Устройство для измерения скорости движения

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для бесконтактного измерения скорости движения. Цель - повышение точности измерения. Случайные оптические сигналы с транспортным запаздыванием Τ поступают на входы преобразователей 1, 2 изображения в электрические сигналы, которые формируются блоками 3, 4 и поступают на входы Д-триггеров 5,6 и схему И 7. По переднему фронту импульса длительностью Τ на выходе схемы И 7 одновибратором 12 формируется импульс сброса в нуль счетчика 18, а по заднему фронту одновибратором 11 - импульс записи содержимого сумматора 19 в регистр памяти 20. Импульс на выходе схемы И 7 открывает ключ 9 и импульсы от генератора 13 поступают на счетный вход счетчика 18, который формирует код, пропорциональный времени транспортного запаздывания между входными сигналами Τ. Этот код суммируется с кодом с выхода первого регистра памяти 20 и записывается в этот же регистр. После нескольких циклов измерения, количество которых задается делителем 14, происходит запись содержимого регистра 20 в регистр 21, а затем сброс регистра 20. Функциональный преобразователь преобразует код времени транспортного запаздывания на выходе регистра 21 в частоту, пропорциональную скорости движения, которая поступает на регистратор 22. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1478126 ц1) 4 G 01 P 3/68

В. Е,.ь AT1:, т«

Е,,Б. 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

M ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиа.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ПСНТ СССР (21 ) 4 2014 55/24-1 0 (22) 02.03.87 (46) 07.05.89. Бюл. к 17 (72) В.Г. Костин и Л.С. Ханжиев (53) 531. 767 (088.8) (56) Лвторское свидетельство СССР

Ф 1216733, кл. С 01 Р 3/68, 1986, Лвторское свидетельство СССР

Ф 1247756, кл. G 01 P 3/68, 1986. (54 ) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для бесконтактного измерения скорости движения. Цель повышение точности измерения. Случайные оптические сигналы с транспортным запаздыванием Р поступают на входы преобразователей 1, 2 изображения в электрические сигналы,которые формируются блоками 3, 4 и поступают. на входы D-триггеров 5, 6 и схему И 7. По переднему фронту импульса длительностью на выходе схемы И 7 одновибратором 12 формируется импульс сброса в нуль счетчика 18, а по заднему фронту одновибратором 11 — импульс записи содержимого сумматора 19 в регистр памяти

20. Импульс на выходе схемы И 7 открывает ключ 9 и импульсы от генератора 13 поступают на счетный вход сч етчика 18, который формирует код, пропорщлональный времени транспортного запаздывания между входными сиг- налами Этот код суммируется с кодом с выхода первого регистра r. àìÿòè

20 и записывается в этот же регистр.

После нескольких циклов измерения, количество которых задается делителем 14, происходит запись содержимого регистра 20 в регистр 21, а затем сброс регистра 20. Функциональный .преобразователь преобразует код времени транспортного запаздывания на выходе регистра 21 в частоту, пропорциональную скорости движения, которая поступает на регистратор 22, 2 ил.

1 781 26

Изобрг т пни e o r llooèTc sr к и ям!. рительной технике и может быть использовано, например, для бесконтактно— го измерения скорости движения длинномер!п»х материалов.

Целью изобретения я г!ля ется повышение точности измерения за счет устранения погрешности измерения, вы3ванной операциями двг!йиого преобра- 1Р зования и нформати нного сигнала и возможными с боями начала или оконча35 ния отсчета временных интервалов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для измерения 15 скорости движения, »а фиг.2 — временные диаграммы сигналов на выходах отдельных элементов.

Устройство для измерения скорости движения (фиг.1) содержит два 20 преобразователя 1 и 2 оптического изображения н электрический сигнал, два формирователя 3 и 4 импульсов прямоуг ольной формы, два Л-триггера

5 и б, три схемы И 7-9, три одновпб25 ратора 10-12, генератор 13 частоты, делитель 14 числа импульсов, задатчик 15 коэффициента деления, фуш:— циональный преобразователь 16 1/Х, блок 1 7 управления сбросом, счетчик

18 импульсов времени, сумматор 19, регистры 20 и 21 памяти и регистратор 22.. Выход пр еобра зоват еля 1 изображения в электрический сигнал подключ ен к входу формиронат епя 3 импулг>сон, выход которого соединен с первым входом первой схемы И 7, с С-входом второго D-триггера 6 и

D-входом первого D — триггера 5, выход которого через первый одновибратор 4Р

10 соединен со своим К-входом и пер— вым входом второй схемы И 8. Выход второго преобразователя 2 изображе— ния в электрический сигнал соединен с входом формирователя 4 импульсов, 45 неинвертирую ций выход которого соединен с С-входом первого D-триггера

5 и D-входом второго D-триггера 6, выход которого соединен с вторым входом схемы И 7, третий вход которой5 подключ ен к и нв ертирующему выходу формирователя 4 импульсов, а выход к первому входу третьей схемы И 9 и входам второго и третьег о одновибраторов 11 и 12 соответственно, причем выход второго одновибратора 11 соединен с вторым входом схемы И 8, а выход третьего одновибратора 12 !!, !! соегпгнен с входом Сброс счетчика

18 импульсon времени, счетный вход которого соединен с выходом схемы

И 9, второй вход которой соединен с выходом генератора 13 частоты, который соединен с также с входом задатчика 15 коэффициента деления, выход которого соединен с входом функционального преобразователя 16 1/Х и -с вторым входом блока 17 управле!гггя сбросом, первый вход которого соединен с выходом делителя 14 числа импульсов, который соединен также с входом "Запись" регистра 21 памяти и управляющим входом регистратора 22.

Выходы счетчика 18 импульсов времени соединены с соответствующими входами первого слагаемого сумматора 19, а с входами второго слагаемого сумматора 19 соединены соответствующие выходы первого регистра 20 памяти, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами сумматора, а выходы соединены также с соответствующими информационными входами второго регистра 21 памяти, выходы которого соединены с информащгоннымгг входами функционального преобразователя 16 1/Х, выход которого соединен с информационным входом регистратора 22. Выход схемы

И 8 подключен к входу делителя 14 числа импульсов и к входу "Запись" регистра 20 памяти, вход "Сброс" ко— торого подключен к выходу блока 17 управления сбросом.

Устройство (фиг.1) работает следую!цим образом.

На входы преобразователей 1 и 2 изображения в электрические сигналы поступают случайные оптические сигналы z(t) и z(t+1,) с транспортным запаздыванием !.! которые преобразуют их в электрические сигналы x(t) и х(с+), подаваемые на входы формирователей 3 и 4. С неинвертирующего выхода формирователя 3 импульсы Х1 поступают на D-вход D-триггера 5, С вЂ вх D-триггера 6 и на первый вход схемы И 7, на третий вход которой поступают импульсы Х2 с инвертирующего выхода формирователя 4, с неин— вертирующего выхода которого импуль— сы Х2 подаются на С-вход D-триггера 5 и Hà D-вход D-триггера 6. Допустим, что все бистабильные элементы в исходном сост оя нии на своих прямых (н еиив ерс ных) выходах имеют логические "0"!. Тогда с поступлением на

14 78126

С-вход D-триггера 5 переднего фронта первого импульса последовательнос— ти Х2 импульсов (фиг.2) его состояние не изменится, так как íà его

D-входе (фиг.1) в это время присутствует логический "О". С поступлением переднего фронта первого импульса последовательности Х1 (фиг. 2) на

С-вход D — триггера 6 (фиг.1) последний переключится в единичное состояние, так как íà его D-входе в этот момент присутствует логическая "1", которая приложится к второму входу схемы И 7, подготовив ее для прохож — 15 дения импульсов, длительность которых равна Р По переднему фронту каждого импульса последовательности УЗ срабатывает одновибратор 12, который формирует короткий импульс, посту — 20 пающий на вход "Сброс" счетчика 18 импул ьс ов вр емени . Посл е ус т анов ки счетчика 18 в исходное состояние на его счетный вход начнут поступать импульсы времени с выхода генерато- 25 ра 13 частоты через второй вход схемы И 9, на первый вход которой поступает очередной импульс последовательности УЗ. По окончании очередно— го импульса последовательности УЗ 30 срабатывает одновибратор 11, на выходе которого появляется короткий импульс последовательности У4 (фиг ° 2) .

Первый импульс последовательности У4 пройдет на выход схемы И 8, так как к ее первому входу в это время прикладывается логическая "1". Этот импульс, входящий в последовательность

У7 импульсов, поступает на вход

Запись" регистра 20 памяти и на вход 40 делителя 14 числа импульсов. По заднему фронту первого импульса последовательности У4 импульсов ((регистр

20 памяти будет произведена запись суммы чисел счетчика 18 и регистра

20 памяти, который находится в исходном состоянии . Отсюда следует, что первое число, -.вписанное с вы— ходов сумматора 19 в регистр 20 памяти, будет с оот ветст (ова ть числу, записанному в счетчик 18 импульсов

50 времени . Если к оэффи ци ент деления делителя 14 числа ((мпуль сов отличен от единицы, то исхо;(ное состояние регистра 21 памяти не изменится, а

55 при коэффициенте;(.де(я(я, равном еди— нице, первый и ьчульс ((осл еловательности У7 импульсов пр и;(от на выход делит епя 1 4 чис((л l (>ITIN.!и) c o (3 В пр о((ннертированном виде. По заднему фронту этого импульса в регистр 21 памяти будет переписано содержимое регистра 20 памяти и буд ет пода на команда на управляющий вход регистратора 22 на регистрацию измеряемой скорости, равной коэффициенту деления, заданному в виде частоты, поступающей с выхода задатчика 15 коэффициента деления на тактовый вход функц((о((ального преобразователя 16 1/Х, деленного на код числа, поступающего на его информационные входы. Одновременно импульс, поступающий с выхода дели(еля 14 числа импульсов, подается на первый вход блока 17 управления сбросом, запуская его. При этом с выхода задатчика 15 коэффициента деления через второй вход блока

17 управления сбросом на его выход поступают импульсы, число которых необходимо для стирания информации из памяти регистра 20. Для регистров, выполненных например, на микросхемах К155ИР1, необходимо четыре импульса. При поступлении второй пары импульсов последовательности Х1,Х2 на выход схемы И 7 поступит второй импульс последовательности УЗ,длительность которого будет искажена за счет укорочения импульса, вызванного тем, что интервал между задними фронтами второй пары импульсов последовательностей Х1 и Х2 и передними фронтами третьей пары импульсов этих же последовательностей меньп(е времени транспортного запаздыва— ния i Тем не менее второй импульс последовательности УЗ будет закоди— рован и записан в счетчик 18 импульсов времени. Однако операция перезаписи содержимого счетчика 18 в регистр 20 памяти не будет выполнена, так как очередной импульс последовательности У4 на выход схемы И 8 не пройдет в связи с. тем, что в момент

его возникновения»а первом входе схемы И появляется логический "0".

Это вызвано тем, что передний фронт третьего импульса последовательности

Х2 импульсов переклю (ит D-триггер 5 в единичное состоя(п(е. При этом на его выходе появится импульс У1, по переднему фронту которого срабатывает первый одновибратор 10, на инвертирующем выходе которого п явится лог(1ч ес кии "0", который запирает схему И 8 и одновременно производит

14 78126 сброс D-триггера 5 по его R-входу.

Сл едует отметить, что длит ель ност ь импульса отрицательной полярности на выходе одновибратора 10 должна пре5 вышать длительность импульсов, снимаемых с выхода одновибратора 11 Если коэффициент деления делителя 14 числа импульс ов равен не еди нице, а, допустим, двум, то первое число, записанное в регистр 20 памяти, хранится в нем до прохождения третьего импульса последовательности УЗ импульсов. С поступлением этого импульса по его переднему фронту будет

15 произведен сброс счетчика 18 импульсов, после чего код этого импульса будет записан в счетчик 18. По окончании третьего импульса последовательности УЗ по его заднему фронту 20 формируется третий импульс последовательности У4, который проходит на выход схемы И 8 в проинвертированном виде. По его команде содержимое счетчика 18 импульсов просуммируется с 25 содержимым регистра 20 памяти и запишется в этот же регистр. По окончании второго импульса последовательности У7 импульсов содержимое регистра 20 памяти перепишется в регистр

21 памяти и одновременно на управляющий вход регистратора 22 поступит команда на регистрацию новой информации о скорости. Кроме того, на первый вход блока 17 управления сбросом поступает команда на сброс содержимого регистра 20 памяти. Следует отметить, что коэффициент деления делителя 14 числа импульсов связан с коэффициентом деления задатчика 15

40 коэффициента деления обратной зависимостью, так что, изменив .коэффициент деления делителя 14 числа импульсов с единицы на два, необходимо вдвое уменынить коэффициент деления задатчика 15 коэффициента деления, в противном случае градуировка регистратора 22 будет нарушена. В процессе измерения целесообразно использовать также временные интервалы, равные 7, ограниченные передними фронтами с.îoòâåòñòaóþùèõ пар импуль— сов последовательностей Х1 и Х2 им— пульсов. Однако для этого в схему дополнительно вводится блок, содержащий два D-триггера, три схемы И,три одновибратора и три схемы ИЛИ, служащие для объединения сигналов, снимаемых с выходов двух идентичных блоков. На фиг.1 дополнительный блок не показан с целью упрощения описания работы устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения. скорос ти движения, содержащее два преоб-. ра зоват еля и забражения в эл ектрич ес— кий сигнал, два регистра памяти, две схемы И, счетчик импульсов времени, функциональный преобразователь, задатчик коэффициента деления, выход которого соединен с одним из входов функционального преобразователя, выход которого соединен с информационным входом регистратора, о т л ич ающе ес я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два формирователя импульсов прямоугольной формы, два D-триггера, три одновибратора, генератор частоты, делитель числа импульсов, блок управления сбросом, сумматор и третья схема И, а в качестве функционального преобразователя используется управляемый делитель частоты, причем выход первого преобразователя изобра- жения соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом первой схемы И, С-входом второго D — триггера и D-входом первого D— - триггера, выход которого через первый одновибратор соединен со своим R-входом и первым входом второй схемы И, выход второго преобразователя изображения соединен с входом второго формирователя импульсов, неинвертирующий выход которого соединен с С вЂ вход первого

D-триггера, D — входом второго D-триггера, выход которого соединен с вто;рым входом первой схемы И, . третий вход которой соединен с инвертирующим выходом второго формирователя импульсов, а выход — с первым входом третьей схемы И и входами второго и третьего одновибраторов, выход второго одновибратора соединен с вторым входом второй схемы И, а выход третьего одновибратора соединен с входом "Сброс" счетчика импульсов вр емени, счет ный вход которого с оецинен с выходом третьей схемы И,второй вход которой соединен с выходом генератора частоты, который соединен также и с входом задатчика коэффициента деления, выходы счетчика им14 78! 26 управляющему входу регистратора и к пер ному входу блока упра вл ения сбросам, второй вход которого подключен к выходу задатчика коэффициента деления, а выход подключен к входу "Сброс" первого регистра па— мяти, вход Запись > которого и тактовый вход делителя числа импульсов соединены с выходом второй схемы И, выходь. второго регистра памяти соеди пены с информационными входами функционадьного преобразователя. пульсов времени с<>елинены с первыми входами с уммат ора, а с вторыми вхо— дами сумматора соединены соответствующие выходы перв<юга регистр» па— мяти, информационные входы которого соединены с соответствующими выхода— ми сумматора, а выходы соединены также с соответствующими информационными входами второго регистра памяти, вход "Запись которого подключен к выходу делителя числа импульсов, который подключен также к

У6

У7

С оста вит ель В. Парамонов

Техред Л.Олийнык Корректор С. Черни

Редактор С. Пекарь

Заказ 2357/44

Тираж 790

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101