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

СП

с

Сущность изобретения: устройство содержит N датчиков 1. блок 2 объединения датчиков, формирователь 3 импульсов измеритель 4 временных интервалов, вычислитель 5, триггер 6. компараторы 7 и 8, инвертор 9, элементы И 10 и 11, генератор 12 тактовых импульсов, устройство 13 выборки-хранения, элемент 14 задержки. 1-2- 13-8-11-4-5, 2-7-15-11-6-10-8. 7-12-9-10, 7-14-6, 2-8, 12-13, 9-11, 6-11. 1 ил.

VJ

00

о

О

.

сл

Иаобретение относится к измерительной i ехнике и может быть использовано в автоматизированных системах управления движения.

Известно устройство для измерения г.корости движения объекта, содержащее N датчикоЕ перемещения, первый элемент задер ; ки, измеритель временных интервалов, вычислитель, а также мультиплексор, блок ключей, дешифратор, делитель частоты, селектор уровня сигналов, интегратор, формирователь импульсов, второй элемент задержки, компаратор, выходы N датчиков перемещения соединены соответственно с нходамк мультиплексора и блоком ключей, гизследовательнс соединенные делитель ча1П(;т1:,|.дешифратор, блок ключей, селектор уровня сигналов, интегратор, компаратор, формирователь импульсов, первый элемент задержки, второй элемент задержки, измеритель временных интервалов, вычисли1ель. причем делителя частоты соодипены с входами управления мультиплексора, выход которого соединен сдополмителы- Ь)г/ входом компаратора, выход |;оторО1О соединен со счетным входом делителя частоты и дополнительным входом из.мерителя временных интервалов, выход MeiiBOi j эле.чента задержки соединен с входом С: робирования вычислителя, входы козс)рмцивнта деления делителя частоты и . за,цания базового расстояния вь1числителя 1-1ежду датчиками перемещения являются управляющими входами устройства вычислителя является выходом устройс1 за.

i едостэтком данного устройства являсгсл низкая точность измерения скорости. с.дязйнная с тем. что при регистрации ,егося объекта в качестве признака регистрации объекта необходимо выбирать мйкс -мум информационного сигнала от объекта. Это требование вытекает из того ракта, что гфи регистрации объекта в точке |:з фронте нарастания информационного сигнала возникает погрешность, которая определяется задержкой, возникающей всяе,цствие индуктивности индукционного датчика. Причем, как известно, эта задержка определяется скоростью нарастания сигliana, которая определяется, во-первых. скоростью движения объекта, а во-вторых, сама уставка порогового элемента определяется уровнем шумов в системе. Следовательно, гфи больших скоростях движения объекта возможна координатная погрешliOCTb положения объекта, что приводит к погрегиности расчета скорости,

г1г иболее близким к предлагаемому является устройство для измерения скорости

движения объекта, содержащее датчики импульсов, измеритель временного интервала, вычислитель, триггер, элемент задержки, делитель частоты, формирователь импульсов, а также элемент ИЛИ, элемент И, второй, третий, четвертый и пятый элемент задержки сигнала, причем выходы датчиков через элемент ИЛИ подключены к входу измерителя временных интервалов и

0 к S-входу триггера, а также к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, первый R-вход которого соединен с выходом делителя частоты и через первый элемент задержки сигнала с

5 первым установочным входом вычислителя адресные входы которого подключены к информационным выходам делителя частоты, выход элемента И соединен через формирователь импульсов со счетным входом делителя частоты, который через второй элемент задержки сигнала соединен с первым стробирующим входом вычислителя и входом третьего элемента задержки сигнала, выход которого соединен с вторым стробирующим

5 входом вычислителя и с входом четвертого элемента задержки сигнала, выходом соединенного с третьим стробирующим входом вычислителя, второй установочный вход вычислителя, измерителя временных интервалов и второй R-вход триггера объединены и подключены к входу установки устройства в исходное состояние, а первый установочный вход измерителя временных интервалов подключен через пятый элемент

5 задержки сигнала к входу стробирования вычислителя, входы которого подключены к выходам измерителя временных интервалов.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения скорости, связанная с тем, что при регистрации движущегося объекта на выходе датчика формируется несимметричный относительно центра датчика сигнал. Форма сигнала определяется функцией скорости объекта в рабочей области датчика. Таким образом при выделении точки регистрации объекта, не совпадающей с точкой максимума сигнала, устройство не обеспечивает высокую точность измерения скорости. Эта погрешность становится существенной при больших скоростях движения объекта.

Целью изобретения является повышение точности измерения скорости движени5

5 объекта путем регистрации объекта в точке, обеспечивающей минимум координатной погрешности.

Поставленная цель достигается тем. что в устройство для измерения скорости движения объекта, содержащее датчики импульсов, соединенные с блоком объединения датчиков, формирователь импульсов, вход установки устройства в исходное состояние, последовательно соединенные измеритель временных интервалов и вычислитель, первый элемент И, триггер, элемент задержки, причем вход измерителя временных интервалов соединен с S-входом триггера, дополнительно введены первый и второй компараторы, блок выборки и хранения, второй элемент И, инвертор, генератор тактовых импульсов, причем блок объединения датчиков, первый компаратор, генератор тактовых импульсов, инвертор, первый элемент И, второй компаратор, второй элемент И и S-вход триггера соединены последовательно, триггер соединен с объединенными вторыми входами первого и второго элемента И, а R-вход триггера соединен с выходом формиро-вателя импульсов, вход которого соединен с выходом первого компаратора, третьим входом первого элемента И и через первый элемент задержки с третьим входом второго элемента И, четвертый вход которого соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с первым входом блока выборки и хранения, выход которого соединен с первым входом второго компаратора, а вход - с вторым входом второго и входом первого компараторов, при этом установочные входы триггера и измерителя временных интервалов соединены с входом установки устройства в исходное состояние.

Сущность изобретения сводится к тому, что в данном устройстве в качестве признака регистрации объекта выбран максимум сигнала от объекта. Как известно, при малых скоростях нарастания сигнала (точка вблизи максимума сигнала) задержки сигнала на индуктивности малы и, следовательно, временной сигнал в точке максимума имеет минимальную координатную погрешность положения объекта, т.е. объект при перемещении от датчика к датчику будет фиксироваться в одной и той же точке и, следовательно, погрешность, которая возникает, как если бы объект фиксировался на фронте сигнала, в данном случае отсутствует.

Структурная схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит датчики 1, блок 2 объединения датчиков, формирователь 3 импульсов, измеритель 4 временных интервалов, вычислитель 5, триггер 6. компараторы 7 и 8, инвертор 9. элементы И 10 и 11. генератор 12 тактовых импульсов, устройство 13 выборки и хранения и элемент 14 задержки. В устройстве датчики 1 импульсов соединены с блоком 2 объединения датчиков, а измеритель 4 временных интервалов соединен с вычислителем 5. Вход измерителя 4 временных интервалов 5 соединен с S-входом триггера 6. Блок 2 объединения датчиков, первый компаратор 7, генератор 12 тактовых импульсов, инвертор 9, первый элемент И 10, второй компаратор 8, второй элемент И 11 и S-вход триггера 6

0 соединены последовательно. Триггер б соединен с объединенными вторыми входами первого и второго элементов И 10 и 11, а R-вход триггера 6 соединен с выходом формирователя 3 импульсов. Вход формирователя импульсов соединен с выходом первого компаратора 7. третьим входом первого элемента И 10 и через элемент задержки 14 с третьим входом второго элемента И 11, четвертый вход которого

0 соединен с выходом инвертора 9. Вход инвертора 9 соединен с первым входом блока 13 выборки и хранения, выход которого соединен с первым входом второго компаратора 8, а вход - с вторым входом второго и

5 входом первого компараторов 7 и 8. При этом установочные входы триггера 6 и измерителя 4 временных интервалов соединены с входом установки устройства в исходное состояние.

0Блок 2 объединения датчиков может

быть реализован в виде элемента ИЛИ.

Устройство работает следующим образом.

5В исходном состоянии триггер 6 и измеритель 4 временных интервалов обнулены. При появлении объекта перед одним из датчиков 1 на его выходе формируется сигнал. Этот сигнал, пройдя через элемент объединения датчиков 2 поступает на входы компараторов 7 и 8. При этом компаратор 7 сработает, если сигнал достигнет определенного уровня, превышающего уровень помех в системе. При срабатывании первого

5 компаратора 7 включается первый элемент И 10 и включается одновременно генератор 12 тактовых импульсов, который начинает стробироватьустройство 13 выборки и хранения. Через время, заданное задержкой

0 элемента 14, подготавливается к включению второй элемент И 11. Одновременно стробируется и компаратор 8 с выхода первого элемента И 10. При этом сигнал стробирования компаратора 8 выбран

5 инверсным к сигналу стробирования устройства 13 выборки и хранения. Это позволяет надежно выделить тенденцию изменения информационного сигнала и, как только он оказывается меньше чем запомненное значение на выходе устройства выборки и хранения, компаратор 8 сработает и откроет второй элемент И 11, на выход которого пройдет сигнал с выхода инвертора 9 (в данном случае он совпадает с сигналом стробирования второго компаратора 8). При этом включится по заднему фронту импульса по S-входу триггер 6 и на третьем входе первого элемента И 10 и второго элемента И 11 появится низкий уровень, что приведет к закрытию первого элемента И 10 и второго элемента И 11, Второй компаратор 8 прекращает стробироваться, а на входе измерителя временных интервалов при этом сформировался сигнал, соответствующий максимуму информационного сигнала.

Этот сигнал поступает на вход измерителя 4 временных интервалов и является старт-стоповым сигналом для измерения временного интервала Дп движения объекта между датчиками 1, Далее измеренный временной интервал поступает на вход вычислителя 5 и по стробирующему сигналу производится расчет скорости в вычислителе 5, Стробирующий сигнал для вычислителя 5 может быть организован так же, как и в устройстве-аналоге.

Таким образом в предлагаемом устройстве производится формирование старт-стопных сигналов с минимальной погрешностью координатной переменной, При этом скорость на I участке движения так же, как и в устройстве-прототипе, определяется по формуле

Д5

VP

Ati

Формула изобретения Устройство для измерения скорости движения объекта, содержащее датчики импульсов, соединенные с блоком объединения датчиков, формирователь импульсов, вход установки устройства в исходное состояние, последовательно соединенные измеритель временных интервалов и вычислитель, первый элемент И, триггер, элемент задержки, причем вход измерителя временных интервалов соединен с S-входом триггера, отличающееся тем, что. с целью повышения точности, дополнительно введены первый и второй компараторы, блок выборки и хранения, второй элемент И. инвертор, генератор тактовых импульсов, причем блок объединения датчиков, первый компаратор, генератор тактовых импульсов, инвертор, первый элемент И, второй компаратор, второй элемент И и S-вход триггера соединены последовательно, выход триггера соединен с объединенными вторыми входами первого и второго элементов И, а R-вход триггера соединен с выходом формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом первого компаратора, третьим входом первого элемента И и через первый элемент задержки - с третьим входом второго элемента И, четвертый вход которого соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с первым входом блока выборки-хранения, выход которого соединен с первым входом -второго компаратора, а вход - с вторым входом второго и входом первого компараторов, при этом установочные входы триггера и измерителя временных интервалов соединены с входом установки устройства в исходное состояние.