Устройство для записи параметров движения Советский патент 1986 года по МПК G01P3/481 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения непрерывно изменяющейся скорости и координаты положения подвижных частей механизмов Б одиночных и периодически повторяющихся циклах вращательного и поступательного движения, например, при динамических испытаниях машин. Целью .изобретения является повышение точности измерения скорости и компактности записи число-импульсным кодом значений измеряемого пути при изменении скорости в широком диапазоне. На фиг.1 представлена структурная схема устройства с одним измерителем временных параметров; на фиг.2 - то же,с измерителями; на фиг.З схема подекадного опроса; на фиг.4 временные диаграммы работы устройства; на фиг.З - форма записи на носитель результатов, соответствующих параметрам двилсения. Устройство ;лд1я записи параметров двюкенил соде.рлсит импульсный датчик I скорости, блок 2 преобразования пути, блок 3 преобразования скорости и регистратор 4. Блок преобразования пути содержит формирователь 5 импуль сов, цепочку последовательно соединенных делителей 6, элементы И 7, элементы ИЛИ 8 и 9, схему 10 автоустановки коэффициента деления, состоящую из последовательно, включенных датчика 11 сигналов управления, реверсивного счетчика 12 и подсоеди ненного к его выходам дешифратора 1 В качестве делителей 6 могут быть использованы счетные тригтеры. Блок 3 преобразования скорости состоит из цифрового измерителя 14 временных интервалов (фиг.1), а по фиг, 2 и цифрового измерителя 15 длительности импульсов, и схемы 16 подекадно.го опроса. В данном случае устройство имеет два делителя 6, которгзгм соответствует 2 элементов И 7, т.е. коэффициент деления К может принимат значения от 1 до 4. Элементы И 7 включены так, что первый вход К-го элемента соединен с К-м выходом дешифратора 13, второй вход первого элемента - с выходом формирователя 5 импульсов., вторые входы остальных тр элементов И 7 соединены с выходом первого делителя 6, третьи входы третьего и четвертого элементов - с 11 выходом второго длеителя 6. Таким образом, элементы И 7, кроме первого, своими вторыми и последующими входами соединены с выходами тех делителей 6, порядковые номера которых в их последовательности соответствуют номерам разрядов, содержащих при образовании на выходах двоичного кода числа К, если К не равно двум в целой степени, и числа К-1,если К равно двум в целой степени. Выход элемента И 7 и выход 17 сброс-импульса схемы 10 автоустановки соединены через первый элемент ИЛИ 9 с входами установки в О делителей. Через второй элемент ИЛИ 8 выходы всех элементов И 7 соединены с входом блока 3 преобразования скорости, соответствующего входу измерителя 14, у кото-, рого кодовые выходы значащих декад, клеммы Начало опроса и Сброс со- . единены соответственно с информационными входами, входом 18 старт-импульса и выходом 19 стоп-импульса схемы 16 подекадного опроса. Кроме того, выходы первого и второго разрядов двоичного кода старшей значащей дегкады и клемма Начало опроса измерителя 14 подключены соответственно к информационным 20 и 21 управляющему 22 входам, принадлежащим одновременно схеме 10 автоустановки коэффициента деления и входящему в нее датчику 11 сигналов управления. Выходы нмпзльсных сигналов управления Меньше и Больше датчика.11 подключены соответственно к суммирующему +1 и вычитающему -1 входам реверсивного счетчика 12. Датчик 11 состоит из параллельно соединенных со стороны его информационных входов элемента ИЛИ-НЕ 23 и элемента И 24 и подключенных к их выходам соответственно элементов И 25 и 26,вторые входы которых соединены с управляющим входом 22, а выходы объединены элементом ИЛИ 27. Выход элемента ИПИ 27 является выходом 17 сбросимпульса схемы 10. Выходы параллельно-последовательного двоично-десятичного кода вида 8-4-2-1 схемы 16 подключены к первым четырем входам регистратора 4 (входы записи измерительной информации .о скорости). Выход 28 строб-импульса измерителя 14 и выход формирователя 5 подключены соответственно к пятому и шестому входам регистратора 4 (входы записи измерительной информации о пути). В устройстве с двумя измерителями (фиг.2) выход 28 строб-импульса измерителя 14 подключен через элемент НЕ 29 к выходу измерителя 15, кодовые выходы измерительной информации и клеммы Начало опроса обоих измерителей через злементы ИЛИ 30 соединены соответственно с информационными входами и входом 18 старт-импульса схемы 16, которая выходом 19 стоп импульса через первый и второй ключи 31 соединена с клеммами Сброс соот ветственно измерителей 14 и 15. Управляющие входы первого и второго ключей 31 соединены соответственно с прямым и инверсным выходами RSтpиггgpa 32, подключенного Ькодами установки и сброса к клеммам Начало опроса соответствённо измерителей 14 и 15, Схема 16 подекадного опроса (фиг.З) содержит RS-триггер 33, элемент И 34, распределитель 35 импульсов, декадные группы элементов И 36 и четыре элемента ИЛИ 37. Вход установки триггера 33 соответствует входу 18 старт-импульса схемы .16, . а прямой выход соединен с входом эле мента И 34, другой вход которого является входом синхроимпульсов.. Выход элемента И 34 подключен к входу распределителя 35, а каждый выход последнего - к соединенным между собой тактовым входам элементов И 36 декадной группы, соответствующей порядковому номеру этого выхода. Вторые входы элементов И 36 являются информационными входами схемы 16. Вы ходы элементов И 36 соединены с входами элементов ИЛИ 37, относящихся .к :одинаковым разрядам двоичного кода декад. Последний тактовый выход распределителя 35 является выходом 19 стоп-импульса схемы 16 и соединен с входом сброса триггера 33. Устройство работает следующим образом. В процессе движения объекта (элемента механизма) и жестко связанной с ним мерной части датчика 1 скорости на выходе датчика образуются импульсы с периодом следования, обратно пропорциональным скорости этого движения. Число импульсов определяет пройденньй путь. Блок 2 преобразо вания пути формирует эти импульсы для записи основных меток, отмечаю щих путь в шагах квантования мерной части, а также осуществляет деление частоты следования импульсов на величину коэффициента деления, ступенчато изменяющегося с изменением скорости, т.е. осуществляет преобразование дискрет пути, выбирая их равными или кратными шагу квантования Н. Блок 3 преобразования скорости осуществляет преобразование интервалов времени прохождения объектом этих дискрет пути в двоично-десятичньй код и формирование дополнительных импульсов, длительность которых равна указанным интервалам времени,Записанные на носитель регистратора 4, в качестве которого используется светолучевой осциллограф, результаты измерения временных интервалов и параллельно-последовательном двоичнодесятичном коде вида 8-4-2-1 соответствующими метками на первых четырех дорожках и результаты измерения пути в число-импульсном коде дополнительными и основными метками соответственно на пятой и шестой дорожках (фит.5) используются при дальнейшей обработке, например для определения скорости на i-oM измеренном интервале времени Т; (если применять кусочно-линейную аппроксимацию) по формуле С; Kj .Н/Т; где К - величина кратности, равная числу основных меток пути в интервале Tj , соответствующем на носителе дополнительной метке пути, и для быстрого и точного отсчета значений пути. Исходное состояние делителей 6 и реверсивного счетчика 12 - нулевое. В начале наблюдаемого движения поступающие с формирователя 5 первый и второй импульсы (диаграмма U, фиг.4) проходят через первый элемент И 7 (так как на первом выходе дешифратора 13 при нулевом состоянии счетчика 12 имеется единичный потенциал) и через элемент ИШ 8 на вход измерителя 14, который измеряет интервал между импульсами и вырабатывает равньй ему по длительности строб-импульс . (диаграммами22 , фиг.4), а также пааллельный двоично-десятичный код езультата измерения и импульс Начало опроса, поступающий на вход 18 схемы 16 подекадного опроса.Триггер 33 (фиг.З) устанавливается и эле мент И 34 пропускает синхроимпульсы (диаграмма U , фиг,4) с генератора (не показан) на вход распределителя 35, которьй.с частотой генератора производит опрос кодовых выходов измерителя 14, т.е. последовательно, декада за декадой, начиная. со старшей, подключает декадные груп пы кодовых выходов измерительной информации через соответствующие группы элементов И 36 к .четырем элементам ИЛИ 37. Потенциальный параллельно-последовательный двоично-десятичный код, который образуется на выходах этих элементов (выходы 8, 4, 2 и 1 схемы 16), подается, на соответствующие входы регистратора 4 (фиг.1) и записывается в нем на носителе в виде прямоугольных меток на четырех дорожках, имеющих веса, соответственно 8, 4, 2 и 1 двоичных/разрядов (фиг.5). Сумма весов дорожек, на которых имеются метки в р-ом.такте, определяет десятичное число в соответствующей этому такту декаде. Результат измерения занимает в продольном направлении но сителя столько тактов, сколько декад опрашивается распределителем 35, Например, если пять опрашиваемых декад представляют результат измерения чис лом 199.87, то в первом такте прямоугольная метка есть только на четвер той дорожке, вес которой равен чис лу 1, во втором и третьем тактах есть метки на первой дорожке, вес которой равен числу 8,и на четвертой дорожке, в четвертом такте метка только на первой дорожке и в пятом на второй,третьей и четвертой дорожках, Последний тактовый импульс распределителя 35, являющийся стопимпульсом схемы 16, производит сброс триггера 33 и,одновременно поступая с выхода 19 схемы 16 на клемму Сброс измерИГеля 14, осуществляет сброс и запуск последнего, который после этого готов к измерению с.леду ющего временного интервала. Стробимпульс, поступающий с выхода 28 измерителя на пятый вход регистратора 4, записывается на пятой дорожке носителя, а импульсь формирователя 5 - на шестой. Схема 10 автоустановки коэффициента деления управляется также- импульсом Начало опроса, по111 ступающим на ее вход 22. Если при этом па ее информационные входы 20 и 21 не поступают нулевые потенциалы одновременно с кодовых выходов первого и второго двоичных разрядов старшей декады, т.е. если эта декада после измерения содержит отличную от нуля цифру, то с датчика 11 на суммирующий вход +1 реверсивного счетчика 12 сигнал управления Меньше не поступает и блок 2 преобразования пути остается в прежнем состоянии с коэффициентом деления К 1. Если же скорость движения возрастает настолько, что в соответствующем ей результате измерения интервала времени Т, например Т t - t. (диаграммы U и.Ug, фиг.4), теряется старший разряд, т.е. Т становится меньще установленкого меньшего интервала времени Т(,д,, чему соответствует наличие на кодовых выходах старшей декады измерителя 14 нулевых потенциалов, то на выходе элемента ИЛИ-НЕ 23 возникает единичный потенциал, а на выходе элемента И 25 - импульс, от которого на выходах счетчика 12 устанавливается двиочньй код 01 и соответственно появляется единичньй потенциал на втором выходе дешифратора 13. В результате блок 2 преобразования пути переходит в состояние с коэффициентом деления К 2, в котором на. вход измерителя 14 проходят импульсы не с формирователя 5, а с выхода первого делителя 6 через второй элемент И 7 и элемент ИЛИ 8, Переход в состояние с коэффициентом деления К 3 происходит аналогично, а работа.блока 2 в этом состоянии отличается от работы в предыдущем состоянии следующим. С появлением единичного потенциала на третьем выходе дешифратора 13 после поступления в реверсивный счетчик 12 второго сигнала Меньше с датчика 11 на вход измерителя 14 поступает узкий импульс,; которьй образуется на выходе третьего элемента И 7 в момент появления на его входе второго импульса с выхода первого делителя 6, когда на выкоде второго делителя уже установлен единичный потенциал (диаграммы Ug-i , и Ug, фиг.4).Этот импульс получается узким.потому, что его появление приводит к сбросу в О делителей 6, т.е. он сам себя обрезает благодаря связи выхода элемента и 7 через элемент ИЛИ 9 с входами сброса делителей 6. В результате измеряемые интервалы между выделенными таким образом импульсами оказываются равными трем периодам следования импульсов с формирователя 5, В случае замедления движения до скорости, при которой измеренное значение кратного интервала времени ока зывается больше установленного максимума, т.е. когда на кодовых выхода старшей значащей декады измерителя 14 появляется двоичньш код числа 3 и соответственно - единичные потенциалы Н4 входах 20 и 21 схемы 10, датчик 11 сигналов управления с приходом на вход 22 импульса Начало опроса выдает (с выхода элемента И 26) на вычитающий вход -1 реверсив ного счетчика 12 импульсный сигнал Больше и одновременно на выход 17импульс, которьй, проходя через элемент ИЛИ 9, сбрасывает делители 6 в О, На выходах счетчика 12.устанавливается двоичный код, на единицу меньше имеющегося до этого, а дешифр тор 13 с соответствующего этому коду выхода выдает единичный потенциал на первый вход того элемента И 7, поряд ковый номер которого меньше на единицу коэффициента деления предьщущего состояния. Работа устройства, имеющего дополнительно измеритель 15 длительности импульсов, отличается лишь тем, что в то время, когда у измерителя 14 про изводится опрос декад и подготовка к следующему циклу измерения после поступления на его клемму Сброс импульса с выхода 19 схемы 16, измеритель 15 производит измерение длительности импульса, поступающего на его вход с вькода элемента НЕ 29 и равного интервалу времени между конц Ьм строб-импульса, относящегося к регистрируемому результату законченного цикла измерения и началом стробимпульса следующего цикла измерителя 14, т,е, второй измеритель измеряет те интервалы времени между импульсами, которые не измеряются первыми. Из диаграмм Up и на фиг.4 видно, что это, например, интервалы По окончании измерения этих интервалов также производится опрос декад измерителя 15, кодовые выходы которых объединены элементами ИЛИ 30 с соответ11 5ствующими выходами измерителя 14.Синхроимпульсы на диаграмме U (Фиг.4) и метки записи кода (фиг.5) при опросе декад измерителя 15 изображены пунктирными линиями. Импульсом Начало опроса, кроме пуска схемы 16, производится установка триггера 32 в одно из состояний Б зависимости от того, с какого измерителя пришел импульс, и тем самым подготавливается цепь для прохождения импзльса с выхода 19 схемы 16 на клемму Сброс того измерителя, который опрашивается. По окончании опроса, например, измерителя 14 этот импульс проходит через первый ключ 31, на управляющем входе которого имеется единичный потенциал с прямого выхода триггера 32. ф п п мула изобретения 1, Устройство для записи параметров движения, содержащее импульсный датчик скорости, подключенный к формирователю . блока преобразования пути, выход которого соединен с последовательно включенными двумя счетными триггерами, выход формирователя подключен к второму входу первого элементаи, выходпервого счетного триггера - к вторым входам второго,третьего и четвертого элементов И, выход второго счетного триггера - к третьим входам третьего и четвертого элементов И, выход блока преобразования пути через блок преобразования скорости - к регистратору, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения скорости и компактности записи числа число-импульсным кодом значений измеряемого пути при измерении скорости в широком диапазоне, в блок преобразования пути дополнительно введены два элемента ИЛИ, схема автоустановки коэффициента деления, выходы которой подключены к первым входам первой, второй, третьей и четвертой схемы И, выход третьего элемента И через первый элемент ИЛИ подключен к входам сброса счетных триггеров, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом сброса схемы автоустановки коэффициента деления, выходы элементов И через второй элемент ИЛИ подключены к выходу блока преобразования пути, блок преобазования скорости содеришт цифровой

измеритель времейных интервалов и схему подекадного опроса, вход цифрового измерителя временных интервалов подключен к входу блока преобразования скорости, а его информационные выходы - к информационным входам схемы подекадного опроса, кодовые выходы которого соединены с соответствующими входами регистратора, выход начала опроса измерителя временных интервалов подключен к стартовому входу схемы подекадного опроса, а стробирующий вы- ход - к ВХОДУ; индикации стробирования регистратора, выход окончания подекадного опроса подключен к входу сброса измерителя временных интервалов, вход метки регистратора - к выходу формирователя импульсов, выходы начала опроса и старшей декады измерителя временных интервалов к первому, второму и третьему входу, :соответственно схемы автоустановки коэффициента деления.

2, Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что схема автоустановки коэффициента деления со,держит,схему управления, реверсивный счетчик и дешифратор, причем первый, второй и третий входы схемы управления являются первым, вторым и третьи

соответственно входами схемы автоустановки коэффициента деления, а первый и второй выходы ее подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, кодовые выходы которого через дешифратор подключены к выходам схемы автоустановки коэффициента деления,

3, Устройство по п,1, о т л и ч аю щ ее с я тем, что блок преобразования скорости дополнительно содержит два ключа, RS-триггер, группу .элементов ИЛИ, цифровой измеритель длительности импульсов, вход которого подключен через элемент НЕ к стробирующему выходу измерителя временных интервалов, а кодовые выходы и выходы Начало опроса обоих измерителей через группу элементов ИЛИ соединены . соответственно с информа1.;ирнными входами и входом пуска схемы подекадного опроса, которая выходом окончания опроса через первый и второй ключи подсоединена к входам сброса измерителей, причем управляющие входы первого и второго ключей соединены соответственно с прямым и инверсным выходами RS-триггера, подключенного входами установки и сброса к выходам Начало опроса соответственно основного и дополнительного измерителей. П П П П 2ц i S ; 1 г-1 r«/е-; с: П П П П ПППППППППППППППППППП 6 7 tg ijttotn Ktfjt fif i r-innn ninininnn f Ри.2.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерений скорости и компактности записи число-имульсным кодом значений измеряемого пути при изменении скорости в широком диапазоне. При движении поступающие с формирователя 5 импульсы проходят элемент И 7 и через элемент ИЛИ 8 - на вход измерителя 14, измеряющий интервал между импульсами и вырабатьшает рав- . ный ему по длительности строб-импульс, а также параллельный двоичнодесятичньш код результата измерения и импульс Начало опроса, поступающего на вход 18 схемы 16 подекадного опроса. Дан вариант устройства с двумя измерителями, второй измеритель измеряет те интервалы времени i между импульсами, которые не измеряются первыми. 2 з.п. ф-лы, 4 ип. (/)