DE2128724C2

DE2128724C2 - Device for measuring the relative movement of an object acting as a signal source

Info

Publication number: DE2128724C2
Application number: DE19712128724
Authority: DE
Inventors: Ingvar Dipl.-Ing. Täby Andermo
Original assignee: INSTITUTET FOER MIKROVAAGSTEKNIK STOCKHOLM SE
Current assignee: INSTITUTET FOER MIKROVAAGSTEKNIK STOCKHOLM SE
Priority date: 1970-06-09
Filing date: 1971-06-09
Publication date: 1982-09-23
Also published as: CH527423A; SE348055B; FR2094146B1; FR2094146A1; GB1354762A; DE2128724A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Relativbewegung eines als Signalquelle wirkenden Objekts, welche zwei Abtasteinrichtungen zum Erzeugen zweier ähnlicher, von dem Objekt ausgehender Signale von Rauschcharakter ohne mechanische Berührung mit dem Objekt aufweist, welche so Signale entsprechend dem Abstand zwischen den Abtasteinrichtungen zeitlich zueinander verschoben sind, miteinander verglichen werden und ein Anzcigesignal entsprechend dem Zeitintervall zwischen den zwei Signalen in einer Anzeigeeinrichtung erzeugen, wobei die eine Abtasteinrichtung mit dem einen Eingang eines Differenzverstärkers und die andere Abtasteinrichtung über einen einstellbaren Zeitverzögerungskreis mit dem anderen Eingang des Differenzverstärkers verbunden ist.The invention relates to a device for measuring the relative movement of a signal source acting object, which two scanning devices for generating two similar, of the object outgoing signals of noise character without mechanical contact with the object, which so Signals shifted in time to one another in accordance with the distance between the scanning devices are compared with each other and a display signal corresponding to the time interval between the generate two signals in a display device, the one scanning device with the one Input of a differential amplifier and the other sampling device is connected to the other input of the differential amplifier via an adjustable time delay circuit.

Eine Vorrichtung der vorausgehend aufgeführten Bauart ist aus der DE-OS 15 23 247 bekannt, und ermöglicht die Erzielung des Meßergebnisses nach Vornahme eines Nullabgleichs, oder durch Vergleich der zeitlichen Abhängigkeit mittels eines Zweistrahloszillographen, oder mittels Speicherung der erhaltenen Signale mit Hilfe von zwei Aufnahmeköpfen auf einem Tonband, wobei die Distanz der AufnahmeköpfeA device of the type listed above is known from DE-OS 15 23 247, and enables the measurement result to be obtained after performing a zero adjustment or by comparison the time dependence by means of a two-beam oscillograph, or by storing the obtained Signals using two recording heads on a tape, the distance between the recording heads veränderlich ist und dadurch eine Abstimmung auf ein minimales Ausgangssignal ermöglicht.is changeable and thereby enables tuning to a minimum output signal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung zum Messen der Relativgeschwindigkeit eines als Signalquelle wirkenden Objekts mittels einer einfachen elektronischen Schaltung derart auszubilden, daß sie vollautomatisch das Messergebnis liefertThe invention is based on the object of the device for measuring the relative speed to design an object acting as a signal source by means of a simple electronic circuit in such a way that that it delivers the measurement result fully automatically

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst.This object is achieved by the features of the patent claim.

Die Erfindung wird im Zusammenhang mit der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigtThe invention is described in more detail in connection with the drawing. In the drawing shows

F i g. 1 ein schematisches Schaltbild der Vorrichtung,F i g. 1 is a schematic circuit diagram of the device,

F i g. 2 und 3 zwei Zeitdiagramme für die Vorrichtung nach Fig. !,undF i g. 2 and 3 two timing diagrams for the device according to FIGS

F i g. 4 Spannungsdiagramme im Zusammenhang mit der Vorrichtung nach Fig. 1.F i g. 4 voltage diagrams in connection with the device according to FIG. 1.

Gemäß Fig. I bewegt sich ein Objekt O, welches als Signalquelle wirkt, mit einer bestimmten Geschwindigkeit, welche gemessen werden soll. Benachbart zu dem Objekt 0, aber ohne mechanische Berührung mit diesem, sind zwei Abtasteinrichtungen 1 und 2 mit einem Abstand 1 zueinander angeordnet Die Abtasteinrichtungen sind mit ihren auf Signale ansprechenden Teilen zu dem Objekt hin gewandt, und man erhält von diesen Einrichtungen zwei ähnliche Rauschsignale, welche zeitlich verschoben sind. Die Abtasteinrichtung 1 ist über einen Verstärker Fi direkt mit dem ersten Eingang eines Differenzverstärkers F3 verbunden, während die Abtasteinrichtung 2 über einen Verstärker FI und einen Zeitverzögerungskreis A-Cab-B mit einem zweiten Eingang des Differenzverstärkers F3 verbunden ist. Der Ausgang des Differenzverstärkers F3 ist über eine Gleichrichterstufe L mit zwei parallelen Zweigen verbunden. Einer der Zweige C-Ci-R 1 besteht aus einem Verbindungsschalter C, einem mit Erde verbundenen Kondensator Cl und einem Widerstand R 1, während der zweite Zweig D-C2-R2 aus einem Verbindungsschalter D, einem Kondensator C2 und einem Widerstand R 2 besteht Die zwei Zweige sind jeweils mit einem ihnen zugehörigen Eingang eines Integrierkreises I verbunden, desert Ausgang über einen Analog-Frequenzumsetzer A/Fmh sowohl einer Anzeigeeinrichtung 12 als auch einem Steuerkreis 5 verbunden ist. Der Steuerkreis S steuert mit Hilfe von Impulsen die Ein- und Ausschalteinrichtungen des Zeitverzögerungskreises A-CAB-Bund die Verbindungsschalter C und D auf eine solche Weise, daß dem Signal von der zweiten Abtasteinrichtung 2 auf elektronische Weise eine zeitliche Verschiebung T_c aufgeprägt wird, welche der zeitlichen Verschiebung T_m zwischen den beiden Signalen infolge des Abstands 1 zwischen den Abtasteinrichtungen 1, 2 entspricht. Wenn sich das Objekt 0 mit einer bestimmten konstanten Geschwindigkeit ν bewegt, stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein, woraus sich eine bestimmte Frequenz f auf der Ausgangsseite des Analog-Frequenzumsetzers ergibt Diese Frequenz wird der Anzeigeeinrichtung 12 zugeführt, welche direkt zur Anzeige der Geschwindigkeit ν geeicht ist. Das Frequenzsignal wird weiter dem Steuerkreis 5 zugeführt, welcher auf bekannte Weise zur Abgabe von Impulsreihen mit vorher bestimmten Wiederholungsfrequenzen, Impulsabständen, Impulsdauern und Verzögerungen eingerichtet ist. In bezug auf die Frequenz /"sind in der Zeichnung vier mit A, B, Cund D bezeichnete Ausgänge angedeutet. Diese Ausgänge sollen die Teile A, B, C und D in Fig. 1 beeinflussen. Diese Teile müssen natürlich nicht konventionelle Kontakteinrichtungen sein, sondern können aus Transi-According to FIG. I, an object O, which acts as a signal source, moves at a certain speed which is to be measured. Two scanning devices 1 and 2 are arranged adjacent to the object 0, but without mechanical contact with it, at a distance 1 from one another. which are shifted in time. The scanning device 1 is connected via an amplifier Fi directly to the first input of a differential amplifier F3, while the scanning device 2 via an amplifier FI and a time delay circuit A-Cab-B to a second input of the differential amplifier is connected F3. The output of the differential amplifier F3 is connected to two parallel branches via a rectifier stage L. One of the branches C-Ci-R 1 consists of a connection switch C, a capacitor Cl connected to ground and a resistor R 1, while the second branch D-C2-R2 consists of a connection switch D, a capacitor C2 and a resistor R 2 The two branches are each connected to an input of an integrating circuit I associated with them, and the output is connected to both a display device 12 and a control circuit 5 via an analog frequency converter A / Fmh. The control circuit S controls with the help of pulses the on and off devices of the time delay circuit A-CAB-Bund the connecting switches C and D in such a way that the signal from the second scanning device 2 is electronically impressed with a time shift T _c , which corresponds to the time shift T _m between the two signals as a result of the distance 1 between the scanning devices 1, 2. When the object 0 moves at a certain constant speed ν, a state of equilibrium is established, which results in a certain frequency f on the output side of the analog frequency converter.This frequency is fed to the display device 12, which is calibrated directly to display the speed ν . The frequency signal is also fed to the control circuit 5, which is set up in a known manner for the delivery of pulse trains with predetermined repetition frequencies, pulse intervals, pulse durations and delays. / "Are with respect to the frequency four in the drawing with A, B, indicated C and D designated outputs. These outputs are the parts A, B, C and D in Fig. 1 influence. Of course, these parts need not be conventional contact devices, but can from transit

stören bestehen oder auf eine andere Weise ausgebildet sein.disturb exist or otherwise trained be.

In dem Diagramm entsprechend Fig.2 zeigen die schraffierten Bereiche die Zeitdauern an, während deren die Kontakte bzw. Verbindungsschalter A. B, C und D eingeschaltet sind.. Das Diagramm stellt den Dauerzustand für den Fall dar, daß sich das Objekt 0 mit. einer konstanten Geschwindigkeit ν bewegt, und die Signale von den Abtasteinrichtungen 1 und 2 zueinander zeitlich um T_n, = V_v verschoben sind. Aus dem ι ο Diagramm ist zu erkennen, daß, wenn der größte Teil der Ausschaltzeit des Kontakts A vorüber ist, der Kontakt B und der Verbindungsschalter C gleichzeitig eingeschaltet werden, wobei der letztere während der Hälfte der Einschaltzeit des Kontakts B eingeschaltet ist Der Verbindungsschalter D ist während der verbleibenden Hälfte der Einschakzeit des Kontaktes B eingeschaltet Die Spannungen der Kondensatoren Cl bzw. C2 erhalten Werte, welche den gleichgerichteten Mittelwert der Differenz zwischen den Eingangsspannungen der Eingänge des Differenzverstärkers F3 während der Zeiten, zu welchen die Verbindungsschaltcr C und D eingeschaltet sind, darstellen. Wenn die Zeitverzögerung T_ci vom Ende der Einschalueit des Kontakts A bis zur Mitte der Einschaltzeit des Verbindungsschalters C der Zeitverzögerung T_n, entspricht, welche durch die Geschwindigkeit ν und den Abstand 1 hervorgerufen wird, wird die Spannung des Kondensators Cl wegen der Obereinstimmung zwischen den Signalen der Eingänge des Differenzverstärkers F3 minimal sein. Auf die gleiche Weise wird die Spannung des Kondensators C2 minimal sein, wenn die Zeitverzögerung 7V? zwischen dem Ende der Einschaltzeit des Kontakts A bis zur Mitte der Einschaltzeit des Verbindungsschalters Dgleich der Zeitverzögerung T_n, des MetSobjekts ist.In the diagram according to FIG. 2, the hatched areas indicate the periods of time during which the contacts or connection switches A. B, C and D are switched on. moves at a constant speed ν , and the signals from the scanning devices 1 and 2 are shifted relative to one another in time by T _n , = V _v. From the ι ο diagram it can be seen that when most of the switch-off time of contact A is over, contact B and connection switch C are switched on at the same time, the latter being switched on during half of the switch-on time of contact B. The connection switch D is switched on during the remaining half of the switch-on time of contact B. The voltages of the capacitors Cl and C2 receive values which are the rectified mean value of the difference between the input voltages of the inputs of the differential amplifier F3 during the times at which the connection switches C and D are switched on, represent. If the time delay T _c i from the end of the switch-on of the contact A to the middle of the switch-on time of the connection switch C corresponds to the time delay T _n , which is caused by the speed ν and the distance 1, the voltage of the capacitor Cl is due to the correspondence between the signals at the inputs of the differential amplifier F3 must be minimal. In the same way, the voltage of capacitor C2 will be minimum if the time delay is 7V? between the end of the switch-on time of the contact A to the middle of the switch-on time of the connection switch D is equal to the time delay T _{n of} the MetSobject.

Wenn T_e\ bzw. Ta von T_n, in der einen oder anderen Richtung abweichen, wird die Spannung des entsprechenden Kondensator.» entsprechend den Kennlinien in Fig.4a und 4b größer sein. In diesen Diagrammen ist längs der -Y-Achse eine Maßeinteilung umgekehrt proportional der Steuerfrequenz f aufgetragen. Der Integrierkreis I erfaßt die Differenz zwischen der Kondensatorspannung, welche einen Verlauf entsprechend Fig.4c hat, wenn die Steuerfrequenz /"geändert wird. Wenn so die Steuerfrequenz / relativ zu der gemessenen Geschwindigkeit zu klein ist, erhält der Integrierkreis eine positive Eingangsspannung und seine Ausgangsspannung nimmt zu, so daß die Steuerfrequenz / dann vergrößert wird und auf den Wert gesteuert wird, welcher der gemessenen Geschwindigkeit entspricht, wo die Kurve entsprechend Fig.4c die Nullinie schneidet Hier hört der Integrierkreis auf, die Ausgangsspannung zu ändern. Durch die dargestellte und beschriebene Anordnung mit den verschiedenen Verbindungsschaltern bzw. Kontakten erhält man eine Zeitverzögerung T_a weiche elektronisch erzeugt wird (siehe Fig.2) und welche im Dauerzustand der durch die Geschwindigkeit ν und den Abstand 1 hervorgerufenen Zeitverzögerung T_n, entspricht. If T _e \ or Ta deviate from T _n in one direction or the other, the voltage of the corresponding capacitor. " be larger according to the characteristics in Fig. 4a and 4b. In these diagrams, a scale inversely proportional to the control frequency f is plotted along the -Y axis. The integrating circuit I detects the difference between the capacitor voltage, which has a profile according to FIG. 4c, when the control frequency / "is changed. If the control frequency / is too small relative to the measured speed, the integrating circuit receives a positive input voltage and its output voltage increases, so that the control frequency / is then increased and controlled to the value which corresponds to the measured speed, where the curve according to FIG. 4c intersects the zero line Arrangement with the various connection switches or contacts results in a time delay T _a which is generated electronically (see FIG. 2) and which in the steady state corresponds to the time delay T _{n caused by the speed ν and the distance 1.}

Sollte die Geschwindigkeit des Objekts 0 zunehmen, so nimmt die Eingangsspannung des Integrierkreises entsprechend Fig.4 zu, und seine Ausgangsspannung und hierdurch auch die Frequenz wird ansteigen, bis sie dem Wert entsprechend der neuen Geschwindigkeit entspricht. Aus dem Diagramm nach F i g. 3 geht hervor, daß die Intervalle zwischen den Zeiträumen der Einschaltmomente kurzer werden, wodurch sich eine kürzere elektronische Zeitverzögerung T_c entsprechend der höheren Geschwindigkeit vergibt, welche durch die Anzeigeeinrichtung 12 angezeigt wird. Wenn die Geschwindigkeit ν abnimmt tritt eine entsprechende Vergrößerung der elektronischen Zeitverzögerung T_e auf.If the speed of object 0 increases, the input voltage of the integrating circuit increases as shown in FIG. 4, and its output voltage and thereby also the frequency will increase until it corresponds to the value corresponding to the new speed. From the diagram according to FIG. 3 it can be seen that the intervals between the periods of the switch-on moments become shorter, as a result of which a shorter electronic time delay T _{c is given} corresponding to the higher speed which is displayed by the display device 12. When the speed ν decreases, there is a corresponding increase in the electronic time delay T _e .

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patentanspruch:Claim:

Vorrichtung zum Messen der Relativbewegung eines als Signalquelle wirkenden Objekts, welche zwei Abtasteinrichtungen zum Erzeugen zweier ähnlicher, von dem Objekt ausgehender Signale von Rauschcharakter ohne mechanische Berührung mit dem Objekt aufweist, welche Signale entsprechend dem Abstand zwischen den Abtasteinrichtungen zeitlich zueinander verschoben sind, miteinander to verglichen werden und ein Anzeigesignal entsprechend dem Zeitintervall zwischen den zwei Signalen in einer Anzeigeeinrichtung erzeugen, wobei die eine Abtasteinrichtung mit dem einen Eingang eines Differenzverstärkers und die andere Abtasteinrichtung über einen einstellbaren Zeitverzögerungskreis mit dem anderen Eingang des Differenzverstärkers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Differenzverstärker (F3) nachgeschaltete Gleichrichterstufe (L) über zwei parallele Zweige (C Cl, Ri bzw. D, C2, R 2) mit jeweils einem Verb-fldungsschalter fCbzw. D) mit den zwei Eingängen eines Integrierkreises (I) verbunden ist, wobei von den Verbindungsschaltern (C,D) jeweils einer und jeder während eines bestimmten Teils des Zeitintervcüs, währenddessen der Zeitverzögerungskreis (A—Cab—B) mit dem entsprechenden Eingang des Differenzverstäikers (F3) verbunden ist, geschlossen ist, und daß der Integrierkreis (I) über einen Analog-Frequenzumsetzer (A/F) mit der Anzeigeeinrichtung (12) und mit einem Steuerkreis (S) zum Steuern der Ein- und Ausschalteinrichtungen des Zeii/erzögerungskreises (A—Cab—B) und der Verbindungsscha'ter (C D) mit Hilfe von Impulsen derart verbunden ist, daß das Signal von der zweiten Abtasteinrichtung (2) auf elektronischem Weg eine Zeitverzögerung (T_e) erhält, welche der zeitlichen Verschiebung (T_m) zwischen den zwei Signalen infolge des Abstandes (I) zwischen den Abtasteinrichtungen (1,2) entspricht. <oDevice for measuring the relative movement of an object acting as a signal source, which has two scanning devices for generating two similar signals of a noise character emanating from the object without mechanical contact with the object, which signals are shifted in time according to the distance between the scanning devices, compared with one another and generate a display signal corresponding to the time interval between the two signals in a display device, wherein the one scanning device is connected to one input of a differential amplifier and the other scanning device is connected to the other input of the differential amplifier via an adjustable time delay circuit, characterized in that one of the differential amplifier (F3) downstream rectifier stage (L) via two parallel branches (C Cl, Ri or D, C2, R 2) each with a connection switch fC or. D) is connected to the two inputs of an integrating circuit (I) , one of the connecting switches (C, D) each during a certain part of the time interval, during which the time delay circuit (A — Cab — B) is connected to the corresponding input of the differential amplifier (F3) is connected, is closed, and that the integrating circuit (I) via an analog frequency converter (A / F) with the display device (12) and with a control circuit (S) for controlling the switch-on and switch-off devices of the time delay circuit (A-Cab-B) and the connection switch (CD) is connected with the aid of pulses in such a way that the signal from the second scanning device (2) electronically receives a time delay (T _e ) which corresponds to the time shift (T _m ) between the two signals as a result of the distance (I) between the scanning devices (1,2). <o