Устройство для дистанционного измерения направления ветра

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к метеорологии , и может быть использовано для измерения направления ветра, Де лью изобретения является повышение быстродействия. Устройство для дистанционного измерения направления ветра содержит формирователь 1 импульсов , длительность которого пропорциональна фазовому сдвигу между С импупьсами напряжения ОС и С1 и С1 и С2, распределитель 2, генератор 3 импульсов стабильной частоты, модулятор 4, модулирующий временные интервалы между сериями импульсов импульсами генератора 3, формирователь 5 времени измерения, масштабные делители 6 и 7 частоты импульсов, схему ИЛИ 8, счетчик 9 результата, блок 10 управления реверсом счртчмка 9 результата, анализатор 11 направления , определяющий в течение одного периода входгых импульсов 0°( или 180 ь 4 q . 360° . Цель достигается введением анализатора 11 направления , узла 10 управления реверсом счетчика 9 резулптата масштабных делителей 6 и 7, схеяы ИЛИ 8. 2 ил. «Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (И) А1 (S1)S С 01 P 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

По ИЗОЕРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯЫ

ПРИ ГКНТ СССР (21) .4397 101/10 (22) 25. 03, 88 (46) 07.01.91. Бюл.1(- 1 (72) А.Я. Корчминский (53) 551.508.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 206924, кл. С 01 Р 13/00, 1966. (54 ) УСТРОЙСТВО. (ЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО

ИЗМЕРЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ВЕТРА (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к метеорологии, и может быть использовано для измерения направления ветра. Целью изобретения является позышение быстродействия. Устройство для дистанционного измерения направления ветра содержит формирователь 1 импульсов, длительность которого про- . порци г импульсами напряжения OC и С1 и С1 и Сг, распределитель 2, генератор 3 импульсов стабильной частоты, модулятор 4, модулируюший временные интервалы между сериями импульсов импульсами генератора 3, формирователь 5 времени измерения, масштабные делители 6 и 7 частоты импульсов, схему

ИЛИ 8, счетчик 9 результата, блок

10 управления реверсом счетчика 9 результата, анализатор 11 направления, определяющий в течение одного о периода вхо;и.ых импульсов 0Р: (<.180 или 180 + g a 360, Цель достигается введением анализатора 11 направления, узла 10 управления реверсом счетчика 9 результата масштабных делителей 6 и 7, схемы ИЛИ 8.

1619179

30

Ф

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к метеорологии и предназначено для измерения направления ветра.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства;-на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства,, На фиг.2 показаны: а, б — импульсы на выходах генератора, в, г, д— импульсы датчика на входе устройства (OC., С1, С2), е, ж — импульсы на выходах формирователя импульсов, з — входные импульсы от датчика

"Контактная пара", и — импульсы на выходе распределителя., к — импульсы на выходе модулятора, л — импульсы .на выходе анализатбра направлення, м -импульсы на выходе уз ла управления реверсом счетчика результата, а также промежутки времени:

tg — поправка вычитаетс."-, t3 " поправка отсутствует, t >— поправка суммируется..

Устройство содержит формирователь

1 импульсов, длительность которых пропорциональна фазовому сдвигу между импульсами напряжения ОС и С1 и

С1 и С2 (фиг.1), распределитель 2, генератор. 3 импульсов стабильной частоты и модулятор 4, модулирующий временные интервалы, пропорциональные фазовому сдвигу между сериями им.пульсов, импульсами генератора 3, формирователь 5 времени измерения, масштабные делители 6 и 7 частоты импульсов, схему ИЛИ 8, счетчик 9 результата, блок 10 управления реверсом счетчика результата и анализатор

11 направления, определяющий в течение одного периода входных импульсов

0o c q c 180о или 180о c q z 360

Выходы формирователя 1 импульсов подключены к входам распределителя 2 и анализатора 11 направления, вход распределителя 2 подключен к второму входу масштабного делителя 7 и является четвертым входом устройства (" Контактная пара"). Выход распределителя 2 подключен к первому входу модулятора 4, а второй его вход - к выходу генератора 3, выход которого . подключен к первому входу масштабного делителя. 7. Выход модулятора 4 подключен к входу масштабного делителя

6, а его выход — к первому входу схемы ИЛИ 8 и первому входу узла 1О управления реверсом. Выход масштабного делителя 7 подключен к второму входу схемы ИЛИ 8 и второму входу узла 10 управления реверсом счетчика резуль-. тата. Выход анализатора 11 направле ния подключен к третьему входу узла

10 управления реверсом счетчика результата, а его выход — к третьему входу счетчика 9 результата, входы 7 которого подключены к выходам формирователя 5 времени. измерения и схемы

ИЛИ 8 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Первичный преобразователь (датчик) преобразовывает угол поворота флюгарки, которая устанавливается по ветру, в три серии импульсов: ОС, С1, С2, частоты которых равны и пропорциональны скорости ветра, фазовый сдвиг между сериями ОС и С1 пропорционален измеряемому направлению ветра у, а фазовый сдвиг между сериями С1 и С2 постоянен и равен 180Р (фиг,2в, г, д), Серии импульсов С1, OC и С2 поступают с первичного преобразователя на входы формирователя 1, где преобразовываются соответственно в последовательности импульсов, частоты которых равны частотам импульсов ОС, С1 и С2, а длительности импульсов на выходах пропорциональны фазовым сдвигам межпу

ОС и.С1 ((g) и между ОС и С2 (Cp=g+ о

+ 180 ) соответственно (фиг. 2е, ж) .

На. вход "Контактная пара" с первичного преобразователя могут поступать два сигнала., отличающиеся по уровню: уровень "1" поступает, если флюгарка совершила переход через 0, а уровень "0", если флюгарка совершила переход через 180 . В промежутках между поступлениями сигналов по этому входу на нем сохраняется.уровень, соответствующий предыдущему сигналу. На фиг.2з переключение уровня сигнала показано условно, без свя" зи с измеряемым углом, чтобы показать возможные состояния, Если на вход "Контактная пара" с датчика поступает уровень "1" то на выход распределителя 2 поступают импульсы с второго выхода формирователя 1, если уровень "0", то поступают импульсы с первого выхода формирователя

Рассмотрим работу устройства, когда на. вход "Контактная пара" поступа1619179 ет уровень "0" (интервал фиг.2). По команде "Начало измерения" формирователь 5 временного интервала устанавливается в исходное состояние и на его выходе устанавливается сигнал, разрешающий работу счетчика 9 результата. Уровень "U" на входе

"Контактная пара" запрещает работу масштабного делителя 7 и разрешает прохождение сигналов с первого выхода формирователя 1. В этом случае с выхода распределителя 2 на первый вход модулятора 4 поступают импульсы, длительность которых пропорциональна ф Модулятор 4 пропускает на выход импульсы стабильной частоты, поступающие с первого выхода генератора 3 в течение длительности импульса, поступающего с выхода распределителя 2.

Таким образом, на.выходе модулятора 4 формируются пачки импульсов (фиг.2к).

Число импульсов в пачке пропорционально(. Количество импульсов, поступающих с модулятора 4, делится в К раз масштабным делителем 6 и через схему

ИЛИ 8 поступает на счетный вход счетчика 9 результата, который суммирует их в течение выбранного времени задаваемого формирователем 5 времени измерения, и по числу, записанному в счетчике 9 результата, судят о величине измеряемого угла.

В этом случае число импульсов N, поступивших в счетчик 9 результата, определяется по формуле

@if i (1)

360 К

3 где f:(частота импульсов на первом выходе генератора 3 стабильной частоты;

К вЂ” коэффициент деления масштабного делителя 6; выбранное время измерения

И (осреднения).

Предлагаемое устройство предназначено для измерения среднего значения направления ветра (например, в гидрометеорологии принято измерять среднее значение за 2 или 10 мин), поэтому выбирается постоянным и не зависят щим от измеряемого угла. Частота импульсов f и коэффициент деления К выбираются такими, чтобы выполнялось соотношение

= 1

f (2), 360 К и тогда N численно равно (р . i

45 так K

Для того, чтобы число, записанное в счетчике 9 результата, быпо численно равно истинному значению измеряемого угла Ц в результат необходимо

S о ввести поправку, равную 180, если измеряется фазовый сдвиг Ч = Р- 180", и поправку, равную минус 180, если измерялся фазовый сдвиг ф =(> +180о.

С этой целью в течение всего интервала t одновременно с импульсами, поступающими с выхода модулятора, через схему ИЛИ 8 на вход счетчика 9 результата поступают импульсы поправки со второго выхоца генератора 3 стабильной частоты, через масштабный делитель ?. Количество импульсов поправки на его выходе определяется по формуле

Ея ги и=- — — --, /4)

К )g где fg — частота импульсов на втором выходе генератора 3 стабильной частоты;

Рассмотрим работу устройства, когда пер ед интер валом иэмер ения на вход

"Контактная пара" поступает сигнал

"1" (переход через ОО). В этом случае разрешается прохождение через распределитель 2 импульсов, поступающих с второго выхода формирователя 1. Длительность этих импульсов пропорциональна фазовому сдвигу между имиуль0 сами ОС и 02 (фиг.2ж) — ф, =(ф + 180, если 0 (180о и ((= (f — 180о если 180 - . ((360, где (— измеряемый угол. Длительность импульса, формируемого на выходе распределителя

2 модулируется импульсами генератора

3, поступающими с его первого выхода.

На вь ходе модулятора 4 формируются пачки импульсов, число импульссв в которых пропорционально g (фиг.2к).

Количество импульсов, поступающих с модулятора 4, делится в К раэ масштабным делителем 6 и через схему

ИЛИ 8 поступает на счетный вход счетчика 9 результата, который суммирует их в течение интервала l(,, эадаваемо- го формирователем 5 времени измерения., В этом случае в счетчике 9 результата записывается число

g fi

N = — — ----- t

360 К ц

1619179

KЧ вЂ” коэффиц ент д ения масш62 табного делителя 7.

Значение частоты f@ выбирается

f1 равным — - — -, а К = K . Подстав2 3a ляя в (4) значения f<, рассчитанные по (2), с учетом того, что

1 . f q

f = — ---, получим 10

f i еа 360. Ks.tv и =. =1 — -- = = —,— — = = 180 (5)

2К e„ 2 К

Для введения поправки с необходимым знаком служат узел 10 управления реверсом и анализатор 11 направления.

На выходе последнего формируется сигнал "0", если измеряемый угол 0 P 6 -180, и уровень "1", если измеряемый угол 180 6 g < 360О (фиг.2л). 20

Узел 10 управления реверсом выполнен таким, что импульсы, поступающие с выхода масштабного делителя.б, проходя через него, устанавливают счетчик 9 результата в режим суммиро- 25 вания. независимо OT сигнала на выходе. анализатора 11 направления ° Импульс.с выхода масштабного делителя 7, проходя через узел управления реверсом, устанавливает счетчик 9 реэульта-30 та в режим суммирования, если с выхода анализатора 11 направления поступа-. ет уровень "1", и в режим вычитания, если с. выхода анализатора 11 направления поступает уровень "0". Импульсы, формируемые на выходах генератора

3, сдвинуты по фазе один относительно другого поэтому одновременное появление сигналов на выходах масштабных делителей б и 7 невозможно. Импульс, 40 поступающий с выхода масштабного делителя 6, передним фронтом устанавливает "1" на выходе узла управления реверсом и тем самым устанавливает счетчик 9 результата в режим сумми- 45 рования, Одновременно через схему

ИЛИ 8 он поступает на счетный вход счетчика 9 результата и по заднему фронту указанного импульса содержимое счетчика увеличивается на 1.

Если поступает импульс с выхода масштабного делителя 7 и с выхода анализатора 11 поступает разрешающий потенциал, то он передним фронТоМ устанавливает 0 на Выходе узла управления реверсом и устанавливает счетчик результата в режим вычитания. Этот же импульс через схему

ИЛИ 8 поступает на счетный вход счетчика 9 результата и по заднему фронту его содержимое уменьшается на единицу. Если с выхода анализатора

11 поступает сигнал,. запрещающий прохождение сигналов (если угол о

g >180,измеряется угол (и поправку нужно суммировать), то на выходе узла управления реверсом сохраняется

"1" и счетчик результата работает в режиме суммирования. Далее процесс повторяется.

Таким образом, каждый импульс, поступающий с выходов масштабных делителей б и 7, устанавливает режим работы счетчика 9 результата (суммирования или вычитания), а затем через схему ИЛИ 8 поступает на вход счетчика 9 результата и суммируется или вычитается в зависимости от то.го, с какого блока он поступил. Од.— новременное поступление импульсов с блоков 6 и 7 невозможно, так как импульсы на его выходах сдвинуты йо фазе на 180 (фиг.2а, б).

Сигнал, поступающий с выхода формирователя 5 времени измерения, разрешает рабо у счетчика в течение выбранного интервала измерения (усреднения).

Таким образом, одновременно с измерением угла, в результат вводится

0 поправка в 180 с нужным знаком и в счетчик 9 результата поступает число, равное измеряемому фазовому сдвигу

q(y = q + 180 = СР ) .

Однако, если в течение времени измерения угол gl изменяется так,что проходит через точку 0, то в этом случае функция (P = f(e), где(— фазовый сдвиг между ОС и С2, терпит разрыв в точке.0 и в результат измерения может быть внесена ошибка до 180 (например, если в начале интервала измерения угол (P = 10 и

0 равномерно изменяется до Ц) = 350 в конце интервала измерения, то среднее значение угла

Чн+Чк 10 + 350 6

180 гС тогда как истинное значение среднего направления в этом случае равно

0" (360а) С целью устранения этой погрешности с датчика одновременно с импульсами серии С1 поступают импульсы серии о

С2, сдвинутые на 180 относительно импульсов С1, и сигнал "Контактная пара", сигнализирующий о переходе а о флюгарки через 0 или 180 (для устранения аналогичного явления в точ— . ке 180, где терпит разрыв функция

f (t), где g = (f+ 180 фазовыи сдвиг между импульсами ОС и С2), Если по входу Контактная пара" в течение цикла измерения через время

1« поступает сиг»«ал перехода через

180, то в течение t» в счетчик 9 результата поступает часть поправки, пропорциональная 1», и измеряется угол (аналогично описанному, В течение оставшегося времени (t < — t «) вместо импульсов, дли ".åëüíîñòü которых пропорциональна g), на вход мо— дулятора 4 с распределителя 2 поступают импульсы, длительность которых пропорциональна у, производится измерение угла (и запрещается работа масштабного делителя 7 (прекращается введение поправки) — интервал на фиг.2. 3 этом случае на вход счетчика результата поступает число импульсов N, определяемое по формуле

t» (tu — е«)—

N =g — — +Q — — — --- + t80 — — =

t» t U».»»

= (У+ 180) +(»»(- » — — -) +

tf

Ч

+ 180 =Ч», tU

Таким образом, независимо от того, по какому фазоному сдвигу между импульсами (g или » .) измеряется направление ветра, в счетчик 9 результата записывается истинное значение направления (» и устраняется (Э погрешность измерения в точках 0 и 180О. Кроме того, если измеряется угол О, то в этом случае, постус пающий сигнал по входу "Контактная пара", подключает к входу модулято- . .ра 4 импульсы, длительность которых пропорциональна (P и измеряется угол 0 + 180 = 180 .В этом случае без9179 10 в различно.прибавлять поправку в 180 или вычитать, так как 180 — 180

= 0 и 180 + 180 = 36(), что эквивалентно. Если измеряется угол

180, то сигнал, поступающий по входу "Контактная пара", подключает к модулятору 4 импульсы, длительность которых пропорциональна Ц», и поправка не вводится.

5О

Формул а изобретения

Устройство для дистанционного измерения направления ветра, содержащее формирователь импульсов, длительность которых пропорциональна фазовому сднигjj «Р)кду сериями им пульсов и направлению ветра, распределитель, генератор, модулятор, вход которого подключен к первому выходу генератора, счет »ик результата и формирователь ре»«ени измерения, отли чающее с я тем,что, с пельв повышения быстродействия, в него введены анализатор направления, блок управления реверсом с -.*етчика результата, два масштаб««ь«х делителя и схема ИПИ, пр«чем первый вход узла управления реверсом подключен к выходу первого масштабного делителя, второй — к ныходу акали затора направления, третий — к В н«оду второго масштабного делителя, а em выход подключен к третьему входу с . тинка результата, первый и второй нхо:.!»> которого подключены к вь»ходам формирователя времени измерения и к выходу схемы ИЛИ соответственно, первый вход схемы ИЛИ подклвчен к выходу первого масштабного делителя, а второй — к выходу второго масштабного делителя, первый вход которого подключен к второму выходу генератора, а второй вход подклвчен к третьему входу распределителя и является входом устройства, вход первого масштабного делителя подключен к выходу модулятора, а. его второй вход — к выходу распределителя, выходы формирователя импульсов подключены к входам распределителя и анализатора направления.

1619179

Составитель Д.Морозов.

Редактор И.Горная Техред M.дидык

Корректор О. Кравцова

Заказ 44

Подписное

Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент:", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101