Устройство для записи параметров движения

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерений скорости и компактности записи число-имульсным кодом значений измеряемого пути при изменении скорости в широком диапазоне . При движении поступающие с формирователя 5 импульсы проходят элемент И 7 и через элемент ИЛИ 8 - на вход измерителя 14, измеряющий интервал между импульсами и вырабатьшает рав- . ный ему по длительности строб-импульс , а также параллельный двоичнодесятичньш код результата измерения и импульс Начало опроса, поступающего на вход 18 схемы 16 подекадного опроса. Дан вариант устройства с двумя измерителями, второй измеритель измеряет те интервалы времени i между импульсами, которые не измеряются первыми. 2 з.п. ф-лы, 4 ип. (/)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (594 С 01 Р 3 481

1 Ai

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3789820/24-10 (22) 12.09.84 (46) 30.11.86. Бюл. 9 44 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) В.М.Иванов и Л.Г.Безусый (53) 531.767(088.8) (56) Патент США Р 3739270, кл.324-173

1972 .

Авторское свидетельство СССР

Ф 883742, кл. G 01 Р 3/481, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ ПАРАМЕТРОВ

ДВИЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерений скорости и компактности записи число-имульсным кодом значений измеряемого пути при изменении скорости в широком диапазоне. При движении поступающие с формирователя 5 импульсы проходят элемент

И 7 и через элемент ИЛИ 8 — на вход измерителя 14 измеряющий интервал между импульсами и вырабатывает равный ему по длительности строб-импульс, а также параллельный двоичнодесятичный код результата измерения и импульс "Начало опроса", поступаю" щего на вход 18 схемы 16 подекадного опроса. Дан вариант устройства с двумя измерителями, второй измеритель измеряет те интервалы времени между импульсами, которые не измеряются первыми. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1 1.273

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испальэовано для изМерения непрерывно изменяющейся скорости и координаты положения подвижных частей механизмов в одиночных и периодически повторяющихся циклах вращательного и поступательного движения, например, при динамических испытаниях машин.

Целью изобретения является павы- 10 шение точности измерения скорости и компактности записи число-импульсным кодом значений измеряемого пути " при изменении скорости в широком диапазоне. 15

На фиг.1 прецставлена структурная схема устройства с одним измерителем временных параметров; на фиг.2 — то же,с двумя измерителями; на фиг,3 схема подекадного опроса; на фиг.4 — 20 временные диаграммы работы устройства; на фиг.5 — форма записи на носитель результатов, соответствующих параметрам движения. устройство для записи параметров движения содержит импульсный датчик скорости, блок 2 преобразования пути, блок 3 преобразования скорости и регистратор 4. Блок преобразова ия пути содержит формирователь 5 импульсов, цепочку последовательно соединенных делителей 6, элементы И 7, элементы ИЛИ 8 и 9, схему 10 автоустановки коэффициента деления, состоящую из последовательно включен- 35 ных датчика 11 сигналов управления, реверсивного счетчика 12 и подсоединенного к его выходам цешифратора 13.

В качестве делителей 6 могут быть использованы счетные триггеры, Блок 40

3 преобразования скорости состоит из цифравага измерителя 14 временных интервалов (фиг,1), а па фиг. 2— и цифравога измерителя 15 длительности импульсов, и схемы 16 подекадно- 45 го опроса, В данном случае устройство имеет два делителя 6, которым соответствует 2 элементов И 7, т,е. коэффициент деления К мажет принимать значения ат 1 до 4, Элементы И 7 включены так„ что первый вход I(-ro элемента соединен с I(-м выходам дешифратора 13, второй вход первого элемента — с выходом формирователя 5 импульсов, вторые входы остальных трехЯ элементов И 7 соединены с выходом первого делителя 6, третьи входы третьего и четвертого элементов — с

811 2 выходом второго длеителя 6. Таким образом, элементы И 7, кроме первого, своими вторыми и последующими входами соединены с выходами тех делителей 6, порядковые номера которых в их последовательности соответствуют номерам разрядов, содержащих "1" при образовании на выходах двоичного кода числа К, если К не равно двум в целой степени, и числа К-1,если

К равно двум в целой степени. Выход элемента И 7 и выход 17 сброс-импульса схемы 10 автоустановки соединены через первый элемент ИЛИ 9 с входами установки в "0" делителей. Через второй элемент ИЛИ 8 выходы всех элементов И 7 соединены с входом блока

3 преобразования скорости, соответствующего входу измерителя 14, у которого кодовые выходы значащих декад, клеммы "Начало опроса" и "Сброс" соединены соответственно с информационными входами, входам 18 старт-импульса и выходом 19 стоп-импульса схемы

16 подекадного опроса. Кроме того, выходы первого и второго разрядов двоичного кода старшей значащей де.— кады и клемма Начало опроса" измерителя 14 подключены соответствен- на к информационным 20 и 21 управляющему 22 входам, принадлежащим одновременно схеме 10 автоустановки KO эффициента деления и входящему в нее датчику 11 сигналов управления, Выходы импульсных сигналов управления

"Меньше" и "Больше" датчика 11 подключены соответственно к суммирующему "+1" и вычитающему "-1" входам реверсивного счетчика 12 ° Датчик 11 состоит из параллельно соединенных со стороны его информационных входов элемента ИЛИ-НЕ 23 и элемента И 24 и подключенных к их выходам соответственно элементов И 25 и 26,вторые входы которых соединены с управляющим входом 22, а выходы объединены элементом ИЛИ 27. Выход элемента

ИЛИ 27 является выходом 17 сбросимпульса схемы 10. Выходы параллельно-последовательного двоична-десятичного кода вида 8-4-2 — 1 схемы 16 подключены к первым четырем входам регистратора 4 (входы записи измерительной информации о скорости), Выход 28 строб †импуль измерителя 14 и вьгход формирователя 5 подключены соответственно к пятому и шестому входам регистратора 4 (входы записи з 1273811 измерительной информации о пути), В устройстве с двумя измерителями (фиг.2) выход 28 строб-импульса измерителя 14 подключен через элемент

НЕ 29 к выходу измерителя 15, кодовые выходы измерительной информации и клеммы "Начало. опроса" обоих измерителей через элементы ИЛИ 30 соединены соответственно с .информационными входами и входом 18 старт-импуль- 10 са схемы 16, которая выходом 19 стопимпульса через первый и второй ключи

31 соединена с клеммами "Сброс" соответственно измерителей 14 и 15. Управляющие входы первого и второго 15 ключей 3 1 соединены соответственно с прямым и инверсным выходами RSxperrgpa 32, подключенного входами установки и сброса к клеммам "Начало опроса" соответственно измерителей 14 и 15, Схема 16 подекадного опроса (фиг.3) содержит RS-триггер

33, элемент И 34, распределитель 35 импульсов, декадные группы элементов

И 36 и четыре элемента ИЛИ 37, Вход 35 установки триггера 33 соответствует входу 18 старт-импульса схемы .16, . а прямой выход соединен с входом элемента И 34, другой вход которого является входом синхроимпульсов., Вы- 30 ход элемента И 34 подключен к входу распределителя 35, а каждый выход последнего — к соединенным между собой тактовым входам элементов И 36 декадной группы, соответствующей по- З5 рядковому номеру этого выхода. Вторые входы элементов И 36 являются информационными входами схемы 16. Выходы элементов И 36 соединены с входами элементов ИЛИ 37, относящихся к, одинаковым разрядам двоичного кода

-декад. Последний тактовый выход рас,пределителя 35 является выходом 19 стоп-импульса схемы 16 и соединен с входом сброса триггера 33.

Устройство работает следующим образом, C = К ° Н/Т

В процессе движения объекта (элемента механизма) и жестко связанной с ним мерной части датчика 1 скоро- 50 сти на выходе датчика образуются импульсы с периодом следования, обратно пропорциональным скорости этого движения. Число импульсов определяет пройденный путь. Блок 2 преобразо-55 вания пути формирует эти импульсы для записи основных меток, отмечающих путь в шагах квантования мерной части, а также осуществляет деление частоты следования импульсов на величину коэффициента деления, ступенчато изменяющегося с изменением скорости, т.е. осуществляет преобразование дискрет пути, выбирая их равйыми или кратными шагу квантования Н.

Блок 3 преобразования скорости осуществляет преобразование интервалов времени прохождения объектом этих дискрет пути в двоично-десятичный код и формирование дополнительных импульсов, длительность которых равна указанным интервалам времени.Записанные на носитель регистратора 4, в качестве которого используется светолучевой осциллограф, результаты измерения временных интервалов и параллельно-последовательном двоичнодесятичном коде вида 8-4-2- 1 соответствующими метками на первых четырех дорожках и результаты измерения пути в число-импульсном коде дополнительными и основными метками соответственно на пятой и шестой дорожках (фиг.5) используются при дальнейшей обработке, например для определения скорости на i-ом измеренном интервале времени Т, (если применять кусочно-линейную аппроксимацию) по формуле где К вЂ” величина кратности, равная числу основных меток пути в интервале T соответствующем на носителе дополнительной метке пути, и для быстрого и точного отсчета значений пути.

Исходное состояние делителей 6 и реверсивного счетчика. 12 — нулевое.

В начале наблюдаемого движения поступающие с формирователя 5 первый и второй импульсы (диаграмма П фиг.4) проходят через первый элемент

И 7 (так как на первом выходе дешифратора 13 при нулевом состоянии счетчика 12 имеется единичный потенциал) и через элемент ИЛИ 8 на вход измерителя 14, который измеряет интервал между импульсами и вырабатывает равный ему по длительности :троб-импульс— (диаграмма Ю, фиг.4), а также параллельный двоично-десятичный код результата измерения и импульс

"Начало опроса", поступающий на вход

811 б ступающим на ее вход 22, Если при этом на ее информационные входы 20 и 21 не поступают нулевые потенциалы одновременно с кодовых выходов первого и второго двоичных разрядов старшей декады, т.е. если эта декада после измерения содержит отличную от нуля цифру, то с датчика 11 на суммирующий вход "+1" реверсивного счетчика 12 сигнал управления "Меньше" не поступает и блок 2 преобразования пути остается в прежнем состоянии с коэффициентом деления К = 1. Если же скорость движения возрастает настолько, что в соответствующем ей результате измерения интервала времени Т, например Т = t< — г..(диаграммы П

z» У,, фиг.4), теряется старший разряд, т ° е. Т становится меньше установленного меньшего интервала времени Тьщ, чему соответствует наличие на кодовых выходах старшей декады измерителя 14 нулевых потенциалов, то на выходе элемента ИЛИ-НЕ 23 возникает единичный потенциал, а на выходе элемента И 25 — импульс, от которого на выходах счетчика 12 устанавливается двиочный код "01" и соответственно появляется единичный потенциал на втором выходе дешифратора 13. В результате блок 2 преобразования пути переходит в состояние с коэффициентом деления К = 2, в котором на, вход измерителя 14 проходят импульсы не с формирователя 5, а с выхода первого делителя 6 через второй элемен- И 7 и элемент ИЛИ 8. Переход в состояние с коэффициентом деления К = 3 происходит аналогично, а работа..блока 2 в этом состоянии отличается от работы в предыдущем состоянии следующим. С появлением единичнот о потенциала на третьем выходе дешифратора 13 после поступления в реверсивный счетчик 12 второго сигнала Меньше" с датчика 11 на вход измерителя 14 поступает узкий импульс, который образуется на выходе третьего элемента И 7 в момент появления на его входе второго импульса с выхода первого делителя 6, когда на выходе второго делителя уже установлен единичный потенциал (диаграммы

Уь„, U< и У,, фиг,4).Этот импульс получается узким потому, что его появление приводит к сбросу в "0" делителей 6, т.е, oí сам себя обрезает благодаря связи выхода элемента

% 1273

18 схемы 16 подекадного опроса,Триггер 33 (фиг.3) устанавливается и элемент И 34 пропускает синхроимпульсы (диаграмма ц,, фиг.4) с генератора (не показан) на вход распределиS теля 35, который,с частотой генератора производит опрос кодовых выходов измерителя 14, т.е. последовательно, декада за декадой, начиная. со старшей, подключает декадные груп- 1О пы кодовых выходов измерительной информации через соответствующие группы элементов И 36 к,четырем элемен-там ИЛИ 37, Потенциальный параллельно-последовательный двоично-десятич- 15 ный код, который образуется на выходах этих элементов (выходы "8", "4", "2" и " 1" схемы 16), подается. на соответствующие входы регистратора 4 (фиг.1) и записывается в нем ва но- 2б сителе в виде прямоугольных меток на четырех дорожках, имеющих "веса", соответственно "8", "4", "2" и "1" двоичных, разрядов (фиг.5), Сумма "весов" дорожек, на которых имеются 25 метки в р-ом такте, определяет деся-! гичное число в соответствующей этому такту декаде. Результат измерения занимает в продольном направлении носителя столько тактов, сколько декад опрашивается распределителем 35. Например, если пять опрашиваемых декад представляют результат измерения числом 19987, то в первом такте прямоугольная метка есть только на четвер- 3.5 дорожке, "sec" которой равен чис-!.! ! лу 1, во втором и третьем тактах есть метки на первой дорожке, вес которой равен числу "8",и на четвертой дорожке, в четвертом такте метка 40 только на первой дорожке и в пятом— на второй, третьей и четвертой дорожках; Последний тактовый импульс распределителя 35, являющийся стопимпульсом схемы 16, производит сброс 45 триггера 33 и,одновременно поступая с выхода 19 схемы 16 на клемму в !!

Сброс измерителя 14, осуществляет сброс и запуск последнего, который после этого готов к измерению следу- 50 ющего временного интервала. Стробимпульс, поступающий с выхода 28 измерителя на пятый вход регистратора 4, записывается на пятой дорожке носителя, а импульсы формирователя 55

5 — на шестой. Схема 10 автоустановки коэффициента деления управляется также импульсом !!Начало опроса", по7 1273

И 7 через элемент ИЛИ 9 с входами сброса делителей 6. В результате измеряемые интервалы между выделенными таким образом импульсами оказываются равными трем периодам следования импульсов с формирователя 5.

В случае замедления движения до скорости, при которой измеренное значение кратного интервала времени оказывается больше установленного максимума, г.е. когда на кодовых выходах старшей значащей декады измерителя

14 появляется двоичный код числа "3" и соответственно — единичные потенциалы на входах 20 и 21 схемы 10, датчик 11 сигналов управления с приходом на вход 22 импульса "Начало опроса" выдает (с выхода элемента И

26) на вычитающий вход "-1" реверсив-; ного счетчика 12 импульсный сигнал 20

"Больше" и одновременно на выход 17— импульс, который, проходя через элемент ИЛИ 9, сбрасывает делители 6 в

"0", На выходах счетчика 12.устанавливается двоичный код, на единицу 25 меньше имеющегося до этого, а дешифратор 13 с соответствующего этому коду выхода выдает единичный потенциал на первый вход того элемента И 7, порядковый номер которого меньше на едини- 30 цу коэффициента деления предыдущего состояния

Работа устройства, имеющего дополнительно измеритель 15 длительности импульсов, отличается лишь тем, что в то время, когда у измерителя 14 производится опрос декад и подготовка к следующему циклу измерения после поступления на его клемму "Сброс" импульса с выхода 19 схемы 16, изме- 40 ритель 15 производит измерение длительности импульса, поступающего на его вход с выхода элемента НЕ. 29 и равного интервалу времени между концЬм строб-импульса, относящегося к регистрируемому результату законченного цикла измерения и началом стробимпульса следующего цикла измерителя

14, т.е, второй измеритель измеряет те интервалы времени между импульсами, которые не измеряются первыми.

Из диаграммУз и Uz< на фиг,4 видно, что это, например, интервалы t - t;

I г

1р — 4 — 1 э 1 4 — 1и, По окончании измерения этих интервалов так- 55 же производится опрос декад измерителя 15, кодовые выходы которых объединены элементами ИЛИ 30 с соответ811 8 ствующими выходами измерителя 14,Синхроимпульсы на дйаграмме U> (фиг,4) и метки записи кода (фиг.5) при onросе декад измерителя 15 изображены пунктирными линиями. Импульсом Начало опроса", кроме пуска схемы 16, производится установка триггера 32 в одно из состояний в зависимости от того, с какого измерителя пришел импульс, и тем самым подготавливается цепь для прохождения импульса с выхода 19 схемы 16 на клемму "Сброс" того измерителя, который опрашивается. По окончании опроса, например, измерителя 14 этот импульс проходит через первый ключ 31, на управляющем входе которого имеется единичный потенциал с прямого выхода триггера 32, Формула изобретения

1, Устройство для записи параметров движения, содержащее импульсный датчик скорости, подключенный к формирователю блока преобразования пути, выход которого соединен с последовательно включенными двумя счетными триггерами, выход формирователя подключен к второму входу первого элемента И, выход первого счетного триггера — к вторым входам второго, третьего и четвертого элементов И, выход второго счетного триггера — к третьим входам третьего и четвертого элементов И, выход блока преобразования пути через блок преобразования скорости — к регистратору, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения скорости и компактности записи числа число-импульсным кодом значений измеряемого пути при измерении скорости в широком диапазоне, в блок преобразования пути дополнительно введены два элемента ИЛИ, схема автоустановки коэффициента деления, выходы которой подключены к первым входам первой, второй, третьей и четвертой схемы И, выход третьего элемента И через первый элемент ИЛИ подключен к входам сброса счетных триггеров, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом сброса схемы автоустановки коэффициента деления, выходы элементов И через второй элемент ИЛИ подключены к выходу бло.ка преобразования пути, блок преобразования скорости содержит цифровой

12738 измеритель временных интервалов и схему подекадного опроса, вход цифрового измерителя временных интервалов подключен к входу блока преобразования скорости, а его информационные выходь — к информационным входам схемы подекадного опроса, кодовые выходы которого соединены с соответствующими входами регистратора, выход начала опроса измери- 10 теля временных интервалов подключен к стартовому входу схемы подекадного опроса, а стробирующий выход — к входу индикации стробирования регистратора, выход окончания 15 подекадного опроса подключен к входу сброса измерителя временных интервалов, вход метки регистратора — к выходу формирователя импульсов, выходы начала опроса и старшей декады 20 измерителя временных интервалов— к первому, второму и третьему входу, соответственно схемы автоустановки коэффициента деления.

2. Устройство по п. 1, о т л и — 25 ч а ю щ е е с я тем, что схема автоустановки коэффициента деления со. держит. схему управления, реверсивный счетчик и дешифратор, причем первый, второй и третий входы схемы управле- З0 ния являются первым, вторым и третьим

11 .1О соответственно входами схемы автоустановки коэффициента деления, а первый и второй выходы ее подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, кодовые выходы которого через дешифратор подключены к выходам схемы автоустановки коэффициента деления.

3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок преобразования скорости дополнительно содержит два ключа, RS-триггер, группу элементов ИЛИ, цифровой измеритель длительности импульсов, вход которого подключен через элемент НЕ к стробирующему выходу измерителя временных интервалов, а кодовые выходы и выходы

"Начало опроса" обоих измерителей через группу элементов ИЛИ соединены соответственно с информационными входами и входом пуска схемы подекадного опроса, которая выходом окончания onроса через первый и второй ключи подсоединена к входам сброса измерителей, причем управляющие входы первого и второго ключей соединены соответственно с прямым и инверсным выходами RS-триггера, подключенного входами установки и сброса к выходам

"Начало опроса" соответственно основного и дополнительного измерителей, 1273811

Ug tz fg 4 Ь 4 t7 fg 9 о "и 44"м уу- - ° 6-1

7(7 ТР T

7 7 м

11Ч °

° aales. Фиг.Ц

0 8690

j H

Т

Фиг.5

Редактор Н,Швыдкая

Заказ 6470/41

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул,Проектная,4 /6-г таити

tl

Qg

И

Составитель Ю,Мручко

Техред Л.Сердюкова Корректор, И.Муска

Тираж ?78 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5