Устройство для измерения скорости полета шарообразных тел Советский патент 1991 года по МПК G01P3/68 

фиг Z

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для изме- рений в механике, при проведении исследований в области биомеханики, педагогики спорта и физической культуры.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг.1 приводится блок-схема предложенного устройства; на фиг.2 - его оптическая схема; на фиг.З - электронная схема устройства.

Устройство со держит (фиг.1) последовательно соединенные источник света, например квантовый генератор 1, формирователь 2 сканирующего светового луча, блок 3 обработки, измеритель А временных интервалов.

Формирователь 2 состоит из (фиг.2) электродвигателя 5, на валу которого жестко закреплена многогранная призма 6 (зер- кальный призматоид). Крепление осуществляется таким образом, чтобы ось вала проходила через геометрический центр оснований призматоида 6,

Блок 3 (фиг.З) содержит одинаковые усилители-формирователи (7-14) и логический элемент И-НЕ 15. Каждый из усилителей-формирователей 7-14 содержит компаратор 16 напряжения, инвертирующий вход которого соединен с фотоприемником 17, конденсатором 18 и резистором 19, а неинвертирующий вход - с потенциометром 20. Выход компаратора 16 напряжения подключен к синхронизирующему входу одновибратора 21 и входу схемы 22 сравнения. Второй вход схемы 22 сравнения подключен к выходу одновибратора 21. К входу одновибратора 21 подключены потенциометр 23 и конденсатор 24, образующие схему настройки.

Выход схемы 22 сравнения подключен к первому входу логического элемента И-НЕ 15, выход которого, в свою очередь, соединен с входом таймера измерителя 4 времен- ных интервалов. Остальные входы логического элемента И-НЕ 15 подключены к соответствующим выходам остальных усилителей-формирователей 8-14, входы которых подключены к выходу формирователя 2. Устройство работает следующим образом.

После включения приборов в электрическую сеть оптический квантовый генератор 1 формирует луч света, который направляется на зеркальную поверхность призматоида 6, входящего в формирователь 2 световой плоскости. Вращение электродвигателя 5 приводит к тому, что постоянно изменяется направление отражения луча зеркальным

призматоидом 6. При этом отраженный луч последовательно освещает расположенные в вертикальной плоскости фотоприемники 17. В момент попадания отраженного зеркальным призматоидом 6 луча на первый из фотоприемников происходит освещение фотоприемника 17. Сигнал с фотоприемника поступает на инвертирующий вход компаратора 16 напряжения. Поскольку

0 фотоприемник 17 освещается путем сканирования луча, отраженного от зеркального призматоида 6, то некоторое время луч света не попадает на фотоприемник 17. Необходимая блокировка усилителя-формирователя

5 7 и выделение полезного сигнала осуществляется с помощью одновибратора 21 и схемы 22 сравнения. Одновибратор 21 в соответствии с каждым сформированным компаратором 16 напряжения импульсов вырабатывает

0 импульсы, длительность которых равна или на 1-3% превышает время затемнения фотоприемника 17. Схема 22 сравнения разрешает прохождение на выход усилителя-формирователя 7 только тех сигналов,

5 длительность которых превышает длительность импульса одновибратора 21, что может быть только, когда попаданию луча на фотоприемник 17 препятствует нахождение в сформированной световой плоскости

0 тела, скорость которого измеряется. Длительность импульса одновибратора 21 регулируется с помощью схемы настройки путем изменения емкости конденсатора 24 и сопротивления потенциометра 23. Путем

5 изменения сопротивления потенциометра 20 подбирается порог срабатывания компаратора 16 напряжения таким образом, чтобы напряжение питания компаратора 16 напряжения соответствовало амплитуде вы0 ходных импульсов транзисторно-транзисторной логики. С помощью конденсатора 18 производится фильтрация помех, а резистор 19 служит для задания начальной величины тона фотодатчика 17 Аналогичным

5 образом работают и остальные усилители- формирователи 8-14. Выходные сигналы усилителей-формирователей 7-14 поступают на соответствующие входы логического элемента И-НЕ 15, где собираются полез0 ные сигналы, которые в дальнейшем поступают на вход измерителя 4 временных интервалов. Отсчет времени приостанавливается, как только прекращается поступление полезных сигналов. На выходе

5 измерителя 4 получают время, соответствующее прохождению шарообразным телом расстояния, равного его диаметру. Для определения скорости полета необходимо разделить диаметр тела на зарегистрированное время.

Формула изобретения 1. Устройство для измерения скорости полета шарообразных тел, содержащее источник света, формирователь светового луча, два фотоприемника, блок обработки сигнала и измеритель временных интервалов, при этом выходы фотоприемников через электронный блок подключены к измерителю временных интервалов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, введены сканатор светового луча в плоскости, ортогональной направлению полета тела, и дополнительные фотоприемники, расположенные вместе с основными фотоприемниками вдоль трассы сканирования светового луча, а блок обработки сигна- ла выполнен в виде схемы И-НЕ и усилителей-формирователей, каждый из которых содержит компаратор напряжения, потенциометр, одновибратор, фильтр верхних частот и схему сравнения, причем выход каждого фотоприемника через фильтр верхних частот соединен с одним из входов компаратора, другой вход которого соединен с выходом потенциометра, а выход - с синхронизирующим входом одновибратора и с первым входом схемы сравнения, второй

0 вход которой подключен к выходу одновибратора, выход схемы сравнения соединен с входом схемы И-НЕ, выход которой подключен к измерителю временных интервалов.

5 2. Устройство по п. 1. о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что сканатор светового луча выполнен в виде многогранной зеркальной призмы, закрепленной на валу электродвигателя.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости полета шарообразных тел, например спортивных снарядов. Целью изобретения является повышение точности. Источник 1 света направляет луч света на многогранную зеркальную призму 6, вращаемую электродвигателем 5. При этом в плоскости чертежа получается развертка луча света в виде плоскости. Испытуемое шарообразное тело направляется ортогонально плоскости чертежа. При этом на выходах фотоприемников, расположенных вдоль трассы сканирования луча света, появляются сигналы, несущие информацию о скорости полета тела, определяемой с помощью электронного блока как отношение величины диаметра тела к временному интервалу, равному времени прохождения телом расстояния, равного его диаметру 3 ил (Л

Фиг.1