Устройство для контроля движения объектов Советский патент 1985 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к системам приема информации и может быть использовано для организационного контроля за перемещением объекта. Цель изобретения - повышение достоверности устройства. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2-4 - временные диаграммы работы устройства. Устройство содержит датчики 1-3, компараторы 4-6, инверторы 7-13, элемент 14 задержки, элементы И-НЕ 15-17, счетные блоки 18 и 19. Каждый из счетных блоков 18 и 19 состоит из элементов И-НЕ 20-23, RS-триггеров 24-27 и инвертора 28. Устройство работает следующим образом. На передающей стороне в отсутствие сигнала с объекта потенциалы на выходе датчиков 1 и 2 равны логическому «О, на выходе датчика 3 - потенциал выще «О, но меньше уровня сигнала, когда объект находится в поле действия датчика (например, 0,5 от максимального уровня сигнала). Компаратор 4 находится в произвольном, состоянии, потенциал на выходе компаратора 5 отсутствует, на выходе компаратора 6 - потенциал логической «1. Потенциалы с выходов компараторов 4-6 поступают через соответствующие инверторы и элементы И-НЕ на входы счетных блоков 18 ,и 19. Так, на выходе инверторов 10 и 11 имеются потенциалы логического нуля, а на выходе инвертора 12 - потенциал логической «1 (фиг. 2). Предполо ним, что объект .движется в направлении от датчика 1 к датчику 3. При прохождении объектом зоны действия датчика 1 потенциал на выходе датчика 1 становится максимальным. Компаратор 4, сравнивая сигналы с датчиков 1 и 2, переключается в состояние логической «1, на выходе компараторов 5 и 6 появляется потенциал логического «О, так как сигнал с датчика 1 превышает сигнал с датчиков 2 и 3. На выходе инвертора 10 устанавливается потенциал логической «1, так как с выхода компаратора 4 на первый вход элемента И-НЕ 15 поступает сигнал логической «1 , а на второй вход с выхода компаратора 6 через инвертор 7 - сигнал логического «О. На выходе инвертора 11 устанавливается потенциал логического нуля, так как с выхода компаратора 5 на первый вход элемента И-НЕ 16 поступает сигнал логического «О, а на второй вход через инвертор 8 с выхода компаратора 4 - сигнал логической «1. На выходе инвертора 12 устанавливается потенциал логического «О, так как с выхода компаратора 6 на первый вход элемента И-НЕ 17 поступает сигнал логического «О, а на второй вход сигнал логического нуля поступает с выхода компаратора 5 через инвертор 9. При смещении объекта от датчика 1 к датчику 2 потенциал на выходе датчика 1 снижается до нуля, на выходе датчика 2 повыщается до максимума, на выходе датчика 3 остается больщим О, но меньще максимального. На выходе компаратора 4 устанавливается нулевой потенциал, на выходе компаратора 5 - потенциал логической «1, на выходе компаратора 6 - потенциал логической «1. При этом на выходе инвертора 10 устанавливается потенциал логического «О, так как с выхода компаратора 4 на первый вход элемента И-НЕ 15 поступает сигнал логического «О, а на второй вход с выхода компаратора 6 через инветор 7 поступает сигнал логической «1. На выходе инвертора 11 устанавливается сигнал логической «1, так как с выхода компаратора 5 на первый вход элемента И - НЕ 16 поступает сигнал логической «1, а на второй вход с выхода компаратора 4 через инвертор 8 поступает сигнал логического «О. На выходе инвертора 12 устанавливается потенциал логического «О, так как на первый вход инвертора 17 с выхода компаратора 6 поступает сигнал логической «1, сигнал логической «1 поступает также с выхода компаратора 5 через инвертор 9 на второй вход элемента И-НЕ 17. При перемещении объекта от датчика 2 к датчику 3 сигнал на выходе датчика 2 падает до нуля, а на датчике 3 увеличивается до максимума. На выходе компаратора 4 устанавливается потенциал, равный логическом «О или «1. Если потенциал на выходе компаратора 4 равен «О, на выходе компаратора 5 потенциал логического «О, на выходе компаратора 6 потенциал логической «1. При этом на выходе инвертора 10 потенциал равен «О, на выходе инвертора И потенциал равен «О, на выходе инвертора 12 потенциал равен логической «1. Если потенциал на выходе компаратора устанавливается равным логической «1, на выходе инвертора 10 все равно потенциал будет равен логическому «О, так как на первый вход элемента И-НЕ 15 поступает сигнал логической «1, с выхода компаратора 4 и на второй вход элемента И-НЕ 15 через инвертор 7 q выхода компаратора 6 поступает сигнал логической «1, Работа этой части устройства при обратном направлении движения объекта и при движении объекта, линейные размеры которого превышают расстояние между зонами действия двух соседних датчиков, но меньше расстояния между зонами действия первого и третьего датчиков показана на временной диаграмме фиг. 2. Таким образом, предложенная схема передающей части устройства обеспечивает нормальную работу всего устройства при изменении условий работы датчиков. Например, в случае оптических датчиков изменение коэффициента пропускания атмосферы или изменение интенсивности освещения не скажется на качестве работы устройства, так как порог срабатывания каждого компаратора определяется уровнем сигнала холостого хода датчика, стоящего в опорном плече компаратора. Следовательно, п.ри изменении освещенности датчиков соответствующим образом изменяется порог переключения компараторов, сохраняя работоспособность устройства. -Кроме того, выходы компараторов подключены к логической схеме, нормализующей порядок следования импульсов по линиям связи при работе устройства с сйъектами линейный размер которых превыщает расстояние между-зонами чувствительности-двух соседних датчиков, но меньще расстояния между зонами чувствительности первого и третьего датчиков. Эта же схема повыщает помехозащищенность устройства, сохраняя правильную последовательность сигнальных импульсов на линиях связи.

В исходном состоянии на выходе инверторов 11 имеется потенциал логического «О, на выходе инвертора 12 - потенциал логической «1. Триггеры 24, 26 и 27 имеют на прямом выходе потенциала логического «О, триггеры 25 - потенциал логической «1.

Рассмотрим работу счетного блока 18 (фиг. 3).

Пусть сигнал логической «1. появился на выходе инвертора 10, тогда на выходе инверторов 11 и 12, сигнал равен логическому «О. На выходе элемента И.НЕ 20 блока 18 потенциал становится равным логическому «О, под действием которого триггер 24 переключается в состояние логической «1, на прямом выходе, а триггер 25 - в состояние логического «О на прямом выходе, который запирает элемент И-НЕ 23, Одновременно сигнал логического «О с инверсного выхода триггера 24 блокирует элемент И - НЕ 20 блока 19, а сигнал логической «1 с прямого выхода подготавливает элемент И-НЕ 21. При появлении сигнала логической «1 на выходе инвертора 11 на выходе инверторов 10 и 12 сигнал равен логическому «О. Подготовленный ранее элемент И-НЕ 21 переключается в состояние логического «О, который опрокидывает триггер 26 в состояние логической «1 на прямом выходе, которая поступает на третий вход элемента И-НЕ 23 и подготавливает его к переключению. Сигнал логической «1 с прямого выхода триггера 26 поступает также на второй вход элемента И-НЕ 22, подготавливая его к переключению. Кроме того, потенциал логического «О, с выхода элемента И-НЕ 21 переключает триггер 25 в состояние логической «I, по прямому выходу. Этот потенциал поступает далее на элемент И-НЕ 23. При появлении сигнала логической «1, на выходе инвертора 12 на выходе инверторов 10 и 1 I устанавливаются потенциалы логического «О. Подготовленный заранее элемент И-НЕ 22 переключается в состояние логического «О, опрокидывая им триггер 27 в состояние логической «1 по прямому выходу. С выхода последнего сигнал логической «1 поступает на четвертый вход элемента И - НЕ 23. Одновременно с этим элемент И-НЕ 23 переключается в состояние логического «О, который через инвертор 28 поступает на первый выход всего устройства. Сигнал логической «1, с выхода инвертора 12 через линию 14 задержки и инвертор 13 поступает на входы R-триггеров 24, 26, 27, блоков 18 и 19, сбрасывая их в исходное положение, после чего сигнал на выходе элемента И - НЕ 23 становится равным логической «1. Время задержки сброса триггеров в исходное состояние, задаваемое липией 14 задержки, определяет длительность выходного импульса всего устройства.

Если после сброса триггеров в исходное состояние сигнал логической «1 появится на выходе инвертора 11, соответственно на выходе инверторов 10 и 12 - сигнал логического «О, то включится блок 19, при этом его элемент И - НЕ 20 переключится в состояние логического «О (фиг. 4), который перебросит триггеры 24 и 25 в состояние логической «1 и логического «О по прямым выходам соответственно. При этом сигнал логической «1 с выхода триггера 24 пойдет на первый вход элемента И-НЕ 23 и на второй вход элемента И-НЕ 21. Сигнал логического «О с прямого выхода триггера 25 заблокирует элемент И-НЕ 23. Если далее сигнал логической «1 появится на выходе инвертора 10, соответственно на выходах инверторов 11 12 - потенциал логического «О то подготовленный ранее элемент И - НЕ, 21 переключится в состояние логического «О, опрокидывая им триггеры 25 и 26 в состояние логической «1 по прямым выходам. Сигнал логической «1 с выхода триггера 25 идет на вход элемента И - НЕ 23. Сигнал логической «1 с выхода триггера 26 идет на третий вход элемента И-НЕ 23, подготавливая его к переключению, и на первый вход элемента И - НЕ 22. ЕСЛИ затем сигнал логической «1 появится на выходе инвертора 12, соответственно на выходах инверторов 10 и 11 - потенциал логического «О, элемент И-НЕ 22 переключится в состояние логической «1, которая опрокидывает триггер 27 в состояние логической «1, по прямому выходу. Сигнал логической «1 с прямого выхода триггера 27 поступает на четвертый вход элемента И-НЕ 23, переключая его в состояние логического «О, который запираеп на время, равное длительности выходного импульса устройства, элемент И-НЕ 20, и инвертор 28 поступает на второй выход устройства. С выхода инвертора 12 сигнал логической «1 через инвертор 13 и линию 14 задержки поступает на входы R-триггеров 24, 26. 27 счетных блоков 18 и 19, переключая их в исходное состояние. В случае возвратно-поступательных колебаний объекта при движении его вдоль линии, расположения датчиков возможны следующие ситуации. Из исходного-состояния сигнал логической «1 появляется на выходах инверторов в следующем порядке: а)на выходе инвертора 10; б)на выходе инвертора 11; в)на выходе инвертора 10; г)на выходе инвертора 12. В этом случае работает блок 18. В положении а триггер 24 переключается в состояние «1 по прямому выходу, этот сигнал поступает на вход 1 элемента И-НЕ 23 и на вход 2 элемента И-НЕ 21. Одновременно сигнал логического «О с инверсного выхода триггера 24 запирает элемент И-НЕ 20 блока 19, а триггер 25 переключается в состояние логического «О, по прямому выходу, запирая элемент И-НЕ 23. В положении б заранее подготовленный элемент И-НЕ 21 переключается в состояние логического «О, который опрокидывает триггеры 25 и 26 в состояние логической «1 по прямому выходу. Потенциалы логической «1 с выходов триггеров 25 и 26 поступают на входы элемента И-НЕ 23 соответственно, подготавливая его к переключению. В положении в (возврат) триггеры 24 и 26 останутся в прежнем состоянии, а тригнер 25 переключится в состояние логического «О по прямому выходу, запирая по входу 2 элемент И-НЕ 23. В состоянии г (один объект вь1шел из поля действия датчиков, а другой вощел в поде действия третьего датчика, либо не появился вовсе) элемент И-НЕ 22, подготовленный заранее по входу 2, перелючится в состояние логического «О, прокидывая триггер 27 в состояние лоической «1 по прямому выходу. Этот сигнал поступает на вход элемента И-НЕ 23. Через время задержки, определяемое элементом 14 задержки, происходит сброс устройства Б исходное состояние. Если бы не было блокирующего действия триггера 25 по второму входу элемента И-НЕ 23, произощло бы ложное срабатывание устройства. Аналогично работает счетный блок 19 при следующем порядке возникновения сигналов на выходе инверторов: а)на выходе инвертора 11; б)на выходе инвертора 10; в) на выходе инвертора 11; г) на выходе инвертора 12 . Приоритет срабатывания счетных блоков 18 и 19 определяющих знак направления движения объекта, определяется тем, на выходе какого из инверторов 10 или 11 из исходного положения появится сигнал логической «1. Если из исходного положения сигнал логической «1 появился на выходе -инвертора 10, направление считывается положительным и блок 19, ответственный за отрицательное направление, блокируется сигналом логического «О с инверсного выхода триггера 24 блока 18 на вход элемента И-НЕ 20 блока 19. Если из исходного положения сигнал логической «1 появился на выходе инвертора 11, направление считается отрицательным, и блок 18, ответственный за положительное направление блокируется сигналом логического «О с инверсного выхода триггера 24 блока 19 на вход элемента И-НЕ 20. Таким образом, приемная часть схемы позволяет осуществить распознавание направления движения объектов, не допуская ложных срабатываний при любых перемещениях одного объекта в зоне действия датчиков. т

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ, содержащее первый, второй и третий датчики, выходы каждого из которых подключены к первому входу соответствующего компаратора, элемент задержки и первый инвертор, отличающееся тем, - что, с целью повышения достоверности устройства, в него введены первый, второй, третий элементы И-НЕ, второй третий четвертый, пятый, шестой и седьмой инверторы, первый и второй счетные блоки, выходы первого, второго и третьего датчиков подключены к вторым входам соответственно третьего, первого и второго компараторов, выходы которых соединены с первыми входами соответственно третьего, первого и второго элементов И-НЕ и через соответственно второй, третий и четвертый инверторы с вторыми входами соответственно первого, второго и третьего элементов И-НЕ, выходы которых подключены к входам соответственно пятого, шестого и седьмого инверторов, выход пятого инвертора соединен с первым входом первого счетного блока и вторым входом второго счетного блока, выход шестого инвертора подключен к второму входу первого счетного блока и первому входу второго счетного блока, выход седьмого инвертора подключен к третьим входам первого и второго счетных блоков, первый выход первого счетного блока соединен с четвертым входом второго счетного блока, первый выход второго счетного блока подключен к четвертому входу первого счетного блока, выход седьмого инвертора через последовательно соединенные элемент задержки и первый инвертор подключен к пятым входам первого и второго счетных блоков, причем вторые выходы первого и второго счетных блоков являются соответственно первым и вторым выходами устройства. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый счетный блок содержит первый, второй, третий и четвертый RZ-триггеры, первый, второй, третий и четвертый элементы И-НЕ и инвертор, первые входы первого, второго и третьего элементов И - НЕ являются соответственно первым, i вторым и третьим входами счетного блока, выход первого элемента И-НЕ подключен (Л к R-входу второко RS-триггера и S-входу первого RS-триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ и первым входом четвертого элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И-НЕ, выход второго элемента И - НЕ соединен с S-входами второго и третьего RS-триггеров, со со прямые выходы которых подключены соответственно к вторым и третьим входам четвертого элемента И-НЕ, прямой выход третьего RS-триггера соединен с вторым входом третьего элемента И-НЕ, выход S которого подключен к S-входу четвертого RS-триггера, прямой выход которого соединен с четвертым входом четвертого элемента И-НЕ, выход которого подключен к входу инвертора, выход которого является вторым выходом счетного блока, инверсный выход первого RS-триггера является первым выходом счетного блока, третий вход первого элемента И-НЕ является четвертым входом счетного блока, R-входы первого, третьего и четвертого RS-триггеров объединены и являются пятым входом счетного блока.