Устройство для осреднения вектора ветра Советский патент 1978 года по МПК G01P5/06 

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано 8 составе автоматических гидрометеорологических станций для измерения параметров ветра. Известно устройство для осреднения аектора ветра, содержащее датчик ско ростя и исправления ветра, пересчетные сх&ал, блоки осреднения и построительяый сивусно-косинусный преобразователь Щ . Наиболее близким по техническому р пению задачи является устройство для определения вектора ве.тра, содержащее датчик направления и скорости ветра, подключенный на вход фазометра соединенный свонм выходе с первыми двумя входами синусно-косинусного jgpeo6paэoвaтeля, первые два выхода ко торого связаны с делителями частоты, соединёнными со счетчиками ойредненних ортогональных составляющих ветра,счетчики среднего направления и скоро ти ветра 2 . Однако .устройство не обеспечивает получение значений среднего модуля и аргумента вектора ветра, давая лишь значения ортогональных составляюдах. Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей при осреднении вектора ветра, т.е. получение как осредненных ортогональных составляющих, так и средних значений модуля и аргумента вектора ветра. Эта цель достигается тем, что оно снабжено первым и вторым узлами сравнения, шифратором, дополнительным счетчиком, триггером и элементами И, причем первые и вторые установочные входы первого узла сравнения соединены с выходами разрядных триггеров счетчиков осредненных ортогональных составляющих ветра, счетные входы этого узла соединены с третьим и четвертым выходами синусно-косинусного преобразователя , первый и второй выходы первого узла сравнения соединены с третьим и четвертым входами синуснокосинусного преобразователя, а третий выход - с третьим входом цифрового фазометра с измерением за один период, тактовым входом второго узла сравнения,, счетным входом дополнительного счетчика, с первыми входами первого элемента И и триггера, счетные входы второго узла сравнения соединены с первыми двумя выходами синуснокосинусного преобразователя, первый выход этого узла соединен с другим входом дополнительного счетчика и

вторым входом первого элемента И, а Sторой его выход соединен с первым входом второго элемента И, второй вход котор о соединен с выходом триг гера, выход дополнительного счетчика - со вторым входом триггера, вьаходы счетчиков осредненных ортогональных составляющих соединены с шифратором, выходы которого связаны с установочными входами счетчика среднего нгГ- . правления, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И, выход второго элемента И - со счетчиком средней скорости ветра,

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 ветра, цифровой фазометр 2 синусно-косинусныйфункциональный преобразозатопь 3, делители 4 и 5, счетчики б и 7 осредненных ортогональных составляющих,, счетчики 8 среднего направления, счетчик 9 средней скорости, счет чик 10,узль сравнения 11 и 12, .шифратор 13, тпиггер 14, элементы И 15 и 1.6,

Устройство работает в двух режимах Первый резшм - осреднение ортогональ ных составляюидак вектора ветра в течение Тр -периода осредкенйя. Йо окончании периода осрейнёния йашшается второй режим работы устройства ,- преобразование полученне х ортогональных состайляюьуис вектора ветра в полярыуе координаты, г. е,.. определение модумз вектора и угла.

Устройство работает следующим образом.,.

ПередНачалом работы кодается команда Начальная установка (щины этой команды на чертеже не показаны) По этой обнуляются всё счетчики устройства, триггер 14 устававливается в О, с его выхода цоса упает .сигнал запрета на элемент И 16, С выхода узла сравнения 12 поступает сихнал разрешения на элемент И 15, этот же сигнал запрещает работу C4etчика 10.

.СПервого и второго вьткодов узла сравнения 11 поступают сигналы разрешения на работу преобразователя 3. в первом режиме работы .дается запрет на работу узлов 11 и 12, поэтому информация в счетчик средней скорости 9 и счетчик среднего направления 8 на зашисывается.

В течение всего периода осредненид TO на ща первых входа, преобразователя 3 с выхода фазометра 2 поступают значения фазовых сдвигов последовательностей с датчика 1, причем эти. значения обновляются к моменту окончания каждого периода основной последовательности . 1 мпульсов с датчи ка ветра,

По каждому поступившему на его вхо значению фазового сдвига преобразователь 3 формирует две последовательности импульсов. Одна последовательность, соответствующая коду синуса фазового сдвига, поступает на вход делителя 4, вторая последовательность, соответствующая коду Косинуса фазового сдвига, - на вход делителя 5, Так как выходы делителей 4 и 5 связаны со входами счетчиков б и 7, то по окончании периода осреднения to в счетчиках 6 и 7 будут зафиксированы осредненные значения -ортогональных составляющих вектора ветра. На этом первый режим работы устройства оканчивается. Во втором режиме работы на входы счетчиков б и 7 подаётся запрет, первый Wвторой входы цифрового фазометра 2 отключаются от выхода датчика ветра 1 и дается..разрешение на работу узлов сравнениями и 12. В начале второго режима работы в счетчик 8 устанавливается число из шифратора 13, соответствующее сигналгш с выходов счетчиков б и 7.

Гак как йа фазометр 2 не пбступает пока ни одного тактового и шyльca с третьего выхода узла 11, то на вход преобразователя 3 поступает код б,, На выходе преобразователя 3 непрерывн формируются последовательности импульсов, соответствующие кодам Sin cosO,

Сигнал Об окончании каждой пачки §.ш О ® йдег, на первый счетный вход уз-ла сравнения 11 .Как только количество этих сигналов (сумма) станет равно числу в счетчике б, с первого в ыхода узла сравнения 11 поступает сигнал. запрета на формирование код-а s4n О на третий вход преобразователя 3. Таким образом, на выходе преобразователя 3, соединенном с одним входом узла сравнения 12, формируется количество пачек, райное числу в счетчике б (без учета ; знака этого числа). Аналогично на другом выходе преобразователя 3, связанном со вторым узла сравнения 12, формируется; количество пачек, равное числу в счетчике 7 (без учета знака этого числа).

в узле сравнения 12 числа, поступившие на каждый из счетныхвходов, сравниваются. Результат от суммирования этих чисел идет на вход элемента И 16 (на втором входе, элемента 16 пока .запрет с триггера 14).По поступлении тактового импульса с третьего выхода узла 11 цифровой фазометр формирует на выходе код 1,и соответственно с выходов преобразователя 3 формируются кодовые последовательности in l и

05 1° и т.д.

в момент, когда между двумя тактовыми сигналами с третьего выхода узла сравнения 11 сумма чисел, коды которых поступили на счетные входы узла сравнения 12, равна нулю, на выходе узла сравнения 12 формируется сигнал запрета на элемент И 15, Этот же сиг нал разрешает работу счетчика 10, В счетчике 8 к sToiviy моменту зафиксиро вано среднее направление ветра, так как на его вход через элемент 15 поступали тактовые импульсы с выхода узла сравнения 11, причем так товый импульс соответствует одному угловому градусу. Таким образом, после каждого тактового сигнала на первый счетный вко узла сравнения .12 поступает код ординаты синусоиды для данного значения аргумента. На другой счетный ВХОЕ уз ла сравнения 12 поступает код орд/-;1 ты косинусоиды для этого же экаменкя аргумента. Ордината синусоиды определяется количеством пачек , синусов между двугля тактовыми импульсами., ордината косинусоиды определяется количеством пачек косинусов методу двумя тактовыми илшульсами. Момент, когда сумма этих ординат равна нулю. определяет фазу результирующей синусоиды. С этого момента и начинает работат счетчик 10,который должен отсчитать еще 90 тактов (90) для получения зна чения аргумента/ соответствующего зна чеййю амплитуды результирующей синусоиды. Как только эти 90 тактов будут отсчитаны (поступят на счетный вкод счетчика 10.с третьего (тактирующего) выхода зласравнения 11) на вьзходе счетчи{са 10 формируется ишлульс; переполнения. Этот импульс устанавливает триггер 14 в состояние Ч. Тем самым дается разрешение на прохолщэнн через элемент И 16 на вход счетчика 9 кода/ соответствующего аг-шлитуде результирующей синусоиде/ т.е. значению средней скорости. Следуювдгм тактовым И№1ульсом/ поступаквдим .а другой вход триггера 14, триггер 14 установится а состояние О. Этот мсмент и является мсялентом окончания работы устройства. Теперь значение среднего направления из Счетчика 8 и средней скорости ит счетчика 9 можно переписать во внешнее устройство. Формула изобретения Устройство для осреднения вектор :ветра/ содержащее датчик направления н скорости ветра, подключенный на вкод фазометра, соединенный своим с пepвьг и двумя входами синусно косинусного фувжционального преобразователя, первиа два выхопа которого с делителями частоты, соединенншш со счетчиками оорсуднеьньэс ортогональных составлнювдсс ветра, счетчики среднего направления и скорости ветра, отличающееся тем/ что, с целью- расширения функциональКБС возможностей/ у стройство снаб™ жеко первьа и вторьй. узлами сравнения шифратором, дополнительным счетчиком, триггером и элементами И, причем пер- вые к вторые установочные входы перво™ го узла сравнения соединены с вкзсодами разрядных триггеров счетчиков осредне.чкых ортогональных ссставл5шщих вет ра, счетные входы этого узла - с тре- тьим н чет5ерТЕ 1 выходами синусно коснкусного преобразователя первьзй н второй выкодк первого узла сравнения саедиЕ ены с треты-tti и четвертым вкодс1М1- синусного преобразователя, а третий выход с третьим входом 1 ифрового фазометра с нзмёpeRиe , за один период/ тактовым входом второго узла сравнения/ счетным алголом дополнительного счет-, чкка, с перзьл.ш. входами первого элеманта К и триггера, счетные входы второго узла сра яеяия. сое цинены с пер- . выми двумя выходам синусно-косинусного преобразователя,первый выход этого узла соединен с входом дополнительного счетчика и вторым входое первого элемента И, а второй его соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого -связан с Еыкодом триггера, выход дополнительного., счетчика - со вторю-S входок-г триггера, выходы счетчиков осреднекнык; ортогональных составлянмаих с.оедине Ш с шкФХатором, выходы которого связа ны G устаковочнкми вкодам счетчика среднего направленин, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента Jb выход второго элемента И со счетчиком средней скорости ветра. Источники информации/ принятые во внимание при экспертизе: 1,Авторское сзидетельсхэо СССР 151894/ М.кл.ЧО F 7/00, 2.Заявка 2351374/10/ кл. qOl Р 5/06, 1976f по которой принято решение о выдаче asTopcKoio свидетельства.