Устройство для измерения скорости перемещения Советский патент 1992 года по МПК G01P3/489 

J173

Изобретение относится к области - информационно-измерительной техники и может быть использовано для измерения параметров движения тел.

Известно устройство для измерения параметров перемещения, содержащее два смещенных на фиксированное расстояние один относительно другого датчика прохождения контролируемым объектов фиксированных точек пространства, подключенных выходами через последовательно соединенные усилитель и формирователь к дешифратору, два регистра памяти и два распределителя, а также элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент ИЛИ, два триггера, два элемента И и четыре одновибратора.

Недостатком данного устройства является то, что с помощью данного устройства невозможно регистрировать величину скорости, а лишь только направление и факт перемещения.

Известно устройство для измерения скорости перемещения, содержащее фор- мирователь прямоугольных импульсов (датчиков), генератор импульсов, элемент И, первый, второй и третий счетчики, блок постоянной памяти, блок управления и регистр, причем выход формирователя прямоугольных импульсов подключен к первому входу элемента И и к входу Разрешение регистра, выход генератора подключен к второму входу элемента И, выход которого под- ключей к входу Счет первого счет

чика 4, выход которого подключен к первому входу блока управления, выход второго счетчика подключен к первому входу блока постоянной памяти, а выход Перенос второго счетчика подключен ко входу Счет третьего счетчика, выход которого подключен к второму входу блока управления и к второму входу блока постоянной памя- ти. Третий вход блока управления подключен к выходу элемента И, а выход блока управления подключен к входу Счет второго счетчика. Выход блока постоянной памяти подключен к инфор- мационному входу регистра, выход которого является выходом устройства.

Недостатком данного устройства являются ограниченные функциональные возможности вследствие того, что с помощью данного устройства невозможно регистрировать скорость нескольких тел, движущихся по нескольким заданным траекториям одновременно.

5 0 5

5

0

0 5 0

5

Известно устройстпо,которое позволяет осуществлять контроль и измерение параметров по нескольким измерительным трактам одновременно и может быть использовано для измерения скорости тел, движущихся по нескольким заданным траекториям.

Устройство содержит N измерительных трактов, каждый из которых содержит п датчиков, N выносных коммутаторов и программатор.

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие.

Целью изобретения является повышение быстродействия многоканального устройства для измерения скорости перемещения.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем. Введение в структуру устройства мультиплексора позволило осуществлять непрерывный спрос состояния датчиков положения движущихся объектов. Триггеры, используемые в данном устройстве, обеспечивают выделение сигнала первого опроса датчика при нескольких их опросах. Использование счетчика текущего времени позволило осуществлять регистрацию моментов появления объектов перед датчиками с дальнейшим расчетом интервалов времени для определения скорости в программаторе, что приводит к уменьшению аппаратурных затрат, необходимых для регистрации скорости нескольких объектов одновременно, например, для ее регулирования с целью синхронизации движения деталей при подаче их на многопозиционную обработку.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит N измерительных трактов (А1,..., AN), в каждом из которых п датчиков 1 (D1,...,Dn), п формирователей импульсов 2, п триггеров 3, мультиплексор 4, демультип- лексор 5, выносной коммутатор 6, а также общие на все тракты элемент ИЛИ 7, дешифратор 8, генератор 9 импульсов, первый, второй и третий делители частоты 10 - 12, блок памяти 13, программатор 14, регистр 15 памяти, элемент И 16 и элемент 17 задержки .

Выходы датчиков 1 через формирователи 2 импульсов подключены к S-вхо- дам соответствующего триггера 3, R- входы которых подключены к соответст

вующему выходу демультиплексора 5, а выходы этих триггеров соединены с входами мультиплексора 4.

Выход мультиплексора 4 соединен с первым входом выносного коммутатора, второй вход которого (в каждом канале) соединен с соответствующим выходом дешифратора 8, а выходы выходного коммутатора 6 всех каналов соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ 7 и с входом демультиплексора 5 своего канала. Выход элемента ИЛИ 7 соединен с входом записи блока 13 памяти, первая группа адресных входов которого подключена к входам дешифратора 8 и к выходам первого делителя 10 частоты, вход которого соединен с выходом генератора 9 импульсов, а выход - с входом второго де- лителя 11 частоты, информационные выходы которого подключены к второй группе адресных входов блока 13 памяти и к адресным входам мультиплексора 4 и демультиплексора 5 каждого канала регистрации. Последний выход дешифратора 8 подключен к входу стро- бирования программатора 14, адресные выходы которого подключены к третьей группе адресных входов блока 13 памя

формационным входам программатора 14, управляющий выход которого соединен со входом Чтение блока 13 памяти. Вторые Р-входы триггеров 3 подключены К входу Сброс установки устройства в исходное состояние. Выход элемента ИЛИ 7 подключен также к входу регистра 15 памяти, первый Р-вход которого подключен к выходу третьего делителя 12 частоты, а выход - через элемент 17 задержки сигнала к первому входу элемента И 16, второй вход которого подключен к выходу второго делителя 11 частоты. Выход элемента И 16 подключен к входу третьего делителя 12 частоты, информационные выходы которого подключены к информационным входам блока 13 памяти. Второй R-вход регистра 15 памяти подключен к входу (шине) Сброс установки устройства в исходное состояние.

В исходном состоянии триггеры 3 всех от А1 до AN измерительных трак- ( тов обнулены. С генератора 9 импульсов постоянно в делители 10 и 11 частоты поступают импульсы. Делители частоты постоянно заполняются циклически, обегая все свои состояния.

10

15

20

7322816

В результате происходит постоянный циклический опрос состояния выносного коммутатора 6 и мультиплексоров 4 в каждом измерительном тракте. Опрос выносного коммутатора 6 производится сигналами с выходов дешифратора 8 путем перебора всех его выходов, каждый из которых подключен к одному из входов выносного коммутатора 6. Опрос состояния мультиплексора 4 производится путем перебора адресов коммутации. Таким образом, в устройстве происходит постоянный опрос состояний датчиков по вертикали (по измеритель- ным трактам) и по горизонтали (по датчикам в каждом измерительном тракте) . Управление по вертикали (по трактам осуществляется с делителя 10 частоты, а по горизонтали (по датчикам в каждом тракте) с делителя 11 частоты. То есть, происходит постоянный опрос состояния датчиков t.

При появлении объекта перед одним

25 из .датчиков 1 (например, перед первым датчиком первого измерительного тракта) формирователь 2 импульсов выделяет передний фронт сигнала с датчика 1, после чего взьодится соответствующий триггер 3. При опросе этого триггера 3 мультиплексором 4 соответствующего измерительного тракта происходит формирование сигнала на выходе соответствующего выносного коммутатора 6, второй выход которого возбужден со стороны дешифратора 8. Выходной сигнал выносного коммутатора 6, пройдя через элемент ИЛИ 7, стробирует по входу Запись состояние делителя 12

4Q частоты в блок 13 памяти. При первом импульсе на входе Запись блока 13 памяти в память заносятся все нули, а в дальнейшем по соответствующему адресу - текущее состояние делителя 12 частоты.

Адрес занесения информации с выходов делителя 12 частоты в блок 13 памяти определяется состояниями выходов делителя 10 и 11 частоты, которое оп50 ределяют, какой из датчиков в данный момент времени опрашивается. При пер30

35

45

воначальном сигнале на входе Запись блока 13 памяти срабатывает также триггер 15, и через время задаваемое, элементом 17 задержки сигнала, включается элемент И 16, через который выходные сигналы с делителя 11 частоты поступают на счетный вход делителя 12 частоты. Частота генератора 9 импульсов выбирается таким образом, чтобы после ее деления делителем 10 частоты н делителем 11 частоты на вход делителя 12 частоты поступали: импульсы опорной частоты, период которых был бы равен единице измерения временного интервала, который необходимо определить для дальнейшего расчета скорости по формуле V. - AS;/&t; , где A S; - базовое расстояние измерения скорости Дц - время прохода базового расстояния. То есть

17

где Г

onr.g

QH.r.g

н

N

1

1.

1

Ь

коэффициент деления делителя 10 частоты; коэффициент деления делителя 11 частоты. Такт} образом, в делителе 12 частоты происходит отсчет текущего времени с момеьта появления первого сиг- напа от одного из датчиков устройства.

Объем (коэффициент деления) М делителя 12 частоты выбирается из условия, чтобы его хватило на максимальный ЬМД((е интервал времени, достаточный для завершения движения на контролируемом участке всех объектов, скорость которых измеряется, т.е.

еЭ. изм. &р. частота опорного генератора 9;

N, t

еЭ.изм- Вр,

После съема информации о срабатывании датчика 1 с любого триггера 3 он срабатывает в исходное сос.тояние через демультиплексор 5, у которого в данный момент возбужден выход, свя зывающий его с данным триггером 3, поскольку адресные входы мультиплексора Л и демультиплексора 5 объединены.

Аналогично происходит съем информации с любого другого триггера 3 о срабатывании датчика 1 от объекта.

После срабатывания третьего делителя 12 частоты сигнал с его выхода сбрасывает регистр 15 памяти по R- входу в исходное состояние, и элемент И 16 закрывается.

Таким образом, и предлагаемом устройстве осуществляется постоянный опрос состояния всех датчиков за вре

32281 мя

8

10

15

20

, соответствующее единице измерения времени.

Опрос блока 13 памяти со стороны программатора 14 для осуществления расчета скорости VCp производится по команде, формируемой с последнего выхода дешифратора 8. При этом на выходах дешифратора 8 не появляются. сигналы выбора измерительного тракта и мультиплексор 4 находится в состоянии, при котором ни один иа датчиков не подключен для съема информации. То есть, между последним импульсом опроса последнего из трактов, формируемым делителем 11 частоты, и начальным импульсом опроса первого тракта существует пауза, в течение которой производится.со стороны программатора 14 опрос блока 13 памяти путем установки кода по адресным входам блока 13 памяти и съема информации с информационных выходов блока памяти при строб-сигнале Чтение.

Таким образом, в предлагаемом устройстве осуществляется постоянный опрос всех датчиков 1, съем с них информации о появлении объекта и занесение в блок 13 памяти значения текущего времени с момента появления первого сигнала (от датчиков) об объек - те. После каждого цикла опроса всех датчиков 1 из блока 13 памяти по адресам, задаваемым последовательно программатором 14, производится вывод значения текущего времени срабатывания датчиков 1 для расчета в программаторе 14 длительности интервала времени At;m прохождения объек- том от предыдущего датчика 1 к последующему датчику.

После вычисления интервала време- HHUt; в программаторе 14 определя- 45 ется скорость по формуле V«,| &S;w/&tlVft.

50

55

Формула изобретения

- Устройство для измерения скорости перемещения, содержащее N измеритель ных трактов, каждый Из которых содержит п датчиков, N выносных комму тато- ров, программатор, отличающееся тем, что, с целью увеличе-- ния быстродействия, в него введены первый, второй и третий делители частоты, регистр памяти, элемент ИЛИ,

, элемент задержки, генератор импульсов, блок памяти, элемент И, дешифратор, а каждый измерительный тракт дополнительно содержит п формирователей импульсов, п триггеров, демуль- типлексор, мультиплексор, при этом выходы п датчиков каждого тракта подключены к п входам п формирователей импульсов, выходы которых подключены к S-входам п триггеров, выходы которых подключены к первым входам мультиплексора, вторые входы которого соединены с входами демультипЛексоров каждого тракта, вторыми адресными входами блока памяти и выходами второго делителя частоты, первые R-вхо- ды п триггеров соединены с первыми выходами соответствующих п демультиплексоров, а вторые R-входы - с шиной Сброс, выход генератора импульсов подключен к входу первого делителя частоты, первый выход которого соединен с входом второго делителя частоты, а второй выход подключен к входу дешифратора и первому адресному входу блока памяти, второй выход второго делителя частоты подключен к первому входу схемы И, второй вход

1732281

10

которой подключен к выходу элемента задеркки, а выход - к входу третьего делителя частоты, первый выход которого подключен к третьему входу блока памяти, а второй выход - к первому R-входу регистра памяти, S-вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ и четвертым входом блока памяти, втоQ рой Pv-вход регистра памяти соединен

с линией Сброс, пятый вход блока . памяти соединен с первым выходом программатора, вход которого соединен с выходом дешифратора, а второй вы5 ход.- с шестым входом блока памяти, второй и последующие входы дешифратора подключены к первым входам N выносных коммутаторов, второй вход каждого из которых соединен с выходом

0 соответствующего мультиплексора, выходы N выносных коммутаторов соединены с входами элемента ИЛИ и вторым входом соответствующего демультиплек- сора, выходы Ьлока памяти соединены

5 с вторыми входами программатора, а выход регистра памяти соединен с входом элемента задержки.

Использование: информационно-измерительная техника, измерение параметров движения тел. Сущность изобретения: устройство содержит N измерительных трактов, в каждом из которых имеется п датчиков 1, п формирователей 2 импульсов, п триггеров 3, мультиплексор 4, демультиплексор 5, выносной коммутатор 6, а также общие для всех трактов элемент ИЛИ 7, дешифратор 8, генератор 9 импульсов, делители 10-12 частоты, блок 13 памяти, программатор 14, регистр 15 памяти, элемент И 16 и элемент 17 задержки. 9-10-13-14, 14-16-12-15-3, 1-2-3-4-6-8-10, 11-5-3, 8-13, 15-17- 16, 8-14. 1 ил. н i (Л vl со ю ю 00