DE2128724A1

DE2128724A1 - Speedometer

Info

Publication number: DE2128724A1
Application number: DE19712128724
Authority: DE
Inventors: Ingvar Dipl Ing Taby Andermo (Schweden)
Original assignee: INST MIKROVAAGSTEKNIK
Current assignee: INST MIKROVAAGSTEKNIK
Priority date: 1970-06-09
Filing date: 1971-06-09
Publication date: 1971-12-16
Also published as: FR2094146A1; CH527423A; GB1354762A; SE348055B; DE2128724C2; FR2094146B1

Description

Institutet for mikrovagsteknik, Stockholm/SchwedenInstitutet for mikrovagsteknik, Stockholm / Sweden

GeschwindigkeitsmesserSpeedometer

Die Erfindung bezieht sich auf einen Geschwindigkeitsmesser und genauer 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 Signale entsprechend dem Abstand zwischen den Abtasteinrichtungen zeitlich zueinander verschoben sind, miteinander verglichen werden und ein Anzeigesignal entsprechend dem Zeitintervall zwischen den zwei Signalen in einer Anzeigeeinrichtung erzeugen.The invention relates to a speedometer and, more particularly, to a device for measuring relative movement an object acting as a signal source, which has two scanning devices for generating two similar has noisy signals emanating from the object without mechanical contact with the object, which signals are shifted to one another in time according to the distance between the scanning devices are compared with each other and a display signal corresponding to the time interval between the two signals generate in a display device.

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^ Cm ^^ Cm ^

Die kennzeichnenden Merkmale einer Vorrichtung entsprechend der Erfindung ergeben sich aus dem Anspruch.The characterizing features of a device according to the invention emerge from the claim.

Die Erfindung wird näher beschrieben im Zusammenhang mit der Zeichnung. Aus der folgenden Beschreibung lassen sich Einzelheiten der Erfindung und deren Vorteile erkennen. In der Zeichnung zeigenThe invention is described in more detail in the context with the drawing. Details of the invention and its advantages can be seen from the following description. Show in the drawing

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild für eine Vorrichtung entsprechend der Erfindung,Fig. 1 is a schematic circuit diagram for a device according to the invention,

Pig. 2 und 3 zwei Zeitdiagramme für die Vorrichtung nach Pig. 1, undPig. 2 and 3 show two timing diagrams for the device according to FIG Pig. 1, and

Fig. 4 Spannungsdiagramme im Zusammenhang mit der Vorrichtung nach Pig. I.4 voltage diagrams in connection with the device after Pig. I.

In Pig. 1 bewegt sich ein Objekt 0, welches als Signalquelle wirkt, mit einer bestimmten Geschwindigkeit, welche gemessen werden soll. Benachbart zu dem Objekt 0, aber ohne mechanische Berührung mit dieser, 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 gedreht, und man erhält von diesen Einrichtungen so zwei'ähnliche Signale von Ramschcharakter, welche zeitlich verschoben sind. Die Abtasteinrichtung 1 ist über einen Verstärker Fl-direkt mit dem ersten Eingang eines Differenzverstärkers Fj5 verbunden, während die Abtasteinrichtung 2 über einen Verstärker F2 und einen Probenverzögerungskreis A-C^g-B mit einem zweiten Eingang des Differenzverstärkers F^ verbunden ist. Der Ausgang des Differenzverstärkers F^ ist über eine Gleichrichterstufe L mit zwei parallelen Zweigen verbunden. Einer der Zweige C-Cl-Rl besteht aus einem Verbindungs-In Pig. 1 an object 0, which acts as a signal source, moves at a certain speed, which should be measured. Adjacent to the object 0, but without mechanical contact with it, are two scanning devices 1 and 2 are arranged at a distance 1 from one another. * The scanning devices are responsive to signals Parts rotated towards the object, and one thus receives two 'similar signals from these devices Trash characters, which are shifted in time. The scanning device 1 is connected directly to the first input of a differential amplifier Fj5 via an amplifier F1, while the scanning device 2 via an amplifier F2 and a sample delay circuit A-C ^ g-B with a second Input of the differential amplifier F ^ is connected. Of the The output of the differential amplifier F ^ is via a rectifier stage L connected with two parallel branches. One of the branches C-Cl-Rl consists of a connection

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schalter C, einem mit Erde verbundenen Kondensator Cl und einen Widerstand Rl, während der zweite Zweig D-C2-R2 aus einem Verbindungsschalter D, einem Kodensator C2 und einem Widerstand R2 besteht. Die zwei Zweige sind jeweils mit einem ihnen zugehörigen Eingang eines Integrierkreises I verbunden, dessen Ausgang über einen Analog-Frequenzumsetzer A/F mit sowohl einer Anzeigeeinrichtung 12 als auch einem Steuerkreis S verbunden ist. Der Steuerkreis S steuert mit Hilfe von Impulsen, die Ein- und Ausschalteinrichtungen des Probenverzögerungskreises A-C^g-B und der Verbindungsschalter C und D auf eine solche Weise, daß dem Signal von der zweiten Abtasteinrichtung 2 auf elektronische Weise eine zeitliche Verschiebung T_e aufgeprägt wird, welche der zeitlichen Verschiebung Tm zwischen den beiden Signalen infolge des Abstands 1 zwischen den Abtasteinrichtungen 1, 2 entspricht. Wenn sich das Objekt 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 S zugeführt, welcher auf bekannte Weise zur Abgabe von Impulsreihen mit vorher bestimmten Wiederholungsfrequenzen, Impulsabständen, Impulsdauern und Verzögerungen eingerichtet ist. In bezug auf die Frequenz f sind in der Zeichnung 4 mit A, B, C und 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 Transistoren bestehen oder auf eine andere Weise ausgewählt und angeordnet sein.switch C, a capacitor Cl connected to ground and a resistor Rl, while the second branch D-C2-R2 consists of a connection switch D, a capacitor C2 and a resistor R2. The two branches are each connected to an input of an integrating circuit I associated with them, the output of which is connected to both a display device 12 and a control circuit S via an analog frequency converter A / F. The control circuit S controls with the aid of pulses the on and off devices of the sample delay circuit AC ^ gB and the connection 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 e} , which corresponds to the time shift Tm between the two signals as a result of the distance 1 between the scanning devices 1, 2. If the object moves with 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 S, which is set up in a known manner to emit pulse trains with predetermined repetition frequencies, pulse intervals, pulse durations and delays. With respect to the frequency f, outputs labeled A, B, C and D are indicated in the drawing. These outputs are intended to affect parts A, B, C and D in FIG. These parts need not, of course, be conventional contact devices, but can consist of transistors or be selected and arranged in some other way.

In dem Diagramm entsprechend Fig. 2 zeigen dieIn the diagram corresponding to FIG. 2, show the

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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 Pail 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_m== verschoben sind. Aus dem 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 einge-hatched areas indicate the periods of time during which the. Contacts or connection switches A, B, C and D are switched on. The diagram shows the steady state for the Pail that the object 0 moves at a constant speed ν, and the signals from the scanning devices 1 and 2 are _{shifted to one another in time by T m} ==. It can be seen from the diagram that when most of the switch-off time of contact A has passed, 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.

P schaltet ist. Der Verbindungsschalter D ist während der verbleibenden Hälfte der Einschaltzeit 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 Fj5 während der Zeiten, zu welchen die Verbindungsschalter C und D eingeschaltet sind, darstellen. Wenn die Zeitverzögerung T_e^ vom Ende der Einschaltzeit des Kontakts A bis zur Mitte der Einschaltzeit des Verbindungsschalters C der Zeitverzögerung T_m entspricht, welche durch die Geschwindigkeit ν und den Abstand 1 hervorgerufen wird, wird die Spannung des Kondensators Cl wegen der Übereinstimmung zwischen den Signalen der Eingänge des Differenzverstärkers Fj5 minimal sein. Auf die gleiche Weise wird die Spannung des Kondensators C2 minimal sein, wennfaie Zeitverzögerung T_e2 zwischen dem Ende der Einschaltzeit des Kontakts A bis zur Mitte der Einschaltzeit des Verbindungsschalters D gleich der Zeitverzögerung T_m des Meßobjekts ist.P is switched. The connection switch D is switched on during the remaining half of the switch-on time of the contact B. The voltages of the capacitors C1 and C2 are given values which represent the rectified mean value of the difference between the input voltages of the inputs of the differential amplifier Fj5 during the times at which the connection switches C and D are switched on. If the time delay T _e ^ from the end of the switch-on time of the contact A to the middle of the switch-on time of the connection switch C _{corresponds to the time delay T m} , 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 Fj5 must be minimal. In the same way, the voltage of the capacitor C2 will be minimum if the time delay T _e 2 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 _{m of} the device under test.

Wenn T_e^ bzw. T_e2 von T in der einen oder anderen Richtung abweichen, wird die Spannung des entsprechenden Kondensators entsprechend den Kennlinien in Pig. 4a und 4bIf T _e ^ or T _e 2 deviate from T in one direction or the other, the voltage of the corresponding capacitor is corresponding to the characteristic curves in Pig. 4a and 4b

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größer sein. In diesen Diagrammen 1st längs der X-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 f geändert wird. Wenn so die Steuerfrequenz f relativ zu der gemessenen Geschwindigkeit zu klein ist, erhält der Integrierkreis eine positive Eingangsspannung und seine Ausgangsspannung nimmt zu, so daß die Steuerfrequenz f dann vergrößert wird und auf den Wert gesteuert wird, welcher der gemessenen Geschwindigkeit entspricht, wo die Kurve entsprechend Pig. 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_e, welche elektronisch erzeugt wird (siehe Pig. 2) und welche im Dauerzustand der durch die Geschwindigkeit ν und den Abstand 1 hervorgerufenen Zeitverzögerung T_m entspricht.to be taller. In these diagrams, a scale inversely proportional to the control frequency f is plotted along the X axis. The integrating circuit I detects the difference between the capacitor voltage, which has a profile corresponding to FIG. 4c, when the control frequency f is changed. So if the control frequency f 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 f is then increased and controlled to the value which corresponds to the measured speed where the curve according to Pig. 4c intersects the zero line. Here the integrating circuit stops changing the output voltage. The illustrated and described arrangement with the various connection switches or contacts results in a time delay T _e which is generated electronically (see Pig. 2) and which in the steady state corresponds to the _{time delay T m 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 Fig. 3 geht hervor, daß die Intervalle zwischen den Zeiträumen der Einschaltmomente kürzer werden, wodurch sich eine kürzere elektronische Zeitverzögerung T_e entsprechend der höheren Geschwindigkeit ν ergibt, 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 the object 0 increases, the input voltage of the integrating circuit increases according to FIG. 4, and its output voltage and thereby also the frequency will increase until it corresponds to the value corresponding to the new speed. The diagram according to FIG. 3 shows that the intervals between the periods of the switch-on moments become shorter, which results in a shorter electronic time delay T _e corresponding to the higher speed v, 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 .

Im obigen ist beschrieben worden, wie ein Signal vonIn the above it has been described how a signal from

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der Abtasteinrichtung 1 über einen Verstärker Pl direkt mit einem Eingang des Differenzverstärkers F3 verbunden ist. Eine Modifikation der beschriebenen Vorrichtung, welche in manchen Fällen besonders zweckmäßig ist, besteht darin, das Signal von der Abtasteinrichtung 1 abzutasten und auf irgend eine Weise zu speichern. Das Abtasten für diesen Kanal sollte dabei von der gleichen Steuereinheit oder dem gleichen Steuerkreis P wie die Kontakte bzw. Verbindungsschalter A, B, C und D derart gesteuert werden, daß die abgetastete Information von || der Abtasteinrichtung 1 bei jeder Verschiebung des Eingangs zu dem Integrierkreis I mit den Verbindungsschaltern C, D ersetzt wird. Die Bestimmung der sich ergebenden Ze it Verzögerungen T_ei, T_e2 und T entsprechend Fig. 2 sollte dann im Hinblick auf die Zeiten für die Abtastungen des Signals der Abtasteinrichtung 1 modifiziert werden.of the scanning device 1 is connected directly to an input of the differential amplifier F3 via an amplifier P1. A modification of the device described, which is particularly expedient in some cases, consists in sampling the signal from the sampling device 1 and storing it in some way. The scanning for this channel should be controlled by the same control unit or the same control circuit P as the contacts or connection switches A, B, C and D in such a way that the scanned information from || of the scanning device 1 is replaced with the connection switches C, D each time the input to the integrating circuit I is shifted. The determination of the resulting time delays T _e i, T _e 2 and T according to FIG. 2 should then be modified with regard to the times for the sampling of the signal from the sampling device 1.

Ebenso können die Signale in verschiedenen Teilen des Systems in digitaler und analoger Form durch Einführen von Umsetzern in die digitale und aus der digitalen Form für die Signalspannungen in dem System verarbeitet werden. FürLikewise, the signals in different parts of the Systems in digital and analog form by introducing converters to and from digital form for the signal voltages are processed in the system. For

. die Funktion können Blocks (Einheiten) für digitale oder. the function can be blocks (units) for digital or

™ analoge Signale vorgesehen werden.™ analog signals can be provided.

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Claims

- 7 claim

Device for measuring the relative movement of an object acting as a signal source, which has two scanning devices for generating two similar signals emanating from the object of a noise character without mechanical contact with the object, which signals are shifted in time according to the distance between the scanning devices, are compared with one another and generate a display signal corresponding to the time interval between the two signals in a display device, characterized in that the one sampling device (1) with one input of a differential amplifier (Fj5) with a following rectifier stage (L) and the other sampling device (2) via a sample delay circuit ( AC _ab -B) is connected to the other input of the differential amplifier (P3) that the rectifier stage (L) via two parallel branches (C, Cl or D, C2, R2) each with a connection switch (C or D) the two inputs of an integrating circuit (I) verb unden, the output of which is connected to the display device (12), one of the connection switches (C, D) in each case one and each during a certain part of the time interval, during which the sample delay circuit (A-Cflg-B) is connected to the corresponding input of the differential amplifier (P5) is connected, is closed, and that the integrating circuit (I) with a control circuit (S) for controlling the on and off devices of the sample delay circuit (AC _AB -B) and the connection switch (C, D) with the aid of pulses in such a way is connected that the signal from the second scanning device (2) receives an electronic time delay (Te) which _{corresponds to the time shift (T m} ) between the two signals due to the distance (1) between the scanning devices (1, 2).

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