Устройство для измерения скорости Советский патент 1986 года по МПК G01P3/36 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для измерения скорости удар - ника в испытательных ударных стендах,

Целью изобретения является повышение достоверности измерения.

На чертеже показана.функциональная схема для измерения скорости, Кроме того, показан перемещающийся объект - каретка ударного стенда, на которой закреплен экран, стрелками обозначено прерывание светового луча при прямом и обратном движении каретки.

Устройство для измерения скорости содержит источник 1 света, выполненный на светодиоде, фотоприемник 2, содержащий фотодиод и выполненный таким образом, что свет на фотодиод проникает через канал, высота которого не превышает 0,1 мм, укрепленный па объекте экран 3, усилитель 4 сигнала фотоприемника, генератор 5 импульсов с кварцевой стабилизацией частоты и частотой импульсов, например, 100 кГц, компаратор 6, элементы И,7 и &J триггеры 9 и 10, формирователи 11 и 12, компаратор 13, цифро- вой двоичный счетчик 14, дешифратор 15, функциональный преобразователь 16 времени в скорость, содержащий цифроаналоговый преобразователь 17,

аналого-цифровой преобразователь 18 и источник 19 постоянного опорного напряжения, величина которого равна:

1т /,,

и , (1),

где (.f(, опорное напряжение цифроа- налогового преобразователя 17;

d - ширина (диаметр) экрана 3; N - разрядность цифроаналогового преобразователя; Т - период следования импульсов генератора 5 импульсов; V - максимальная скорость перемещающегося объекта (каретки ударного стенда), Устройство содержит также блок 20. индикации и схем, блок 21 управления, содержащий кнопку Контроль 22 и кнопку Сброс 23,

Генератор 5 импз льсов соединен с источнр ком 1 света и с одним из входов элемента И 7, входы первого ком

j

0 5 0

5

0

5

55

паратора 6 соединены с выходом усилителя 4 фотоприемника 2 и выходом триггера 9, выход компаратора 6 соединен со входом элемента И 7, Выход элемента И 7 соединен с одним входом элемента И 8, другой вход которого соединен с выходом, триггера 10, Второй выход элемента И 8 соединен с цифровым двоичным счетчиком 14, выход которого соединен с функциональным преобразователем 16 времени в скорость и дешифратором 15, Выход дешифратора 15 соединен с S - входом триггера 9, R - вход которого соединен с кнопкой Контроль - 22,

Выход элемента И 7 соединен также с формирователем 11, выход которого соединен с одним входом компаратора 13, а через формирователь 12 - с S входом триггера 10, R - вход которого соединен с выходом компаратора 3, второй вход компаратора 13 соединен с кнопкой Сброс 23, Выход цифроаналогового преобразователя 17 соединен с вьшо- дом для подачи опорного напряжения анало-цифрового преобразователя 18, . аналоговый вход которого соединен с источником 19 постоянного напряжения, а выход - с блоком 20 индикации ,

Устройство для измерения скорости работает след тощим образом.

Генератор 5 импульсов подает импульсы с частотой 100 кГц на светр- диод источника 1 света, который излучает эти импульсы. Фотоприемник 2 принимает световые импульсы и преобразует их в электрический сигнал, С выхода фотоприемника 2 импульсы после усиления в усилителе 4 поступают на компаратор 6, Триггер 9 находится в таком положении, что импульсы проходят через компаратор 6 на вход элемента И 7, на другой вход которого поступают импульсы от генератора 5, Таким образом осуществляется помехозащищенность от случайных засветок фотоприемника 2 фоновыми .источника света и защищенность от электрических помех, возникающих в цепях фотоприемника 2, усилителя 4 и компаратора 6,

Элемент И 7 имеет инверсный выход, поэтому если на обоих входах элемента И 7 присутствуют импульсы (исходное состояние), на выходе его устанавливается низкий потенциал.

В момент прерывания экраном 3 импульсного светового потока источника 1 света импульсы с компаратора 6 перестают подаваться на вход элемента И 7 и на выходе его появляются положитель ные импульсы с частотой 100 кГц. На выходе триггера 10 в исходном состоянии присутствует высокий потенциал. Исходное состояние триггера 10 устанавливается кнопкой Сброс 23 блока 21 управления через компаратор 13 по R входу. С приходом на вход формирователя 11 первого импульса в момент начала пере- сечения экраном светового потока начинает формироваться импульс длительностью, большей, чем время пересечения экраном 3 светового потока и подается на вход формирователя 12 и на вход компаратора 3, Во время действия этого импульса компаратор 13 не пропускает импульсы сброса, которые устанавливают в исходное состояние двоичный счетчик 14, функциональный преобразователь 16 и блок 20 индикации.

Таким образом достигается защита от воздействия импульсов помех по цепям сброса, приводящих к искажению значений результатов измерений.

Формирователь 12 по заднему фронту импульса формирователя 1I вырабатывает короткий импульс, который поступает на S - вход триггера 10, Т.е. импульс формирователя 12 появляется в момент окончания перекрытия светового потока экраном 3. Триггер 10 срабатывает и на выходе его появляется нулевой потенциал, запрещающи элементу И 8 пропускать импульсы на вход двоичного счетчика 1А. и тем самым исключает искажение.результатов измерения случайными импульсами помех после времени измерения или при обратном ходе экрана 3 через све товой поток. Импульсы частотой 100 кГц в течение интервала времени прохождения экраном 3 светового потока с выхода элемента И 8 поступают на вход двоичного счетчика 14 и запоминаются в нем до момента нажатия кнопки Сброс 23, Сброс этой информации не может осуществиться во время измерения. Информация о времени прохождения экраном 3 через световой поток записана в двоичном цифровом счетчике 14, Код с цифровог счетчика 14 поступает на вход циф

0

5

0

5

0

5

0

0

роаналогового преобразователя I7 функционального преобразователя 16. На выходе цифроаналогового преобразователя 17 появится напряжение, пропорциональное времени прохождения экраном 3 светового луча источника 1 света. Это напряжение используется в качестве опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя 18, который преобразует напряжение источника 19, величина которого постоянна и выбирается исходя из мак- симального значения скорости, которая закладывается в паспортные данные устройства измерения скорости в соответствии с выражением (1). Код на выходе аналого-цифрового преобразователя 18 появляется цифровым эквивалентом скорости и поступает на устройство 20 индикации.

Контроль устройства осуществляется следующим образом.

Органом управления, кнопкой Контроль 22 триггер 9 выводится из исходного состояния. Высокий потенциал на его выходе сменяется нулевым, Первый компаратор 6 перестает пропускать импульсы частотой 100 кГц диалогично пересечению экраном 3 светового потока, С выхода элемента И 7 импульсы с частотой 100 кГц через элемент И 8 попадают в двоичный счетчик 14, Заполнение счетчика 14 происходит до тех пор, пока код на выходе счетчика 14 не совпадает с кодом, заложенным в дещифраторе 15. : На выходе дешифратора 15 высокий (исходный) потенциал сменяется нулевым и происходит установка триггера 9 в исходное состояние, на выходе первого компаратора 6 появляются импульсы 100 кГц, а на выходе элемента И 7 они прекращаются. Функциональный преобразователь 16 времени в скорость производит преобразование и на блоке 20 индикации высвечивается известное контрольное значение скорости. Дешифратор 15, включенный на выходе двоичного счетчика 14, позволяет проверять устройство с помощью задания эталона времени кварцованной частотой 100 кГц. Это удобно для проведения оперативного контроля, так как задавать интервал времени (скорости) с помощью экрана 3 из-за отсутствия удобных эталонов невозможно.

После проведения контроля с помощью кнопки Сброс 23 все узлы устройства устанавливаются в исходное состояние, что означает, что цепи Злправления сбросом функционируют правильно, В случае отказа нибудь из перечисленных элементов устройство переходит в режим, аналогичный пересечению экраном 3 светового потока, но при этом на блоке 20 индикации будет значение, отличное от контрольного значения скорости при контроле,

Ф о р мула изобретения

Устройство для измерения скорости, содержащее экран, закрепленный на перемещающемся объекте, источник света и расположенный на одной оси с источником света фотоприемник, подключенный выходом через .усилитель к одному входу первого компаратора, генератор импульсов, счетчик, выходом соединенньй с входом функционального преобразователя, и блок управления, отличающееся тем, что,

Редактор А.Шандор Заказ 6826/40

Составитель А,Лисицин Техред И.Попович

Корректор

Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственног о комитета ССОР

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

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

с целью повышения точности измерения, введены второй компаратор, два элемента И, два триггера, дешифратор и формирователь, причем генератор импульсов соединен с источником света, другой вход первого компаратора соединен с выходом первого триггера, а выход - с одним входом первого И, другой вход которого с выходом генератора им- вькод первого элемента И с одним входом второго элеэлемента соединен пульсов, соединен

мента И, другой вход которого соединен с выходом второго -триггера, выход второго элемента И соединен с входом счетчика, выход которого через дешифратор соединен с 3-в:йодом первого триггера,, выход первого элемента И через первый формирователь соединен с одним входом второго, компаратора и через второй формирователь - с S-входом второго триггера, R - вход которого подключен к выходу второго компаратора,другой вход которого и R - вход первого триггера соединены с блоком управления,.

Корректор В. Бутяга

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить достоверность измерения. Напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 17 функционального преобразователя 16, пропорциональное времени прохождения экраном 3 светового луча источника света 1, используется в качестве опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя 18, которьш преобразует напряжение источника 19, величина которого постоянна и выбирается исходя из максимального значения скорости. Код на .выходе аналого-цифрового преобразователя 18 является цифровым эквивалентом скорости и поступает на устройство 20 индикации. Дешифратор 15, вклю- ченный на выходе двоичного счетчика 14, позволяет проверять устройство с помощью задания эталона времени кварцевой частотой 100 кГц. 1 ил. с W с