с входом 48 десятичного счетчика 49, выход 60 которого через дешифратор 51 связан с цифровым индикатором 52. Установка на ноль последовательно-параллельного регистра 34, второго двоичного счетчика 26 и десятичного счетчика 49 производится .кнопкой 53. Оптическая система (фиг.2) включает излучатель 54, приемник излучения 1, измерительную линейку 55 с равномерно распределенными по всей длийе на базовое расстояние S щелями, перпендикулярными направлению движения. Измерительная линейка 55 прикрепляется к подвижной части объекта измерения, излучатель 54и приемник излучения 1 устанавливаются напротив друг друга с разных сторон измерительной линейки 55на высоте щелей. Устройство работает в два этапа. На первом этапе, при движении объекта измерения, происходит формирование интервала времени прохождения базового участка, преобразование интервала в пропорциональное количество импульсов, ввод полученных данных в оперативное запоминающее устройство. На втором этапе, после окончания движения, из ОЗУ извлекаются данные о времени прохождения базовых участков в инверсном коде и преобразуются в количество импульсов, пропорциональных скорости. При движении измерительной линейки 55 вместе с объектом измерения на выходе формирователя импульсов 2 появляется серия импульсов, по переднему фронту которых происходит изменение состояния двоичного счетчика 4. Линейные координаты точек траектории, в которых производятся отсчеты скорости, определяются положением переключателя 11 и могут быть определены по формуле где 1 - расстояние от начала движения объекта до точки отсчета, м; - порядковый номер отсчета; m - порядковый номер разряда двоичного счетчика 4, кото3

рый соединяется с общим выводом переключателя 11; S - базовое расстояние измерительной линейки 54, м.

При установке в состояние l разряда счетчика 4, который через переключатель 11 связан с входом 13 элемента ИЛИ 14, происходит сбро в О счетчика 4 и переключение триггера 19. При этом выход 24 устанавливается в 1, а выход 22 в О

При прохождении базового участка на вход 3 счетчика 4 поступает очередной импульс, при этом в состояние 1 устанавливается выход 5 двоичного счетчика 4 и через элемент ИЛИ 7 сбрасывает триггер 19 в первоначальное состояние. Таким образом, на выводах триггера 19 формируются импульсы, длительность которых равна интервалу времени прохождения базового участка, интервалы между импульсами равны времени прохождения участков, длина которых определяется по формуле (1)

При установке в состояние t выхода 24 триггера 19 на выходе 32 элемента И 28 появляется серия импульсов, следующая с частотой которую вырабатьшает генератор импульсов 30. Эти импульсы поступают на вход 33 последовательно-параллельного регистра 34, где они суммируются и преобразуются в параллельный код. При сбросе в О выхода 24 триггера 19 изменяется состояние второго двоичного счетчика 26, прекращется поступление импульсов на вход 33 последовательно-параллельного регистра 34. На вход адреса 38 ОЗУ 37 с выхода 39 двоичного счетчика 26 поступает код, соответствующий первой точке измерения скорости, а с выхода 35 последовательно-параллельного регистра 34 на вход данных 36 ОЗУ 37 поступает код, пропорциональный интервалу времени. Число импульсов, поступивших на вход 33 регистра 34, определяется выражением

N f , t , (2)

f К - 10(Гц) частота генератора импульсов 30,

S

(3)

V

886584

где t - длительность прохождения базового участка;

S - базовый участок измерительной линейки м;

, V - скорость движения объекта в момент прохождения базового участка м/с.

Таким образом, за один цикл работы происходит формирование интервала 0 времени, аналого-цифровое преобразование в количество импульсов, преобразование количества импульсов в двоичный код, формирование адреса точки измерения и запись данных 2 о интервале времени в двоичном коде в ОЗУ 37.

Далее циклы по мере движения измерительной линейки 55 повторяются.

С выхода формирователя импульсов 0 2 на вход 46 элемента И 45 поступает серия импульсов, количество которых равно количеству базовых участков S, пройденных за время движения. Эти импульсы поступают с выхода 5 47 схемы И 45 на вход 48 десятичного счетчика 49 и через дешифратор 51 отображается на цифровом индикаторе 52. По показаниям цифрового индикатора определяется пройденный путь по формуле

(4)

L А S

где L - длина пройденного пути м;

S - базовый участок м; - А - показания цифрового индикатора

На этом первый этап работы устройства заканчивается. Информация о параметрах измеренного движения (координаты точек и интервалы времени

Прохождения базовых участков) занесена Б ОЗУ 37, на цифровом табло отображается длина пройденного участка в единицах длины базового участка S.

Переход к второму этапу работы устройства осуществляется нажатием кнопки 53, при этом устанавливаются в О двоичный счетчик 26, десятичный счетчик 49, двоичный счетчик 4, на

вход адреса 38 ОЗУ 37 с выхода 39 двоичного счетчика 26 поступает адрес первой точки измерения, а на вход 41 последовательно-параллельного регистра 34 с выхода 40 ОЗУ 37

поступает инверсный код числа, пропорционального интервалу времени прохождения базового участка, и заносится в последовательно-параллельный

регистр 34. При этом в регистр 34 заносится число R. , которое можно определить по формуле

R, М - N,(5)

где М - емкость последовательно-праллельного регистра 34; N - число , определяемое

по (2).

Далее нажимаем кнопку 16, на вход 15 элемента ИЛИ 14 поступает 1, с ее выхода 17 поступает импульс на вход 18 триггера 19, на выходе 24 триггера 19 появ22

1 , а на выходе

ляется

О. При этом одновременно начинают работать делитель частоты 10 и на выходе 32 элемента И 28 появляются импульсы, которые поступают на последовательный вход 33 регистра 34 и суммируются с введенным предварительно числом R .При поступлении N импульсов на выходе переполнения 43 последовательно-параллельного регистра 34 появляется импульс, который поступает на вход 44 элемента И 45 и далее в десятичный счетчик 49, а также на вход предварительной установки 42 последовательно-параллельного регистра 34 и в него из ОЗУ 37 вновь вводится число RI, после поступления N импульсов последовательно-параллельный регистр вновь переполняется и далее все повторяется до тех пор, пока не будет сброшен триггер 19, а это. произойдет после появления на выходе 9п -разрядного делителя частоты 10 импульса, который через элемент ИЛИ 7 сбрасывает триггер 19. При сбросе триггера 19 на вход 25 двоичного счетчика 26 поступает фронт импульса, по которому .э.тот счетчик 26 меняет состояние. При этом изменяется на единицу адрес, поступающий на адресный вход 38 ОЗУ 37, а на его выходе 40 появляются данные, соответствующие второй точке измерения, и в последовательно-параллельный Регистр 34 вводится новое число Rg. За этот цикл работы на вход 48 десятичного счетчика 49 поступает количество импульсов, которое определяется выражением

. i . „

где N - определяется выражением

(2);

В - коэффициент деления делителя частоты 10, полагаем

В К -Ю S

Подставляя в (6) выражения (2) и (3), получаем

К . S. к S

Т

к .. 10. t

f . t

f V

.(п-р)

10

Таким образом, в десятичном счетчике 49 записано число, равное скорости прохождения базового участка. Выбор коэффициента делителя частоты 10 и частоты генератора импульсов 30 определяется, исходя из допустимых погрешностей квантования интервала времени, диапазона измеряемых скоростей и допустимой погрешности при вычислении скорости.

Для вывода на цифровой индикатор 52 значений скорости для второй (и последующих точек) траектории

движения повторно нажимаем кнопку 16, чем запускается схема вычисления. Данные о скорости в различных точках сводятся в таблицу и наносятся на график или выводятся непосредственно с десятичного счетчика 49 на цифропечатающее устройство. По этим данным может быть построена скоростная характеристика.

ргтгпгтгтАгпгпгт 4 тгпг

55

5

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ, содержащее подвижную линейку со щелями, приемник излучения, формирователь и генератор импульсов, счетчики импульсов, два элемента И, цифровой индикатор, отличающееся тем, что, с целью повьшения информативности процесса измерения, в него дополнительно введены два элемента ИЛИ, делитель частоты, триггер, оперативное запоминающее устройство, переключатель, дешифратор и последовательно-параллельный регистр, причем выход формирователя импульсов связан с входом первого счетчика, первый выход которого соединен с входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу делителя частоты, а остальные выходы первого счетчика подсоединены к переключателю, общий вывод которого связан с входом R первого счетчика и первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого через кнопку связан с полюсом источника питания, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом S триггера, вход R которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, прямой выход триггера соединен с входом R делителя частоты, инверсный выход триггера связан со счетным входом второго счетчика и входом первого элемента И, второй вход которого связан с выходом генератора импульсов и входом делителя частоты, выход схемы И связан с входом последовательнопараллельного регистра, параллель(Л ный выход которого соединен с входом данных оперативного запоминающего устройства, адресный вход которого соединен с выходом второго счетчика, а инверсный выход оперативного запоминающего устройства соединен с параллельньм входом последовательно-параллельного реэо эо гистра, вход предварительной установки которого соединен с выходом 9д переноса последовательно-параллельсл ного регистра и входом второго эо элемента И, другой вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, а выход второго элемента И связан с входом третьего счетчика, выход которого через дешифратор связан с цифровым индикатором.