Устройство для измерения ортогональных составляющих вектора ветра Советский патент 1980 года по МПК G01W1/02 

I

Изобретение относится к мётеороло1 ии.

Известны устройства для измерения поперечной составляющей скорости ветра, где в качестве датчика направления ветра используется флюгер, ось (Которого механически соединена с осью косинусного потенциометра, датчик скорости ветра выполнен в виде термоанемометра, а сигнал с датчика скорости ветра поступает на схему выпрямления и деления напряжения. Постоянное напряжение, пропорциональное скорости ветра, со схемы выпрямления поступает на магнитный усилитель и далее на статорную обмотку косинусного потенциометра. Наиря- жение, пропорциональное скорости ветра и синусу угла, соответствующего направлению ветра, снимается с роторной обмотки косинусного потенциометра. Таким образом с роторной обмотки потенциометра снимается напряжение, пропорциональное поперечной составляющей скорости ветра. Это напряжение через Интегрирующую цепочку поступает на индикатор и на схему запоминания напряжения. Со схемы запоминания напряжения сигнал усиливается и преобразуется магнитным усилителем в переменный ток и поступает на схему фильтрований и фазирования, после чего подается на аналоговое устройство и индикатор 1.

Недостатками этого устройства являются использование косинусного потенциометра

что снижает надежность всего устройства, и неоднократные преобразования аналогового сигнала, что не позволяет получить высокой точности измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для измерения поперечной составляющей скорости ветра, которое содержит датчик скорости и направления ветра, триггер, первую схему совпадения, первый двоичный счетчик, генератор частоты заполнения, делитель , функциональный дешифратор, второчи двричный счетчик, вторую схему совпадения, триггер управления, третью схему совпадения, третий двоичный счетчик и индикатор 2.

Недостатком устройства является измерение одной ортогональной (синусной) составляющей векто)а ветра. Для измерения двух ортогонал.ьных составляющих вектора ветра необходимо использовать два аналоpH iibix устройства, что усложняет преобразователь. .. : .

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

Это достигается тем, что предложенное устройство снабжено сумматорами по модулгоДват первые входы которых соединены с выходами счетчика направления ветра, а выдоды - с потенциальными входами функционального дешифратора триггером функции, установочный вход которого соеди- 0 нён с выходом вспомогательного счетчика, а выход - с вторыми входами сумматоров

по 1одулю два, триггером знака косинусной составляющей вектора ветра, счетный вход которого свйзан с выходом счетчика направления ветра и формирователем, вход кото- ротб соединен с выходом ггриггера управления, а выход - с импульсным входом функционального дешифратора, причем первые входы второго и третьего элементов И соединены с выходом первого элемента И,.а вто- jg

рБГё вхйды - с прямым и инверсным выходами триггера функции собтветственно.

На чертеже изображена структурная схема предложенного устройства.

Устройство содержит датчик с число-импульсным выходом (не показан), счетчик 1 направления ветра, содержащий реверсивный счетчик 2, триггер 3 реверса и триггер 4 знака синусной составляющей, сумматоры 5 по модулю два,.функциональный дешифра- jg тор 6, вспомогательной счетчик 7, генератор 8 частоты, формирователь 9, элементы И 10 - 12, триггер 13 управления, триггер 14 косинусной составляющей, триггер 15 функции, входные щины 16, 17, выходные щины 18 - 2.1..

Счетчик 1 напрйвлёния Ветра предназначен для преобразбвания числоимпульс HOfo кода направления ветра в параллельн.ый код направления ветра, приведенный к диапазону 0° - 90°.40

Устройство работает следующим образом, В исходном состоянии оба счетчика обнулены, все триггеры находятся в состоянии «О (цепи обнуления на чертеже не показаны). С входной шины 16 на вход счетчика 1 направлёнйя ветра поступает чйслоимпульс- ный код направления единичного вектора ветра (соответствующего скорости 1 м/сек). Перед приходЬм пачки импульсов направления ветра счетчик 1 направления ветра нахо- . дится в режиме суммирования (в счетчике 1 so .направления ветра будет Записано значение о(). Если направление, ветра больще 90°, то счетчик 1 направления ветра находится и режиме вычитания (в счетчике 1 направления ветра будет записано значение 180° - cL). Если направление ветра больше 180°,. ТО гсчетчпк направления ветра находится 8режиме суммирования (в счетчике направления ветра будет записано значение об -

180°). Если направление ветра больше 270°, то счетчик направления ветра находится в режиме вычитания (в счетчике направления ветра будет записано значение 360 ) На одни входы сумматоров 5 по модулю два с выходов сче.тчика 1 направления ветра поступают коды направления ветра, на другие входы сумматоров 5 по модулю два поступают сигналы с выходов триггера 15 функции, находящегося в состоянии «О. На выходах сумматоров 5 по модулю два формируются сигналы, соответствующие прямому коду направления ветра, записанному в счетчике 1 направления ветра, которые поступают на потенциальные входы функционального дешифратора 6. При поступлении по шине 17 команды «измерение триггер 13 управления устанавливается в состояние «I, формирователь 9 выдает импульс подсвета на импульсный вход функционального дещифратора 6, с выхода которого во вспомогательный счетчик 7 записывается значение синуса направления ветра (в дополнительном коде). Триггер 3 управления выдает разрешение на элемент И 10, который пропускает импульсы с выхода генератора 8 частоты на счетный вход вспомогательного, счетчика 7 до его переполнения, после чего триггер 13 управления возвращается в исходное состояние. Таким образом на выходе элемента И 10 формируется серия импульсов, число которых пропорционально модулю синусной составляющей вектора ветра, эти импульсы поступают также на вход элемента И 12, на другой вход которого поступает разрешающий notenциал с инверсного выхода триггера 15 функции. Модуль синусной составляющей вектора ветра снимается с шины 21, знак синусной составляющей вектора ветра снимается с шины 19. Импульс переполнения вспомогательного счетчика 7, возвращает в исходное состояние триггер 13 управления и устанавливает также триггер 15 функции в состояние «1. После поступления на вход триггера 13 управления второго импульса «измерение описанный выше цикл работы устройства повторяется. Однако в этом случае на входы сумматоров 5 по модулю два поступают сигналы с выходов триггера 15 функции, находящегося в состоянии «1, поэтому на выходах сумматоров 5 формируются сигналы, соответствующие обратному коду направления ветра, записанному в счетчике I направления ветра. Поступление на входы функционального дешифратора 6 обратного кода направления ветра соответствует записи во вспомогательный счетчик 7 косинуса прямого направления ветра в дополнительном коде. Модуль, косинусной составляющей вектора ветра снимается с шины 20, знак косинусной составляющей вектора ветра снимается с шины 18. На этом цикл работы устройства заканчивается.

Формула изобретения

Устройство для из1 ерения ортогональных составляюишх вектора ветра, содержащее датчик с числоимпульсным выходом, сч етчик направления ветра, функциональный дешифратор, вспомогательный счетчик, триггер управления, входы которого соединены с шиной «измерение, три элемента И, выход первого из которых соединен со Счетным входом вспомогательного счетчика, а вход - с генератором частоты и триггером управления,- отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено сумматорами по модулю два, первые входы которых соединены с выходом счетчика направления ветра, а выходы - с потенциальными входами функционального дешифратора, триггером функции, установочный вход которого соединен с выходом

вспомогательного счетчика, а выход - с вторыми входами сумматоров по модулю два, триггером знака косинусной составляющей вектора ветра, счетный вгод которого связан с выходом счетчика направления ветра и формирователем, вход которого соединен с выходом триггера управления, а выход - с импульсным входом функционального дешифратора, причем первые входы второго и третьего элементов И соединены с выходом первого элемента И, а вторые входы - с прямым и инверсным Bbixoдами триггера функции соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3447342, кл. 73-189,. 1969.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 519670, кл. G 01 W 1/02, 1976 (прототип).