Устройство для определения скорости движения объекта Советский патент 1986 года по МПК G01P3/36 

рядные индикаторы (ЛГИ) 1 и 2, фотоприемники 3-6, поводки 7 и 8, штифт 9, генераторы 10 и 11 пилообразного тока, ключи 12 - 15, генера- раторы 16 и 17 импульсов стабильной частоты, счетчики 18 и 19 импульсов, реверсивные счетчики 20 и 21, делительные устройства 22 и 23, триггеры 24 -и 25. В момент измерения начинает перемещаться под действием вектора скорости V штифт 9 и фотоприемники 4 и 6 вдоль ЛГИ 1 и 2 в сторону, зависящую от знака V. -ОдноИзобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано в устройствах автоматического контроля и регулирования , в измерительных устр ойствах для преобразования составляющих вектора скорости в электрическую величину.

Цель изобретения - определение (Вектора скорости плоского движения.

г

На чертеже представлена структурная схема устройства для определения скорости движения объекта.

Устройство содержит линейные газоразрядные индикаторы (ЛГИ) 1 и 2, фотоприемники 3 - 6, подводки 7 и 8, щтифт 9, генераторы 10 и 11 пилообразного тока, ключи 12 - 15, генераторы 16 и 17 импульсов стабильной частоты, счетчики 18 и 19 импульсов, реверсивные счетчики 20 и 21, делительные устройства 22 и 23 , триггеры 24 и 25.

ЛГИ 1 и 2 представляют собой гер- метичесйи закрытые стеклянные трубки, заполненные смесью инертных ге- зов. Длина светящегося столба газа .каждой трубки линейно зависит от величины тока, протекающего между электродами. ЛГИ расположены на плоскости под углом 90° друг к другу соответственно к выходам первого 10 и второго 11 автогенераторов тока, которые осуществляют периодическую линейную развертку светящегося столба газа на всю длину I. и Lu каждого

временно запускаются генераторы 10 и 11 пилообразного тока и открываются ключи 12 и 14, через которые импульсы от генераторов 16 и 17 импульсов будут проходить в счетчики 18 и 19 импульсов одновременно, открываются также ключи 13 и 15, через которые импульсы от генераторов 16 и 17 импульсов будут проходить на входы реверсивных счетчиков 20 и 21. При засветке фотоприемников 3 или 4, 5 или 6 меняется состояние триггеров 24 и 25. 1 ил.

ЛГИ. Около ЛГИ 1 и 2 расположены фотоприемники 3-6 так, что фотоприемники 3 и 4 расположены у середины ЛГИ 1 на расстоянии от начала

ок х Фотосвечения, причем 2 1

приемники 5 и 6 расположены у середины лга 2 .на расстоянии Ipu от начала свечения 2 Ь„. Фотоприемники 3 и 5 неподвижны, а фотоприемНИКИ 4 и 6 через подводки 7 и 8 соответственно и штифт 9 кинематически связаны с объектом, который перемещается j, причем вектор скорости этого объекта может располагаться в любом

из четь1рех квадрантов относительно прямоугольной системы координат Х,. , проходящей через середины ЛГИ 1 и 2 и центры неподвижных фотоприемников . 3 и 5, т.е. в начальный момент фотоприемник 4 расположен вдоль оси У, а фотоприемник 6 - вдоль оси X.

Выход первого генератора 10 пилообразного тока соединен с первыми выхода1 Ш ключей 12 и 13, вторые входы которых присоединены к выходу генератора 16 импульсов стабильной частоты, а третьи соответственно соединены с подвижным 4 и неподвижным 3 фотоприемниками, с которыми также

соединены первый и второй входы триггера 24. Выход ключа 12 соединен с входом счетчика 18 импульсов и с первым входом реверсивного счетчика 20, выходы счетчика 18 и реверсивного

счетчика 20 соединены соответственно с nepBtiiM и вторым входами делительл

ного устройства 22. Выход второго ключа 13 соединен с вторым входом реверсивного счетчика 20, а выход триггера 24 соединен с третьим управляющим входом реверсивного счетчика 20. Выход генератора 11 пилообразног тока соединен с первыми входами ключей 14 и 15, вторые входы которых присоединены к выходу генератора 17 импульсов стабильной частоты, а треть соответственно связа ны с подвижным 6 и неподвижным 5 фотоприемниками, с которыми также соединены первый и второй входы триггера 25. Выход ключа 14 соединен с входом счетчика 19 импульсов и с первым входом реверсивного счетчика 21. Выходы счетчика 19 и реверсивного счетчика 21 соедине- ны соответственно с первым и вторым входами делительного устройства 23. Выход ключа 15 соединен с вторым входом реверсивного счетчика 21, а выход триггера 25 соединен с третьим управляющим входом реверсивного счетчика 21 .

Устройство работает следующим образом.

При приложении вектора скорости V, который может быть расположен в любом из четырех квадратов декартовой системы координат Х , штифт 9 начинает перемещаться, его движение передается с помощью поводков фотоприемникам 4 и 6, которые в зависимости от направления действия V перемещаются вдоль ЛГИ 1 и 2 соответственно в ту или иную сторону относительно неподвижных фотоприемников 3 и 5, т.е. с помощью элементов 7-9 происходит механическое разложение

вектора V на прямоугольно-координатные составляющие У и Vy, которые могут иметь как знак плюс, так и минус в зависимости от т,ого, в каком квадрате действует V.

В момент измерения начинает перемещаться под действием V штифт 9 и, следовательно, фотоприемники 4 и 6 вдоль ЛГИ 1 и 2 соответственно в направлении от осей У и X в сторону, зависящую от знака V. Одновременно запускаются генераторы 10 и 11 пилообразного тока и открываются .ключи 12 и 14, через которые импульсы от генераторов 16 и 17 импульсов проходят в счетчики 18 и 19 импульсов, а также на .первые входы реверсивных счетчиков 20 и 21, одновременно отj10 15 2025

2428294

крываются также ключи 13 и 15, чере- которые импульсы от-генераторов 16 и 17 импульсов проходят на вторые входы реверсивных счетчиков 20 и 21..

Под действием работы генераторов 110 и 11 пилообразного тока начинается свечение столба газа в ЛГИ 1 и 2. Длина свечения изменяется по линейному закону. При этом фотоприемники 4 и 6 могут двигаться как в направле- 41ии распространения свечения ЛГИ 1 и 2, так и навстечу ему относительно неподвижных фотоприемников 3 и 5. Будем с итать составляющие V, и V,, со

30

35

0

X « tj

знаком плюс, если движение фотоприемников под их действием происходит в направлении распространения свечения ЛГИ 1 и 2, и со знаком минус, если движение фотоприемников 4 и 6 происходит навстречу распространения свечения ЛГИ 1 и 2.

Пусть за время tj под действием ( Vj) фотоприемник 4 переместится на 1, где его достигло свечение столба газа ЛГИ 1, Тогда

lx v,t,,(1)

за то же время tj свечение газа распространилось на расстояние

где k

ок у X

i)i

Но k. -коэффициент пропорциональности;

-мгновенное значение пилообразного тока ЛГИ 1, при котором свечение распространяется на расстояние

1о«+1«; i,k.t.

коэффициент, зависящий от крутизны нарастания пилообразного тока ЛГИ 1,

.-, k;t,,

l X t

ox о .

Подставив в формулу (2) значение

(2) 1.

из (1), имеем

45

lox+V,t,k,t, ,

откуда

Vv

,(t

Но свечение столба газа ЛГИ 1 достигает середины ЛГИ, т.е. перемещается на расстояние и достигает неподвижного фотоприемника 3 за время t..,, т.е.

-оу Тогда

.

V,

tjLZ.

tt

(3)

При движении фотоприемника 4 под действием (- Vj) навстречу свечению порядок рассуждения будет таким: 1

-V. t , Спечение достигает сначала фотоприемннка 4 через время t, а

потом фотоприемника 5 через время

1 1 1, (- .

j-oy J-x v -V 9

.Ч - V,t k,t,;

Vx k.

- tn

t.

(4)

10

Лналогичйые выводы можно получить, рассматривая движение фотоприемника 6 под действием (+V(.) в сторону распространения свечения ЛГИ 2:

и - т, j - to3(г)

Ч 5 ty 15

и под действием (-V,) навстречу свечению ЛГИ 2:

V,, k

У

(6)

Ч

Выражения (3) - (6) показывают, что

знак составляющих скорости зависит от того, какой фотоприемник вначале светится: если неподвижный, то составляющие Vy и Vu имеют знак плюс, если подвижный, то составляющие име знак минус.

Ключ 12 закроется тогда, когда осветится фотоприемник 4, ключ 13 - когда осветится фотоприемник 3, ключ 14 - когда осветится фотоприемник 6 и ключ 15 - когда осветится фотоприемник 5. Таким образом, на выходе счетчика 18 импульсов будет число импульсов, пропорциональное tj , на. выходе счетчика 19 - t , на выходе реверсивного счетчика 20 - пропорциональное (ty-tT), на выход реверсивного счетчика 21 - пропорциональное (tn-t(,u) на делительные устройства 22 и 23 подаются соответственно количества импульсов, пропоциональные () и tgj( , а также (tq - toy ) и tgy , т.е. на выходах

делительных устройств 22 и 23 будут иметь место количества импульсов, пропорциональные модулям V( и V соответственно.

Одновременно при засветке фотоприемников 3 или 4, 5 или6 меняется состояние триггеров 24 и 25; если сначала освещаются фотоприемники 3 и 5, которые соединены с первыми входами триггеров 24 и 25, то эти триггеры находятся в единичном состоянии, что свидетельствует о знаке плюс составляющих V и V. Одновременно с выходов триггеров сигмен ты поступают на управляющие входы

0

5

0

0

5

реверсивных счетчик ов 20 и 21 соответственно, и последние будут работать в реверсивном режиме.

Если же сначала освещаются фотоприемники 4 и 6, выходы которых соединены с вторыми входами триггеров 24 и 25, то эти триггеры перейдут в нулевое состояние, что будет свидетельствовать о знаке минус составляющих V,. и Vi|. Одновременно ревер-, сивны€ . счетчики этими сигналами триггеров будут переведены в режим сум- ма;торов, так как t .

Таким образом, состояние триггеров 24 и 25 является индикатором знаков V j и Vu .

Формула изобретения

Устройство для определения скорости движения объекта, содержащее линейный газоразрядный индикатор, соединенный входом с выходом генератора пилообразного тока, первый и второй фотоприемники, оптически связанные с линейным газоразрядным индикатором, первый из фотоприемников неподвижный, а второй установлен на объекте с возможностью перемещения вдоль индикатора, два ключа, первый из которых первым входом подсоединен к выходу генератора пилообразного тока, генератор импульсов, соединенный выходом с вторыми входами первого и: второго ключей, третьи входы которых связаны соответственно с входами первого и второго фотоприемнн- ков, устройство деления и счетчик импульсов, присоединенный входом к выходу первого ключа, а выходом - к первому входу устройства деления, отличающееся тем, что, с целью определения вектора скорое- ти плоского движения, в него введены второй генератор пилообразного Тока, второй линейньш газоразрядньш индикатор, третий и четвертьй фотоприемники, два реверсивных счетчика, два триггера, третий и четвертый ключи, второе делительное устройство, второй генератор импульсов и второй счетчик импульсов, при этом второй линейный газоразрядный индикатор установлен ортогонально первому и подключен к второму генератору пилообразного тока, третий фотоприемник вьшолнен неподвижным, а

четвертьш установлен на объекте с возможностью его перемещения вдоль второго индикатора, оба неподвижных фотоприемника расположены у середин соответствующих индикаторов, второй генератор пилообразного тока подключен к первым входам третьего и четвертого ключей, вторые входы которых соединены с выходом второго генератора импульсов, а третьи - соответственно с выходами третьего и четвертого фотоприемников, Bbixoj; третьего ключа подключен к входу второго счетчикаи кпервому входувторого реверсивного счетчика,выходы этих счечиков подкпюченык входу второго блок деления,выход четвертогокпюча подРедактор А.Шишкина Заказ 3697/42

Составитель Ю.Власов

Техред О.Сопко Корректор М.Шароши

Тираж 778 Подписное ВНРТИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

ключен к второму входувторого реверсивного счетчика,третийвход которого соединен с выходом второго триггера, . первый и второй входы которого соединены соответственно с входами третьего и четвертого фотоприемников, входы первого триггера соединены с выходами первого и второго

фотоприемников, первый вход первого реверсивного счетчика соединен с входом первого счетчика, второй - с выходом первого ключа, третий - с выход-ом первого триггера , а

выход первого реверсивного счетчика подключен к второму входу первого устройства деления.

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано в устройствах автоматического контроля и регулирования, в измерительных устройствах для преобразования составлянмцих вектора скорости в эл ектрическую величину. Цель изобретения - определение вектора скорости плоского движения. Устройство содержит линейные газораз(Л