Цифровой измеритель скорости Советский патент 1986 года по МПК G01P3/489 

1 127 Изобретение относится к измерительной технике и приборостроению и предназначено для измерения скорости, Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения вследствие обеспе- чения минимальной дискретности измерения и расширение функциональных воз-i можностей устройства путем обеспечения измерения скорости на произвольных интервалах времени ,

На чертеже приведена структурная схема цифрового измерителя скорости.

Цифровой измеритель скорости содержит импульсный, датчик 1 скорости, генератор 2 импульсов эталонной частоты, управляемый делитель 3 частоты, двоичный счетчик 4, программируемую память 5, коммутатор 6 и регистр 7 памяти ,

Каждый импульс с выхода пере полнения счетчика 4 увеличивает в два раза коэффициент деления делителя 3 частоты и с помощью коммутатора 6 уменьшает в два раза код, переписываемый из памяти 5 в регистр 7.

Скорость V находится как величина, обратная отрезку времени t , измеренному между соседними импульсами датчика 1-.

V C/t,(1)

где С - коэффициент.

Время t определяется числом импульсов генератора 2, записанных в счетчик 4, Следовательно, максимальное значение скорости, когда в счет-. чик 4 записывается только один импульс, равно С,

Измеряемое время t разделено на интервалы t (i 1, 2, 3,,,.), т.е. каждый пос- ледующий интервал больше предыдущего в два раза, и значения скорости на на первом интервале - С V б С/2 - записываются в память 5 (величина К определяется требуемой точностью изме рения скорости и объемом памяти 5), а значения скорости на всех после- дующих интервалах - С/2 определяются через записанные в память 5 значвения скорости уменьшени- ем их в 2 раз.

Цифровой измеритель скорости работает следующим образом.

Предварительно в память 5 записыва ется 2 - 1 значений скорости верхне- го диапазона от V С до V С/(2 -1) В счетчике 4 соответственно К разрядов.

5

71

0

5

-

0

0

7-2

При появлении импульса датчика I начина.ется очередной интервал измерения скорости. Этим импульсом схема приводится в исходное состояние: обнуляется счетчик 4, в регистр 7 заносится измеренное на предыдущем интервале значение скорости, устанавливает ся единичный коэффии 1ент деления частоты делителя 3, коммутатор 6 подгслю- чает каждый j-й выход памяти 5 к соответствующему входу регистра 7. Каждый импульс генератора 2 проходит через делитель 3 частоты на суммирующий вход счетчика 4. Код времени t в счетчике 4 является адресом той ячейки в памяти 5, в которой записан код скорости . Поэтому после каждого импульса генератора 2 на выходах памяти, 5 будет код соответствующего значения скорости, который через коммутатор 6 подается на входы регистра 7.

Если очередной импульс датчика 1, фиксирующий конец текущего и начало следующего интервалов измерения скорости, появляется при t 2 , то этот импульс заносит код скорости в регистр 7, обнуляет счетчик 4 и подтверждает исходное состояние депите- ля 3 частоты и коммутатора 6. Далее описанный цикл работы схемы повторяется.

U

При t 5 2 работа схемы отличается от описаннойи В моменты времени

X + 1 - I

t 2изменяется состояние счетчика 4, делителя 3 частоты и коммутатора 6. В эти моменты времени на выходе переполнения счетчика 4 появляется импульс, который вдвое (относительно предадущего значения) увеличивает коэффициент деления делителя 3 частоты, заносит в счетчик

V t

4число 2 , с помощью коммутатора 6 вдвое по отношению к предыдущему состоянию уменьшает код, переписываемый из памяти 5 в регистр 7.

Так при первый импульс переполнения счетчика 4 заносит в счетчик Число , задает коэффициент деления делителя 3 частоты равным двум, переключает каждый j-й выход памяти

5на соответствующий (j-l)-й вход регистра 7. При переписи числа из памяти 5 в регистр 7 такое переключение сдвиг) равноценно уменьшению числа из памяти 5 в два раза. Если

1

бы при появился очередной импульс датчика 1 , из памяти 5 в

гистр 7 было бы переписано умеиьшен ное вдвое число, т.е. истинное значние скорости , Импульс + с генератора 2 на счетчик 4 не приходит, так как теперь делитель 3 частоты пропускает каждый второй импульс. Поэтому, если очередной импульс датчика 1 появился бы при +1, из памяти 5 в регистр 7 переписывалось бы не истинное значе ние скорости (2 +1), а предыдущее значение , т.е. значение скорости при аппроксимируетс значением скорости при . Следовательно, на интервале 2 t ё 2 каждым двум соседним- значениям измеренного времени ставится в соответствие одно значение скорости, т.е. половина значений вычисляется точно а половина значений скорости аппрок- симируется.

При вторым импульсом пере-

полнения в счетчик 4 вновь заносит- ,

ся число 2 , устанавливается коэффициент деления делителя 3 частоты равный четырем, переключаются j-e выходы памяти 5 на (j-2)-e входы регистра 7. Следовательно, на интервале i t 2 каждым четырем соседним значениям измеренного вре- меня соответствует одно значение скорости.

На каждом очередном интервале 2К+1-1 J. соблюдается описанная закономерность работы схемы иэмери- теля, в начале интервала () импульсом переполнения счетчика 4 в него же записывается число 2 , вдвое увеличивается коэффициент деления делителя 3 частоты, вдвое уменьшается код, переписываемый из памяти 5 в регистр 7, Каждым 2 соседним значениям измеренного времени соответствует одно значение скорости.

Оценим максимально возможную приборную погрешность предлагаемого цифрового измерителя скорости, обусРедактор А,Шандор

Составитель Ю.Мручко Техред Н.Глущенко

Заказ 6828/41Тираж 778Подписное

ВНИИПИ 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

74

ловленную аппроксимацией части значений скорости. Сделаем это посредством относительной максимальной ошибки 8п,; на каждом временном интервале равна отношению максимальной ошибки измерения на данном интервале к соответствующему точному значению скорости. Анализ показал, что минимальна при

мин J, f 1/2 (2) и максимальна при

макс

1/2

(3)

При этом вычисленные с наибольшими ошибками значения скорости мапо- вероя-тны, так как с наибольшими ошибками вычисляются только первые значения скорости на каждом временном интервале.

Формула изобретения

Цифровой измеритель скорости, со держащий импульсный датчик скорости, генератор импульсов, двоичный счетчик, коммутатор и регистр памяти, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности и расширения функциональных возможностей измерителя, в него введены управп ляемый делитель частоты импульсов и программируемая память, причем выход генератора импульсов через управляемый делитель частоты включен на суммирующий вход двоичного счетчика, выходы разрядов которого соединены с входами программируемой памяти, выхо- Д1,1 разрядов программируемой памяти через коммутатора подключены к входам разрядов регистра памяти, выход переполнения двоичного счетчика включен на его установочный вход, на управляющий вход делителя частоты и на управляющий вход коммутатора, а выход импульсного датчика скорости подключен к сбросовым входам управляемого делителя частоты, двоичного счетчика, коммутатора и к входу за- . писи информации регистра памяти.

Корректор В. Бутяга

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет уменьшить погрешности измерения и расширить функциональные возможности измерителя. При появлении импульса датчика 1 начинается очередной интервал измерения сйорости. В начале интервала импульсом переполнения счетчика 4 в него записывается число, предшествующее импульсу переполнения счетчика, в результате чего вдвое увеличивается коэффициент деления делителя 3 частоты, вдвое уменьшается код. Переписываемый из блока 5 памяти в регистр 7. Каждым соседним значениям измеренного времени соответствует одно значение скорости, Максим-алЬная ошибка на каждом временном интервале равна отношению максимальной ошибки измерения на данном интервале к соответствующему точному значению скорости. I ил. i (Л to 00