SU1476390A1 - Устройство дл измерени скорости движени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике измерени  линейной или угловой скорости. Цель изобретени  - расширение информативных возможностей устройства. Дл  этого в устройство дл  измерени  скорости движени  введены блоки: управлени , вспомогательный счетный и синхронизации. Устройство позвол ет производить измерени  скорости прохождени  заранее заданного мерного участка с пор дковым номером N, а также последующие измерени  скорости с любого пор дкового номера мерного участка, устанавливаемого программно. Устройство работает в два этапа: на первом этапе при движении измерительного элемента происходит формирование интервалов времени прохождени  базового участка, преобразование интервала в пропорциональное количество импульсов, которое преобразуетс  в код поочередно двоичным счетчиком и последовательно-параллельным регистром, а коды записываютс  в оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ). На втором этапе после окончани  движени  из ОЗУ извлекаютс  коды в инверсной форме и методом досчета преобразуютс  в коды, пропорциональные скорости прохождени  базовых участков. 6 ил.

Description

1

Изобретение относитс  к технике измерени  параметров движени , в частности к приборам, измер ющим интервал времени прохождени  мерного участка, по которому определ етс  скорость объекта, и может быть использовано в лабораторных услови х дл  исследовани  динамики движени  магнитной ленты в различных режимах работы лентопрот жного механизма.

Цель изобретени  - расширение информативных возможностей устройства.

На фиг. 1 изображена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурна  схема блока управлени ; на фиг. 3 - структурна  схема вспомогательного счетного блока; на фиг. 4 - структурна  схема блока синхронизации; на фиг. 5 - схема оптической системы,- на фиг . 6 - временные диаграммы работы устройса- ва.

Устройство дл  измерени  скорости движени  содержит приемник 1 излучени , формирователь 2 импульсов, блок 3 управлени , первый двоичный счетчик 4, переключатель 5, первый элемент ИЛИ 6, триггер 7, второй элемент ИЛИ 8, третий элемент ИЛИ 9, генератор 10 импульсов, кнопку I1

4ь Ч ЗЭ

оо со

е

Данные, делитель 12 частоты, элемент И 13, последовательно-параллель ный регистр 14, оперативное запоминающее устройство 15, второй двоичный счетчик 16, вспомогательный счетный блок 17, блок 18 синхронизации, дес тичный счетчик I9, дешифратор 20, цифровой индикатор 21, кнопку 22 установки режима и кнопку 23 сброса .

Блок 3 управлени  (фиг. 2) содержит И 24, схему 25 разрешени  начала отсчета, исполнительное устройство 26 и клавиатуру 27.

Вспомогательный счетный блок 17 (фиг. 3) содержит элемент И 28, двоичный счетчик 29 и мультиплексор 30.

Блок 18 синхронизации (фиг. 4) содержит переключатель 31, первый формирователь 32 импульсов, второй формирователь 33 импульсов, элемент ИЛИ 34 и распределитель 35 тактовых (импульсов,

Приемник 1 излучени  соединен с формирователем 2 импульсов, выход которого соединен с входом элемента

24 и первым входом схемы 25 (св зь 36), выходы набора кода номера меток клавиатуры 27 соединены с соответствующими входами схемы 25, а выходы управлени  исполнительным устройством клавиатуры 27 - с соответствующими входами исполнительного устройства 26. Выходы схемы 25 соединены с первым входом исполнительного устройства 26 и с вторым входом элемента И 24 и входом элемента И 28 (св зь 37), а выход элемента И 24 св зан со счетным входом счетчика 4 и входом элемента ИЛИ 9 (св зь 38) , один выход счетчика 4 соединен с входом элемента ИЛИ 6, остальные его выходы подключены к переключателю 5, общий вывод которого св зан с R-входом счетчика 4 и входом элемента ИЛИ 8, второй вход которого через кнопку 11 св зан с полюсом источника питани , а выход - с S-вхо- дом триггера 7, R-вход которого св зан с выходом элемента ИЛИ 6, второй вход которого подключен к выходу делител  I2 частоты. Инверсный выход триггера 7 подключен к R-входу делител  12 частоты, переключателю 31 (св зь 39) и Vx-входу мультиплексора 30 (св зь 39), а пр мой выход грит 1 ера 1 к входу элемен0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

та И 13, входу формировател  32 импульсов (св зь 40)и Vu-входу мультиплексора 30 (св зь 40) . Выход генератора 10 импульсов соединен со счетным входом делител  12, вторым входом элемента И 13 и входом элемента И 28 (св зь 41), выход элемента И 13 соединен со счетным входом регистра 14, параллельный вход которого соединен с выходом данных ОЗУ 15, вход предварительной установки регистра 14 соединен с его выходом переноса и вторым входом элемента ИЛИ 9, параллельный выход регистра 14 соединен с Х-входом мультиплексора 30 (св зь 42), адресный вход ОЗУ 15 соединен с выходом счетчика 16, а вход данных - с параллельным выходом мультиплексора 30 (св зь 43). Выход элемента И 28 соединен со счетным входом счетчика 29, параллельный выход которого соединен с Y-входом мультиплексора 30. Первый выход распределител  35 подключен к R-входу регистра 14 (св зь 44) , второй его выход - к счетчику 29 (св зь 45) , а третий выход распределител  35 - к входу записи ОЗУ 15 (св зь 46), первый вход распределител  35 соединен с выходом элемента ИЛИ 34 и счетным входом счетчика 1 6 (св зь 47), второй его вход - с входом элемента ИЛИ 34 и выходом формировател  32, а третий вход - с вторым входом элемента ИЛИ 34 и выходом формировател  33, вход которого подключен к переключателю 31 и третьему входу элемента И 28 (св зь 48), четвертый вход распределител  35 соединен (св зь 49) через кнопку 22 с полюсом источника питани . Выход элемента ИЛИ 9 св зан с входом счетчика 19, выход которого через дешифратор 20 св зан с цифровым индикатором 21 . Кнопкой 23 производитс  установка на ноль регистра 14, счетчиков 4, 16, 19 к 29 (св зь 50) . Излучатель 51 с приемником 1 (фиг. 5) установлены по одну сторону от ленты 52 и образуют оптопару.

Устройство работает в два этапа.

На первом этапе (при движении объекта измерени ) происходит формирование интервалов времени прохождени  базового участка, преобразование интервала в пропорциональное количество импульсов, ввод полученных

данных в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 15.

На втором этапе (по окончании движени ) из ОЗУ 1 5 извлекаютс  данные о времени прохождени  базовых участков в инверсном коде и преобразуютс  в количество импульсов, пропорциональное скорости.,

Рассмотрим работу устройства на примере измерени  скорости движени  магнитной ленты, котора   вл етс  и измер емым объектом, и измерительным элементом.

При движении магнитной ленты 52 на выходе формировател  2 импульсов по вл етс  сери  импульсов U4 (фиг,6) которые поступают на вход блока 3 управлени . Схема 25 разрешени  начала отсчета производит подсчет импульсов U до числа N, устанавливаемого с помощью клавиатуры 27.При поступлении на вход схемы 25 N-ro импульса U2 с ее выходов на вход элемента И 24 и вход исполнительного устройства 26 поступает сигнал U2 с уровнем 1, разреша  работу последнего по коду, установленному на клавиатуре 27, а на выходе элемента И 24 по вл етс  сери  импульсов UZ4. по переднему фронту которых происходит изменение состо ни  двоичного счетчика 4.

Формирование временных интервалов и преобразование их в пропорциональное количество импульсов может осуществл тьс  двухтактным и однотакт- ным способами, определ емыми положением переключателей 5 и 31 .

В первом случае, когда общий вывод переключател  5 подключен к второму выходу счетчика 4, а общий вывод переключател  31 - к инверсному выходу триггера 7, линейные координаты точек траектории, в которых производ тс  отсчеты скорости, определ ютс  формулой

1 (N + I - 1)5,

где 1 - рассто ние от точки начала движени  объекта до точки отсчета , м ,

Ј - пор дковый номер отсчета; N - номер метки начала отсчета; S - базовое рассто ние измерительного элемента (ленты)м. При установке в состо ние 1 разр да счетчика 4, который через переключатель 5 св зан с входом элемен

,

35

та ИЛИ 8,происходит сброс в О счетчика 4 и переключение триггера 7. При этом его пр мой выход 40 устанавливаетс  в 1, а инверсный 39 - в О. При поступлении очередного импульса Ui4 на вход счетчика 4 на его первом выходе по вл етс  1, котора  через элемент ИЛИ 6 сбрасывает триггер 7

10 в первоначальное состо ние. Таким образом, на пр мом и инверсном выходах триггера 7 формируютс  импульсы Unp7 и Un.7 , длительность которых и интервалы между которыми рав15 ным интервалу времени прохождени  базового участка. В исходном состо нии уровень I с инверсного выхода 39 триггера 7 поступает на Vx- вход мультиплексора 30 и через пере20 ключатель 31 - ка вход формировател  33 импульсов и вход 48 элемента И 28, разреша  работу последним и устанавлива  мультиплексор 30 в режим передачи данных UX30 по Х-ка-

25 налу, т.е. передачи данных с параллельного выхода 42 регистра 14 на вход 43 данных ОЗУ 15. Уровень О с пр мого выхода 40 триггера 7 поступает на У(.-вход мультиплексора 30,

30 на вход формировател  32 импульсов и вход элемента И 13, запреща  работу последним и блокиру  Y-вход мультиплексора 30.

i

В момент прихода на вход 37 элемента И 28 сигнала U2S. на выходе последнего по вл етс  последовательность импульсов UBblxга,следук ща  с частотой, которую вырабатывает ге-

40 нератор 10 импульсов. Эти импульсы поступают на вход счетчика 29, где они суммируютс  и преобразуютс  в параллельный код U ц J0 , который поступает на Y-вход мультиплексора 30,

45 но не проходит на его выход 43.

При сбросе в О инверсного выхода 39 триггера 7 на первом такте работы и далее по заднему фронту импульсов U3t происходит блокироваg0 ние элемента И 28, Х-входа мультиплексора 30 и формирование в блоке 18 синхронизации коротких импульсов

ивЫ«.34 U35(4S) U35(46) a ПО ПврбДнему фронту импульсов Unp 7 происхо- 55 дит разрешение работы элемента И 13 и переключение мультиплексора 30 в режим передачи данных Y- каналу, т.е. передачи данных с параллельного выхода счетчика 29 на

вход 43 данных ОЗУ 15. При этом с выхода элемента И 28 на вход счетчика 29 прекращаетс  поступление импульсов UBbu а, а начинаетс  поступление с выхода элемента И 13 на счетный вход регистра 14 импульсов UBblx ъо вырабатываемых генератором 10. Импульс , сформированный формирователем1 32, поступает на второй вход распределител  35 и через элемент ИЛИ 34 (U6b|x Э4 ) - на первый вход распределител  35 и вход 47 счетчика 16, измен   его состо ние. Таким образом , на первом такте работы на вход адреса ОЗУ 15 с выхода счетчика 16 поступает код, соответствующий первой точке измерени  скорости, с выхода счетчика 29 через Y-канал мультиплексора 30 на вход 43 данных ОЗУ 15 поступает код Uu3o пропорциональный интервалу времени, который записываетс  в ОЗУ 15 импульсом З5(4б) сформированным из поступившего на второй вход распределител  35 импульса ирь|1(|3ги несколько задержанного относительно импульса

ВЫХ 34 (На Ч ) а ИМПУЛЬСОМ

is(4s) сФ°РмиР°ванным из поступившего на первый вход распределител .35 импульса U6b:Xi г4 и несколько задержанного относительно импульса ) (на врем  ) осуществл етс  сброс в 0м счетчика 29.

При сбросе в О пр мого выхода 4 триггера 7 наступает второй такт работы , при котором блокируетс  элемент И 13, формирователь 32 импульсов , Y-вход мультиплексора 30 и по заднему фронту импульсов Unp-7 происходит формирование в блоке 18 синхронизации импульсов UBblxJ1), и35Й6, , U35(44) П° переднему фронту импульсов U3( наступает разрешение работы элемента И 28, формировател  33, а по переднему фронту импульса UM7 переключение мультиплексора 30 в режим передачи данных ихго по Х-каналу При этом кончаетс  поступление импульсов ивых о на вход регистра 14, а начинаетс  поступление импульсов U8b/x 2g на вход счетчика 29. Импульс, сформированный на этот раз формирователем 33, поступает на третий вход распределител  35 и через элемент ИЛИ 34 (ивыу 14) - на первый вход распределител  35, а также вход 47 счетчика 16, измен   снова его состо ние прибавлением единицы. На вход

адреса ОЗУ 15 с выхода счетчика 6 поступает теперь код, соответствующий второй точке измерени  скорости,

с выхода 42 регистра 1 4 через Х-ка- нал мультиплексора 30 на вход 43 данных ОЗУ 15 поступает код Ux,0 , который записываетс  в ОЗУ 15 импульсом U .6, , сформированным из поступившего на третий вход распределител  35 импульса UBbljr i и несколько задержанного относительно импульса UBUX го (на врем  Ј| ) , а импульсом (44, сформированным из поступившего на первый вход распределител  35 импульса U9blx и несколько задержанного относительно импульса . (на врем  ) s осуществл етс  сброс в О регистра 14. Далее такты по мере движени  измерительной ленты периодически повтор ютс . При подключении общего вывода переключател  31 к минусу источника питани  при одно- тактном способе преобразовани  на

выходе последнего устанавливаетс  О, запреща , таким образом, прохождение ИМПУЛЬСОВ Uewx 28 на ВХОД счетчика 29, формирование импульсов UBb(Jf 4 формирователем 33 и соответственно получаемых из них импульсов U,5(46) и U55/45j . Формирование временных интервалов Ипрл определ етс  положением переключател  5. Длительность этих импульсов равна интервалу времени прохождени  базового участка, а интервалы между ними равны времени прохождени  участков, длина которых определ етс  по формуле

m

1 4 2 -s -KN-O-S

(2)

5

0

5

где 1 - рассто ние от начала движени  объекта до точки отсчета , MJ

4- пор дковый номер отсчета,1 m - пор дковый номер разр да

двоичного счетчика 4, который соедин етс  с общим выводом переключател  5,

5- базовое рассто ние измерительной ленты, м N - пор дковый номер базового участка, с которого разрешаетс  проводить начало отсчета .

В этом случае, в отличие от предыдущего , происходит преобразование в пропорциональное количество импульсов только временных интервалов

U

np 7

причем только с четными номерами базовых участков, определ емых формулой (2).

В обоих случа х с выхода элемента И 24 блока 3 управлени  на вход 38 элемента ИЛИ 9 поступает сери  импульсов , количество которых равно количеству базовых участков S пройденных за врем  движени , начина  с участка с номером N. Эти импульсы поступают с выхода схемы ИЛИ 9 на вход дес тичного счетчика 1 9 и информаци  через дешифратора 20 отображаетс  на цифровом индикаторе 21, по показани м которого определ етс  пройденный путь от начала базового участка с номером N по формуле

L A-S

(3)

где L S А

длина пройденного пути, м; базовый-участок, м; показани  цифрового индикатора .

При окончании первого этапа работы устройства информаци  о параметрах измеренного движени  (кордина- ты точек и интервалы времени прохождени  базовых участков) занесена в ОЗУ 15, на цифровом табло отображаетс  длина пройденного участка в единицах длины базового участка S.

Переход к второму этапу работы усройства осуществл етс  нажатием кнопки 23 и кнопки 22, при этом устанав- ливаютс в о двоичный счетчик- 4, дес тичный счетчик 1 9, двоичный счетчик 16, двоичный счетчик 29, на вход адреса ОЗУ 15 с выхода счетчика 1 6 поступает адрес пер- вой точки измерени , а на вход регистра 14 с выхода ОЗУ 15 поступает инверсный код числа Rn, пропорционального интервалу времени прохождени  базового участка, и заноситс  в регистр 14. Преобразование кода числа Rn в количество импульсов, пропорциональное скорости, осуществл етс  нажатием кнопки 11. На S-вход триггера 7 через элемент ИЛИ 8 поступает 1, устанавливающа  на пр мом выходе 40 триггера 7 уровень 1 а на инверсном выходе 39 триггера 7- 0. При этом одновременно начинают работь делитель 12 частоты и элемент И 13. На выходе последнего по вл ютс  импульсы, которые поступают на счетный вход регистра 14 и

o

5

0

5

0

суммируютс  с введенным предварительно числом Rn. При поступлении импульсов Ueb(I 1} на выходе переноса при переполнении регистра 14 по вл етс  импульс, который поступает на вход элемента ИЛИ 9 и далее в дес тичный счетчик 19, а также на вход предварительной установки регистра 14 и в него с ОЗУ 15 вновь вводитс  число Rn. При дальнейшем поступлении импульсов UBbtx 1 регистр 14 вновь переполн етс , и далее все повтор етс  до тех пор, пока не будет сброшен триггер 7, а это произойдет после по влени  на , выходе делител  12 частоты импульса, который через элемент ИЛИ 6 сбрасывает триггер 7. При сбросе триггера 7 на вход 47 двоичного счетчика 16 поступает импульс UBbl)f J4,no которому счетчик 16 мен ет состо ние. При этом измен етс  на единицу адрес, поступающий на адресный вход ОЗУ 15, а на его выходе по вл ютс  данные, соответствующие второй точке измерени , и в регистр 14 вводитс  новое число Rn+.. За этот цикл работы на вход счетчика 19 поступает количество импульсов, которое определ етс  выражением

Т

Ј М

(4)

5

0

5

0

5

где В - коэффициент делени  делител  1 2 частоты;

М - число импульсов генератора, поступивших на вход регистра 14.

Таким образом, число, записанное в дес тичном счетчике 19, находитс  в обратной- зависимости от числа М импульсов и, следовательно, в пр мой зависимости от скорости прохождени  базового участка,и на цифровом индикаторе 21 считывают непосредственно показани  скорости. Значени  коэффициента В делител  12 частоты и частоты генератора 10 импульсов выбираютс  исход  из допустимых погрешностей квантовани  интервала времени , диапазона измер емых скоростей и допустимой погрешности при вычислении скорости.

Дл  вывода на цифровой индикатор 21 значений скорости дл  второй и последующих точек траектории движени  повторно нажимают кнопку 11, в результате запускаетс  схема вычислени , Данные о скорости в различных точках свод т в таблицу, по ним строитс  скоростна  характеристика.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  скорости движени , содержащее измерительный элемент с равномерно нанесенными на него метками, излучатель, приемник излучени , формирователь импульсов, два двоичных счетчика, два элемента ИЛИ, переключатель, триггер, делитель частоты, генератор импульсов, элемент И, последовательно-параллельный регистр, оперативное запоминающее устройство, дес тичный счетчик, дешифратор, цифровой индикатор , две кнопки, причем приемник излучени  соединен с формирователем импульсов, первый выход первого двоичного счетчика соединен с входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу делител  частоты, а остальные выходы первого двоичного счетчика подсоединены к переключателю, оби ий вывод которого св зан с R-входом первого счетчика и первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого через кнопку св зан с полюсом источника питани , выход второго элемента ИЛИ соединен с 3-входом триггера R-вход которого соединен с выходом первого элемента МНИ, инверсный выход триггера св зан с R-входом делител  частицы, а пр мой выход - с входом элемента И, второй вход которо- тч св зан с выходом генератора им- пульсов и счетным входом делител  частоты, а выход элемента И соединен со счетным входом последовательно- парадпельного регистра, параллельный вход которого соединен с выходом данных оперативного запоминающего устройства, адресный вход которого соединен с выходом второго двоичного счетчика, вход предварительной установки последовательно- параллельного регистра соединен с его выходом переноса, выход дес тичного счетчика через дешифратор св зан с цифровым индикатором, а у -. -- новочные входы счетчиков и регистра соединены через кнопку сброса с полюсом источника питани , о т п и - чающеес  тем, что, с целью расширени  информативных возможностей устройства, в него дополнительно введены блок управлени , состс - щий из элемента И, схемы разрешени  начала отсчета, клавиатуры и исполнительного устройства, причем вход элемента И соединен с выходом формировател  импульсов и с первым входом схемы разрешени  начала отсчета, выходы которой соединены соответственно с первым входом исполнительного устройства и вторым входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого двоичного счетчика , остальные входы схемы разрешени 

   начала отсчета соединены с соответствующими выходами набора кода номера меток клавиатуры, выходы управлени  исполнительным устройством которой св заны с соответстзуюшими вхоС дами исполнительного устройства, третий ЭЛЕМЕНТ ИЛИ, первый вход которо- о соединен с выходом переноса последовательно-параллельного регистра} второй вход соединен с выходом эле5 мента И блока управлени , а выход - с первым входом дес тичного счетчика , вспомогательный счетный блок, включающий в себ  элемент И, двоичный счетчик и мультиплексор, при0 чем первый вход элемента И блока соединен с выходом генератора импульсов , второй его вход - с вторым входом элемента И блока управлени , а выход элемента И вспомогательного

   2 блока соединен со счетным входом двоичного счетчика блока, второй вход которого соединен с кнопкой сброса, а параллельный выход подключен к Y- входу мультиплексора, Х-вход котороо го соединен с параллельным выходом последовательно-параллельного регистра , параллельный выход мультиплексора соединен с входом данных оперативного запоминающего устройг ства, и блок синхронизации, состо щий из переключател , двух формирователей импульсов, элемента ИЛИ и распределител  тактовых импульсов, первый выход которого соединен с R- входом последовательно-параллельного регистра, второй выход - с R-входом двоичного счетчика вспомогательного счетного блока,а третий выход - с входом записи оперативного запоминающего устройства ,перЈ|ни вход распределител 

   0

   5

   тактовых импульсов соединен с дом элемента ИЛИ блока и счетным входом второго двоичного счетчика, в юрой  ход - с входом элемента ИЛИ

   блока и выходом первого формировател  импульсов, вход которого соединен с V -входом мультиплексора ,вспомогательного счетного блока и пр мым выходом триггера, третий вход распределител  соединен с вторым входом элемента ИЛИ блока и выходом второго формировател  импульсов, вход которого подключен к третьему входу элемента И вспомогательного счетного блока и через переключатель к Vx-входу мультиплексора вспомогательного счетного блока и инверсному выходу триггера, четвертый вход распределител  св зан через кнопку установки режима с полюсом источника питани .

   Фиг.З

   47

   Фиг. 4

   Фиг. 5