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

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

Целью изобретения является расширение области применения путем обеспечения возможности измерения скорости в нескольких точках траектории как при прямом, так и при обратном движении объекта.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит датчики 1, мультиплексор 2, измеритель 3 временных интервалов, вычислитель 4, счетчик 5, цифровой компаратор 6, элементы 7-9 запрета, элементы 10-14 задержки сигнала, триггеры 15,16, элементы И 17,18, элемент ИЛИ 19 и формирователь 20 импульсов.

Выходы датчиков 1 через мультиплексор 2 подключены к входу измерителя 3 временных интервалов и к S-входу первого триггера 15, а также через формирователь 20 импульсов и первый элемент 10 задержки сигнала - к первому входу первого элемента И 17. Второй вход первого элемента И 17 подключен к выходу первого триггера 15 и через четвертый элемент 13 задержки сигнала - к запрещающим входам первого и второго элементов 7,8 запрета. Информационные входы первого и второго элементов 7,8 запрета подключены к выходам первого и последнего датчиков 1 соответственно. Выход первого элемента 7 запрета соединен с первым R-входом второго триггера 16, S-вход которого соединен с выходом второго элемента 8 запрета и с входом записи счетчика 5. Вход стробирования вычислителя 4 соединен с выходом первого элемента И 17 и через пятый элемент 14 задержки сигнала - с первым установочным входом измерителя 3 временных интервалов, вход которого через второй элемент 11 задержки сигнала соединен со счетным входом счетчика 5 и через третий элемент 12 задержки сигнала соединен с входом стробирования цифрового компаратора 6, Информационные входы цифрового компаратора 6 соединены с адресными входами мультиплексора 2 и с информационными выходами счетчика 5. Вход задания режима работы счетчика 5 соединен с выходом второго триггера 16, с первым входом второго элемента И 18 и с запрещающим входом третьего элемента 9 запрета, информационный вход которого соединен с выходом цифрового компаратора 6. установочные входы цифрового компаратора 6 объединены с установочными входами счетчика 5 и подключены к входам задания

количества интервалов измерения скорости. Выход третьего элемента 9 запрета соединен с первым входом элемента ИЛИ 19, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И 18, а выход - с первым R-входом первого триггера 15. Второй вход второго элемента И 18 подключен к входу переноса счетчика 5. Вторые установочные входы триггеров 15,16 счетчика 5 и измери0 теля 3 временных интервалов подключены к входу установки устройства в исходное состояние.

Устройство работает следующим образом.

5В исходном состоянии триггеры 15,16

обнулены, что обеспечивает открытие элементов 7,8 запрета для прохождения сигналов от первого и последнего датчиков 1. Обнулен счетчик 5, что обеспечивает под0 ключение на выход мультиплексора 2 первого датчика, установлен в нулевое состояние измеритель 3 временных интервалов. Датчики размещены на одинаковом расстоянии друг от друга. Это расстояние большее, чем

5 геометрические размеры движущегося объекта, а в вычислитель 4 занесено значение кода, соответствующего базовому расстоянию Д5.

Движущийся объект может подойти к

0 предполагаемой траектории движения как со стороны первого датчика 1 (Д1), так и со стороны последнего датчика 1 (ДМ).

Рассмотрим случай, когда объект движется от первого датчика 1( Д1) к последне5 му 1(ДМ). В этом случае при появлении сигнала с первого датчика он проходит через открытый первый элемент 7 запрета и подтверждает состояние второго триггера 16. Одновременно этот сигнал проходит че0 рез мультиплексор 2 и запускает измеритель 3 временных интервалов, где начинаются по заднему фронту импульса измерения временного интервала прохождения объектом расстояния между соседни5 ми датчиками 1. Задним фронтом первого импульса включается первый триггер 15 и сигнал с второго входа элемента И 17 поступает на его выход. То есть на выходе первого элемента И 17 формируется сигнал при сра0 батывании последующих датчиков 1, кроме первого, поскольку первый элемент И 17 разблокируется лишь задним фронтом первого сигнала и, следовательно, сигнал, сформированный из переднего фронта сиг5 нала на выходе мультиплексора 2 формирователем 20 и задержанный элементом 10 задержки, будет стробировать вычислитель лишь в конце каждого интервала замера скорости. То есть, первый элемент 10 задержки сигнала должен обеспечивать задержку

сигнала, чтобы переходной процесс после прекращения накопления кода Ат в измерителе 3 временных интервалов завершился, после чего и производится занесение накопленного кода в вычислитель 4. Через время, задаваемое пятым элементом задержки, сбрасывается в исходное состояние измеритель 3 временных интервалов. Время, задаваемое пятым элементом 14 задержки сигнала, должно обеспечивать надежную перезапись кода из измерителя 3 временных интервалов в вычислитель 4, то есть оно определяется временем срабатывания вычислителя 4. По мере движения объекта от датчика к датчику производится измерение временных интервалов измерителем 3 временных интервалов, а через задержку, определяемую элементом задержки сигнала, производится импульсом на выходе мультиплексора 2 переключение счетчика 5 на следующее состояние и подключение следующего датчика на выход мультиплексора 2. В вычислителе 4 при его срабатывании производится вычисление скорости

При срабатывании последнего датчика 1( Д N) на выходе мультиплексора появляется последний импульс, по переднему фронту которого формируется стробирующий сигнал для вычислителя 4 и по этому же сигналу через время, задаваемое элементом 11 задержки сигнала, срабатывает счетчик 5 и на его выходах появляется код, соответствующий заданному на цифровом компараторе 6 коду, что приводит к срабатыванию компаратора 6, сигнал с выхода которого проходит на выход открытого элемента 9 запрета и устанавливает счетчик 5 в исходное состояние, а через элемент ИЛИ сбрасывает триггер в ноль. Поскольку первый триггер 15 до этого был взведен и заблокированы элементы 7,8 запрета, на первый триггер 16 и на вход записи счетчика 5 не поступает сигнал с последнего датчика 1. Стробирование цифрового компаратора 6 производится по счетным сигналам счетчика 5 через задержку, определяемую третьим элементом 12 задержки сигнала. Элемент 12 задержки выбирается из условия, чтобы переходные процессы на выходах счетчика 5 завершились после накопления в нем информации.

В случае, если движение объекта проходит с последнего датчика 1( Д N), алгоритм функционирования устройства изменяется.

Устройство работает следующим образом.

При появлении импульса с последнего датчика 1( ДМ) через открытый второй элемент 8 запрета включается по S-входу триггер 16 по переднему фронту импульса. При

этом блокируется выход третьего элемента запрета и одновременно открывается второй элемент И 18. По заднему фронту сигна- ла счетчик 5 устанавливается в код, соответствующий заданному значению ин0 тервалов измерения скорости, и на выходе мультиплексора 2 появляется сигнал от последнего датчика 1( ДМ). Этот сигнал запускает измеритель 3 временных интервалов по заднему фронту и включает по заднему

5 фронту по S-входу первый триггер 15. С выхода этого триггера открывается первый элемент И 17 для прохождения стробирую- щих сигналов для вычислителя 4, сформированный из переднего фронта сигнала на

0 выходе мультиплексора 2 и задержанный первым элементом 10 задержки сигнала. Через время, задаваемое четвертым элементом 13 задержки сигнала, блокируется первый и второй элементы 7,8 запрета, че5 рез время, задаваемое вторым элементом задержки сигнала, срабатывает по заднему фронту сигнала счетчик 5. Причем, если при прямом пересчете датчиков на вход задания режима работы счетчика подавался ноль, то

0 теперь с выхода второго триггера 15 на его вход задания режима работы поступает единица и счетчик 5 начинает уменьшать свой код от записанного в нем кода до нуля при поступлении на его С-вход счетного импуль5 са. На выходе мультиплексора 2 последова- тельно появляются импульсы от соответствующих датчиков, и в измерителе 3 временных интервалов происходит определение времени прохождения объектом

0 расстояния между датчиками. При формировании стробирующего сигнала на вычислителе 4 в нем производится операция

А О

определения скорости по формуле V -ду

5 Так продолжается до срабатывания первого датчика 1(Д1), сигнал с которого не поступает через закрытый элемент 7 запрета на R-вход триггера 16, но, поступив через мультиплексор 2 и второй элемент 11 задержки

0 сигнала на счетный вход счетчика 5, приводит к его срабатыванию на выходе переноса. Этот импульс, пройдя через открытый второй элемент И 18 и через элемент ИЛИ 19, сбрасывает первый триггер 15 по задне5 му фронту в исходное состояние, то есть после завершения формирования последнего стробирующего сигнала вычислителя 4 устройство переходит в состояние готовности измерения скорости следующего объекта. При этом счетчик 5 находится в нулевом

состоянии, а триггер 16 может находиться как в нулевом, так и в единичном состоянии и при приходе сигнала с первого или последнего датчика (Д 1 или ДМ) устройство измерения скорости произведет выбор соответствующего алгоритма функционирования устройства измерения скорости объекта, движущегося как в направлении в порядке возрастания датчиков, так и в обратном направлении.

Формула изобретения Устройство для измерения скорости перемещения объекта, содержащее N датчиков, подключенных к входам мультиплексора, управляющие входы которого соединены с выходами счетчика, первый и второй элементы задержки сигнала, измеритель временных интервалов, подключенный к входам вычислителя, строби- рующий вход которого через первый элемент задержки соединен со стробирую- щим входом измерителя временных интервалов, формирователь импульсов, подключенный к входу второго элемента задержки, компаратор, входы установки счетчика, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, в качестве компаратора применен цифровой компаратор, а счетчик выполнен реверсивным, дополнительно введены три элемента задержки сигнала, три элемента запрета, два триггера, два элемента И, элемент ИЛИ,

0

5

0

5

0

причем входы установки счетчика соединены с первыми входами цифрового компаратора, вторые входы которого соединены с выходами счетчика, выходы первого и последнего датчиков соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов запрета, выходы которых соединены соответственно с S и R-входами второго триггера, выход которого соединен с первыми входами второго элемента И, третьего элемента запрета и входа режима счетчика, вход записи которого соединен с выходом второго элемента запрета, а выход переноса соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого через элементы ИЛИ соединен с R-входом первого триггера, выход которого через четвертый элемент задержки соединен с вторыми входами первого и второго элементов запрета, а через первый элемент И - со стробирую- щим входом вычислителя, выход мультиплексора соединен с S-входом первого триггера, входами измерителя временных интервалов, формирователя импульсов и третьего элемента задержки, выход которого соединен со счетным входом счетчика, а через пятый элемент задержки - со строби- рующим входом цифрового компаратора, выход которого через третий элемент запрета соединен с входом установки счетчика и вторым входом элемента ИЛИ, выход второго элемента задержки соединен с вторым входом первого элемента И.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является расширение области применения. Устройство содержит N датчиков 1, мультиплексор 2, измеритель 3 временных интервалов, вычислитель 4, счетчик 5, цифровой компаратор 6, элементы 7-9 запрета, элементы 10-14 задержки сигнала, триггеры 15.16, элементы И 17,18, элемент ИЛИ 19 и формирователь 20 импульсов. При движении объекта от первого датчика сигнал с его выхода проходит через элемент 7 запрета и подтверждает состояние триггера 16. Выход первого датчика подключен через мультиплексор 2 к входу измерителя 3 временных интервалов, который подсчитывает интервалы времени, за которые объект проходит расстояние между датчиками. Счетчик 5 последовательно подключает выходы датчиков 1 к входу измерителя 3 временных интервалов с помощью мультиплексора 2, от первого до последнего датчика. При движении объекта со стороны N датчика три ггер 16 устанавливается в состояние, переключающее режим работы счетчика 5 на вычитание, а в счетчик заносится число, соответствующее количеству датчиков. 1 ил. /V-7 сл С со -xl 00 Јь О