Устройство для измерения скорости движения объекта
Изобретение относится к информационно-измерительной технике. Сущность изобретения: устройство содержит датчики 1,2 мультиплексора 2. 12, блок формирования импульсов 3.2 одновибратора4,5,4 элемента задержки 6, 7,8, 19. измеритель временных интервалов 9, вычислитель 10, блок памяти 11, делитель частоты 13, дешифратор 14, элемент запрета 15, линейный фильтр 16, блок выделения признака 17, согласованный фильтр 18. элемент ИЛИ 20. 1 -2-8-16-17-9-10-11 -12-18-5-16. 17-8-4-15-20- 7-9,13-14-15-19-11,17-13-20.12-8,12-16,12- 5.13-10, 13-11, 13-12, 13-2. 15-10, 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 P 3/64
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР
{ГОСПАТЕНТ СССР)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ю
ИЯВе Щф%ЙМ ьифли®тикА
1 (2 1) 4827006/10 (22) 21.05.90 (46) 23.01.93. Бюл. М 3 . (71) Особое конструкторско-технологиче. ское бюро "Старт" (72) А.А.Михайлов . (56).Авторское свидетельство СССР
М 905863, кл. G 01 Р 3/64. 1980.
Авто скоесви етельство С р д ССР
М 173734, кл. 6 01 Р 3/64, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СК0РОСТИ ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТА
»5U ы 1789933 А1
2 (57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике. Сущность изобретения: устройство содержит датчики 1, 2 мультиплексора 2, 12, блок формирования импульсов 3. 2 одновибратора 4, 5, 4 элемента задержки 6, 7, 8, 19, измеритель временных интервалов 9, вычислитель 10, блок памятй 11, делитель частоты 13, дешифратор f4; элемент запрета 15, линейный фильтр 16, блок выделения йризнака 17, согласованный фильтр 18. элемент ИЛИ 20. J-2-8-16-1?+10-11-12-18-5-16. 17-8-4-15-207-9, f 3-14-15-19-11, 17-13-20, f2-8, 12-16, 125, 13-10, 13-11, 13-12, 13-2, 15-10, 2 ил. )789933
Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в качестве периферийных датчиков скорости в системах управления.
Известно устройство для измерения ско рости транспортного средства, содержащее два детектора (датчика), установленных вдоль йути движения транспортного средства и соединенных с измерителем временного интервала, первый выход которого 10 подключен к управляющему входу пересчетной схемы, входом соедйненной с входом управляющей тейератора импульсов и счетчик импульсов, причем выход. второго по ходу движения датчика подключен ко 15 входу управляющего генератора и ко входам установки нуля пересчетной схемы — ко входу счетчика импульсов.
Недостатком данного устройства является низкая точность измерения скорости,. 20 поскольку с помощью его можно измерять скорость лишь только на одном интервале движения. . Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения скорости йеремещения объекта, содержащее M датчиков перемещения, с формирователями импульсов на выходе, мультиплексор, делитель частоты, измеритель временных интервалов, вычислитель, первый и второй 30 элементы задержки, выходы М датчиков перемещения подключены к входам мультиплексора; выходы измерителя временных интервалов подключены к первым входам вычислителя, входы задания базового рас- 35 стояния вычислителя между датчиками перемещения являются управляющими входами устройства, выход первого формирователя импульсов подключен к входу первого элемента задержки, первый и второй 40 элементы ИЛИ. элемент И, триггер, генера- тор импульсов. второй формирователь им пульсов, третий элемент задержки, счетчик, причем выходы М датчиков перемещенйя соединен с входом первого формирователя .45 импульсов, выход мультиплексора соеди нен с входом измерителя временных интервалов, входом второго элемента задержки, " первым входом второго элемента ИЛИ, йвходом триггера и первым входом элемента 5О
И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, а выход с
S-входом триггера, выход которого соедийей с управляк)щим входом гейератора импульсов, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединей с входом делителя частоты, выход второго элемента задержки соединен с входом второго формирователя, выход которого соединен с входом стробирования вычислителя и входом третьего элемента задержки, выход которого соединен с входами обнуления измерителя временных интервалов и счетчика, выходы которого соединены со вторыми входами вычислителя, а счетный вход — с выходом генератора импульсов.
Недостатком данного устройства является низкая точность измерения скорости, связанная с тем, что в данном устройстве при выделении информационного сигнала для формирования старт-стоп ного импульса для измерения временных интервалов не учитывается скорость движения объекта
Цель изобретения — повышение точности измерения скорости;
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения скорости движения объекта, содержащее датчики, блок формирования сигналов, мультиплексор, измеритель временных интервалов. выходы которого соединены с входами вычислителя, первый элемент задержки, выход которого соединен с первым одновибратором, делитель частоты, выходы которого соединены с управляющими входами первого мультиплексора. второй элемент задержки, выход которого соединен с первым установочным входом:измерителя временньи интервалов, дополнительно введены блок памяти, второй мультиплексор, дешифратор, элемент запрет, четвертый элемент задержки сигнала, а блок формирования импульсов состоит из.согласованного и линейного фильтров, второго одновибратора и . третьего управляемого элемента задержки сигнала, информационный вход которого соединен с входом согласованного фильтра и с входом блока формирования импульсов, управляющие вхОды третьего управляемого элемента задержки сигнала соединены с управляющими входами второго одновибратора, согласованного и линейного фильтра, а также с выходами второго мультиплексора, выход третьего управляемого элемента задержки сигнала соединен с информационным входом линейного фильтра, вход стробирования которого через второй одновибратор соединены с выходом согласованного фильтра, выход линейного фильтра соединен через блок выделения признака с выходом блока формирования импульсов, выходы датчиков через первый мультиплексор соединены с входом блока формирования импульсов, вь|ход которого соединен с входом измерителя временных интервалов, с счетным входом делителя частоты и через первый элемент задержки сигнала и первый одновибратор с информационным входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, с вхо1789933
10
25
45
55 дом тробирования вычислителя, а его запрещающий вход через дешифратор соединен с выходами делителя частоты, с управляющйми входами вычислителя, блока памяти и второго мультиплексора, к информационным входам которого подключены выходы блока памяти, входы которого соединены с входами устройства, вход стробирования вычислителя через элемент ИЛИ соединен с входом второго элемента задержки, а ко второму входу элемента ИЛИ подключен основной выход делителя частоты; вход стробирования вычислителя соединен через четвертый элемент задержки сигнала с входом записи блока памяти, второй установочный вход измерителя временных интервалов, установочный вход блока памяти и делителя частоты подключен к входу установки устройства в исходное состояние. Сущность предполагаемого изобретения состоит в том, что благодаря введению в предлагаемое устройство согласованного и линейного фильтра, стробируемого сигналом от согласаванного фильтра повышается точность выделения информационного сигнала из входного сигнала; т.е. из смеси сигнал/шум;
Введение в предлагаемое устройство уп равляемого "элемента заДержки позволило подстраивать весь блок формирования импульсов под изменяющееся от датчика к датчику его выходного сигнала. Причем управление элементом задержки сигнала ведется обратно пропорционально величине скорости.
Структурная схема устройства приведена на фиг. 1; временная диаграмма его функционирования на фиг. 2, Устройство содержит датчики 1, мультиплексор 2, блок формирования 3, два одновибратора 4, 5, три элемента задержки сигнала 6, 7, 8, измеритель временных интервалов 9, вычислитель 10, блок памяти l1, второй мультиплексор 12, делитель частоты
13, дешифратор 14; элемент ЗАПРЕТ 15, линейный фильтр 16, блок выделения признака 17, согласованный фильтр 18, четвертый элемент задержки 19, элемент ИЛИ 20.
Выходы датчиков 1 через мультиплексор 2, соединены с входом блока формирования импульсов 3. Выход блока формирования импульсов 3 соединен с входом измерителя временных интервалов 9, выходы которого соединены с информационными входами вычислителя 10.
Выходы вычислителя 10, являясь выходами устройства соединены с входами блока памяти 11, а выходы последнего через второй мультиплексор 12 соединены с управляющими входами блока формирования импульсов 3, Управляющие входы вычислителя 10, блока памяти 11, мультиплексора 12 и дешифратора 14 соединены с информационными выходами делителя частоты 13, вход которого соединен с выходом блока формирования импульсов 3 и через первый элемент задержки 6 и первый одновибратор
4 с информационным входом элемента ЗАПРЕТ 15. Запрещающий вход элемента 3АПРЕТ 15 соединен с выходом дешифратора
14, а выход входом стробирования вычислителя 10 и через элемент ИЛИ 20 и второй элемент задержки 7 соединен с первым установочным входом измерителя временных интервалов 9, Входы третьего управляемого элемента задержки 8 и вход согласованнога фильтра 18 объединены и подключены к вхо- дам блока формирования импульсов 3, выход элемента задержки сигнала 8 соединен с входом линейного фильтра 16, вход стробирования которого через второй одновибратор 5 соединен с выходом согласованного фильтра 18. Выход линейного фильтра через блок выделения признака 17 соединен с выходом блока формирования импульсов 3.
Второй установочный вход измерителя временных интервалов 9 соединен.с первым установочным входом делителя. частоты 13, блока памяти 11 и с входом установки устройства в исходное состояние. Вход стробирования вычислителя 10 через четвертый элемент задержки 19 соединен также с вхо- . дом записи блока памяти 11. Основной выход делителя частоты 13 соединен со вторым входом элемента ИЛИ 20, Управляющими входами линейного 16, согласованного 18 фильтров, а также с управляющими входами третьего управляемого элемента задержки 8 и с управляющйми входами второго одновибратора 5.
Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии делитель частоты t3, измеритель временных интервалов 9 обнулены, а в блок памяти 11 во все ячейки занесены нули, а в нулевую ячейку блока памяти занесено минимальное значение скорости, которое может быть достигнуто объектом на первом участке раэгойа, то есть до датчика Д1. Объект находится на стартовой площадке в начале первого интервала разгона. При появлении обьекта в рабочей области первого датчика Д1 на его выходе сформируется сигнал, который пройдя через мультиплексор 2 поступает на вход блока формирования импульса 3. Этот сигнал поступает на вход согласованного фильтра
18. При этом структура этого фильтра такова, что при прохождении через него сигнала, все его гармоники сдвигаются в его
1789933 конец, где и суммируются. При этом повышается отношение сигнал/шум; т.е. при исследовании входной смеси. сигнал/шум согласованным фильтром 18 определяется наличие информационного сигнала (он со-. 5 гласован,с этим сигналом) с максимальной вероятностью. Второй одновибратор 5 формирует при этом стробирующий сигнал для линейного фильтра 16, который при этом начинает анализировать входную смесь сиг- 10 нал/шум для выделения из него информационного сигнала. При этом на вход линейного фильтра 16 поступает начало информационного сигнала. При этом на вход линейного фильтра 16 поступает начало информационного сигнала, который обнаружен в смеси сигнал/шум.
Линейный фильтр 16 представляет собой фильтр, обеспечивающий выделение сигнала из смеси сигнал/шум с минимальной погрешностью (см. там же стр. 234-245 или В.И,Тихонов "Статистическая радиотехника". М. Радио и связь). Эти фильтры могут
20 быть как цифровыми, так и аналогового типа, Примером такого. фильтра может быть 25 фильтр Калмана, KoTopblA øèðîêî используется для целей выделения информационного сигнала из смеси сигнал/шум с минимально среднеквадратической погрешностью. Реализация согласованных и
30 линейных фильтров может быть прайэведена на базе стандартных фильтров.
Выделенный линейным фильтром 16 ингистрации объекта. В качестве импульса регистрации объекта может быть выбран максимум сигнала, (тогда блок выделения признака это устройство выделения макси- 40 мума), либо какой-то промежуточный уровень сигнала (в этом случае устройством выделения является компаратор с соответствующей установкой). Сформированный блоком формирования импульса 3 сйгнал 45 запускает измеритель временных интервалов 9 на измерение временного интервала между старт- стбг нымй импульсами от датчиков 1. Одновременно делитель частоты 13 переходит в следующее для него счетное 50 состояние. При этом в вычислителе 10 выби- рается сбответстауйй4ее расстояние между датчиками 1, которое занесено в память выформационный сигнал от объекта поступает на вход блока выделения признака 17, кото- 35 рый формирует прямоугольный импульс речислителя предварительно. Для первого срабатывания блока формирования импульсов (от первого датчика 1) это расстояние. равно нулю. Поэтому расстояние Ь Sl заносится в память вычислителя 10 со второго элемента его памяти (внутренней). При состоянии делителя частоты 13 более 1 дешифратор 14 (дешифратор "1") формирует нулевой уровень и через элемент ЗАПРЕТ
15 проходят импульсы сформированные из старт-стопных сигналов блока формирования импульсов 3. Этот сигнал задерживается первым элементом задержки сигнала 6 и формируется первым одновибратором 4 таким образом, чтобы сигнал сформированный одновибратором 14(сигнал наличия "1". состояния делителя частоты 13) надежно его блокировал на элементе ЗАПРЕТ 15.
Таким образом, в вычислитель 10 с выходов измеРителя временных интервалов 9 перепишется набранный код измерителя временных интервалов со второго датчика (элемент ЗАПРЕТ 15 пропустит лишь только
2-ой, 3-ий;.. импульсы). Сигнал стробирования (записи) вычислителя 10, задержанный вторым элементом задержки 7 сбросит измеритель временных интервалов9 после надежйой записи кода Ьtl с измерителя временных интервалов 9.в вычислитель 10.
Вычислйтель 10 произведет расчет значения скорости по формуле
h,5
Полученный рЕзультат скорости vl записывается в блок памяти 11 в соответствующую ячейку памяти по сигналу записи. полученному путем задержки сигнала стробирования вычислителя 10 на четвертом элементе задержки сигнала стробирования вычислителя 10 на четвертом элементе задержки 19, При этом второй мультиплексор
12 подключает элемент памяти блока памяти l1 к управляющим входам блока формирования импульсов. При этом в зависимости
ot результата скорости vl обратно пропорционально изменяется задержка элемейта 8 и также временные параметры согласован- . ного и линейного фильтра 16, 18, таким обраэом, что они подстраиваются для выделения нового сигнала, который поступит со следующего датчика 1 на выделение информационного признака, 1789933
ЙлЫ
Юла ьг и8Н
Ью8
СЩВАгдо
8аию сыч
Редактор Т.Шагова
Корректор A.Ìîòûëü оставитель А.Михаилов
Техред М.Моргентал
Заказ 347 : Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН Г СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
9 .Формула изобретения
Устройство для измерения скорости движения объекта, содержащее датчики, . блок формирования сигналов. мультиплексор, измеритель временных интервалов, вы- 5 ходы которого соединены с входами вычислителя, первый элемент задержки, выход которого соединен с первым одновибратором, делитель частоты, выходы которого соединены с управляющими входами пер- 10 . ваго мультиплексора, элемент ИЛИ. второй элемент задержки, выход которого соединейс первым установочным входом измерителя временных интервалов, о т л и ч а ащ е е с я тем. что, с целью повышения 15 точности, в него дополнительно введены блок памяти, второй мультиплексор, дешифратор. элемент ЗАПРЕТ, четвертый элемент задержки сигнала. а блок формирования импульсов состоит иэ согласованного и линей- 20 ного фильтров.. второго одновибратора и третьего управляемого элемента задержки сигнала. информационный вход которого соединен с входом согласованного фильтра и с входом блока формирования импульсов. 25 управляющие входы третьего управляемого элемента задержки сигнала и второго одновибратора соединены с управляющими входами согласованного и линейного фильтров, а также с выходами второго мультиплексо- 30
: pa, выход третьего управляемого элемента задержки сигнала соединен с инфармациА, Д онным входом линейного фильтра. вход стробиравания которого через второй одновибратор соединен с выходам согласованного фильтра, выход линейного фильтра соединен через блок выделения признака с выходом блока формирования импульсов, выходы датчиков через первый мультиплексор соединены входам блока формирования импульсов, выход которого соединен с входом измерителя временных интервалов. со счетным входом делителя частоты и через первый элемент задержки и первый одновибратор с информационным входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, с входом страбирования вычислителя, а запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ через дешифратор соединен с выходами делителя частоты. с управляющими входами вычислителя. блока памяти и второго мультиплексора, к информационйым входам которого подключены выходы блока памяти, входы которого соединены с выходами устройства. основной выход делителя частоты соединен с вторым входом элемента ИЛИ, вход стробирования вычислителя соединен через чет-. вертый элемент задержки сигнала с входом записи блока памяти, второй установочный вход измерителя временныхинтервалов, установочный вход блока памяти и делителя частоты соединены с входом установки устройства в исходное состояние.
