Устройство для измерения скорости перемещения объекта Советский патент 1992 года по МПК G01P3/64 

Изобретение относится к измерению неэлектрических величин и может быть использовано для измерения скорости линейного перемещения движущихся объектов по заданной траектории.

Целью изобретения является повышение надежности путем обеспечения возможности регистрации скорости объекта даже с потерей нескольких сигналов с выхода датчиков перемещений.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит датчики 1 по числу N точек измерения, мультиплексор 2, измеритель 3 временных интервалов, вычислитель 4, делитель 5 частоты, два элемента ИЛИ 6,7, счетчик 8, три элемента 9-11 задержки сигнала, два формирователя 12,13 импульсов, элемент И 14, генератор 15 импульсов и RS-триггер 16.

Выходы измерителя 3 временных интервалов подключены к первым входам вычислителя 4 скорости, выходы датчиков 1 через мультиплексор 2 подключены к запрещающему входу элемента И 14, к входу измерителя 3 временных интервалов, к первому входу второго элемента ИЛИ 7, к первому R-входу RS-триггера 16 и через первый элемент 9 задержки сигнала и первый формирователь 12 импульсов - к стробиру- ющему входу вычислителя 4. Выходы датчиков 1 подключены также к входам первого элемента ИЛИ 6, выход которого через второй формирователь 13 импульсов и третий элемент 11 задержки сигналов подключены к информационному входу элемента И 14, выход которого подключен к S-входу триггера 16, выходом соединенного с управляющим входом генератора 15 импульсов, выход генератора 15 подключен к второму входу второго элемента ИЛИ 7 и к С-входу счетчика 8, первый R-вход которого подключен к первому R-входу измерителя 3 временных интервалов и через второй элемент 10 задержки сигнала - к входу стробирования вычислителя 4. Выходы счетчика 8 подключены к вторым информационным входам вычислителя 4, третьи информационные входы которого подключены к входам задания базового расстояния устройства, выход второго элемента ИЛИ 7 соединен со счетным входом делителя 5 частоты, выходы которого подключены к адресным входам мультиплексора 2. Входы задания коэффициента деления подключены к входам задания количества интервалов измерения устройства.

С

ы

VI

СО

Второй установочный в ноль вход измерителя 3 временных интервалов, счетчика 8 и триггера 16 подключены к входу установки устройства в исходное состояние.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии делитель 5 частоты обнулен, что обеспечивает подключение на выход мультиплексора 2 первого датчика 1. Триггер 16 установлен в исходное состояние, обеспечивающее торможение генератора 15 импульса. Счетчик 8 и измеритель 3 временных интервалов обнулен.

При появлении объекта перед первым датчиком 1 он срабатывает, что приводит к запуску устройства в целом и в том числе измерителя 3 временных интервалов. То есть первый датчик 1 должен всегда надежно фиксировать движение объекта. Это может быть обеспечено, например, стартовым импульсом движения объекта. В измерителе временных интервалов начинается при исчезновении импульса от первого датчика 1 измерение временного интервала между импульсами от первого до следующего датчика, сработавшего за ним. Так, если сработает второй датчик, то по переднему фронту сигнала от второго датчика прекратится измерение интервала времени прохождения объекта между первым и вторым датчиками и накопленная в измерителе 3 временных интервалов информация простробируется в вычислитель 4 сигналом, сформированным из переднего фронта сигнала на выходе мультиплексора 2 первым формирователем 12 импульсов и задержанным первым элементом 9 задержки сигнала, Элемент 9 задержки выбирается таким образом, чтобы переходные процессы после накопления информации в измерителе 3 временных интервалов прекратились.

При правильном срабатывании датчиков 1 (после первого - второй, после второго - третий и т.д.) импульс с выхода первого элемента ИЛИ 6, сформированный вторым формирователем 13 и задержанный третьим элементом 11 задержки, надежно блокируется элементом И 14. То есть формирователь 13 импульсов выделяет передний фронт сигналов с датчиков 1, а третий элемент 11 задержки сигнала задерживает сигнал так, чтобы он попал в зону действия сигнала отдатчика 1.

После стробирования информации из измерителя 3 временных интервалов в вычислитель 4 через время, задаваемое вторым элементом 10 задержки, сбрасывается в исходное состояние измеритель 3 временных интервалов, а по заднему фронту сигнала на выходе измерителя 3 временных

интервалов делитель 5 частоты переходит в следующее состояние и обеспечивает подключение следующего датчика 1 на выход мультиплексора 2.

В случае, если какой-то датчик 1 не зарегистрировал движущийся объект, то изме- ритель 3 временных интервалов, запущенный предыжущим датчиком 1 (по заднему фронту сигнала от соответствующего датчика 1), будет продолжать измерение временного интервала до тех пор, пока не сработает от движущегося объекта какой- либо из последующих датчиков 1. При этом на выходе первого элемента ИЛИ 6 сформируется сигнал от датчиков 1, а на выходе мультиплексора 2 этого сигнала не будет, поскольку мультиплексор подключен к несработавшему датчику 1, Это приведет к срабатыванию элемента И 14, выходным

сигналом которого по S-входу включится триггер 16, который включит генератор 1Б импульсов. Частота генератора 15 импульсов выбирается такой, чтобы она была на порядок выше частоты эталонных импульсов измерителя временных интервалов. Это обеспечит допустимую ошибку в измерителе 3 временных интервалов при доводке мультиплексора 2 до сработавшего датчика 1. При включении генератора 15 импульсов

его выходные сигналы проходят на С-вход счетчика 8 и через второй элемент ИЛИ 7 - на вход делителя 5 частоты. Делитель 5 частоты переходит на следующее состояние до тех пор, пока не подключится на его выход

сработавший датчик 1, что приведет к переходу по переднему фронту триггера 16 в исходное состояние. Одновременно включается измеритель 3 временных интервалов на измерение временного интервала, а сигнал, сформированный из переднего фронта сигнала от соответствующего датчика 1 первым формирователем 12 и задержанный первым элементом 9 задержки сигнала, поступит на вход стробирования измерителя

временных интервалов и код, накопленный в измерителе 3 временных интервалов, поступит в вычислитель 4, одновременно занесется в вычислитель 4 состояние счетчика 8, в котором будет накоплено количество импульсов доводки мультиплексора 2 отдатчика, который должен сработать, до датчика, который в данный момент сработал. Таким образом, в вычислитель 4 занесется информация о количестве базовых интервалов,

пройденных объектом, и время прохождения этого расстояния t. В вычислителе 4 производится расчет скорости v по формуле

V

(i + 1)AS

t

где AS-заданное базовое расстояние между датчиками 1; i - код, накопленный в счетчике 8; t - время прохождения расстояния между двумя сработавшими датчиками 1.

В частном случае при правильном ера- батывании датчиков 1 (за первым - второй, за вторым - третий, и т.д.) в счетчике 8 будет накоплен ноль и формула преобразуется к стандартному виду

,, AS

После срабатывания вычислителя 4 на операцию вычисления скорости в течение действия импульса на выходе мультиплексора 2 (при этом заторможен измеритель временных интервалов) сбрасывается в исходное состояние счетчик 8 и измеритель 3 временных интервалов и устройство готово измерять скорость на последующих базовых расстояниях. Причем сброс измерителя временных интервалов и счетчика 8 в исходное состояние происходит после надежной перезаписи накопленной в них информации в вычислитель 4. Это обеспечивается соответствующим выбором второго элемента 10 задержки сигнала.

Формула изобретения Устройство для измерения скорости перемещения объекта, содержащее N датчи- ков перемещения, мультиплексор, делитель частоты, измеритель временных интервалов, вычислитель, первый формирователь импульсов, первый и второй элементы задержки, выходы N датчиков перемещения подключены к входам мультиплексора, выходы делителя частоты подключены к управляющим входам мультиплексора, выходы измерителя временных интервалов подключены к первым входам вычислителя, выход вычислителя является выходом устройства, выход первого формирователя импульсов подключен к входу первого элемента задержки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены первый и второй элементы ИЛИ, элемент И, триггер, генератор импульсов, второй формирователь импульсов, третий элемент задержки, счетчик, причем выходы N датчиков перемещения соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом первого формирователя импульсов, выход мультиплексора соединен с входом измерителя временных интервалов, входом второго элемента задержки, первым входом второго элемента ИЛИ, R-входом триггера и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, а выход - с S-входом триггера, выход которого соединен с управляющим входом генератора импульсов, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход второго элемента задержки соединен с входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с входом стробирования вычислителя и входом третьего элемента задержки, выход которого соединен с входами обнуления измерителя временных интервалов и счетчика, выходы которого соединены с вторыми входами вычислителя, а счетный вход - с выходом генератора импульсов.

к

Изобретение относится к измерениям неэлектрических величин. Целью изобретения является повышение надежности. В устройстве производится вычисление скорости и при нерегистрации несколькими датчиками движущегося объекта, при этом определяется значение скорости за интервал времени между двумя срабатываниями датчиков, что исключает полную потерю информации о движении объекта. 1 ил.