Устройство для определения скорости движения объекта

 

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано в устройствах автоматического контроля и регулирования , в измерительных устройствах для преобразования составлянмцих вектора скорости в эл ектрическую величину . Цель изобретения - определение вектора скорости плоского движения. Устройство содержит линейные газораз (Л

„„SU„„1242829 А 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 P 3 36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

;(21) 3773374/24-10 (22) 25.07.84 (46) 07.07.86. Бюл. ¹ 25 (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбышева (72) В.А.Кузнецов и О.Г.Корганова (53) 531.767 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 645086, кл. G 01 Р 3/74, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1191829, кл. С 01 P 3/36, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ОБЬЕКТА (») Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано в устройствах автоматического контроля и регулирования, в измерительных устройствах для преобразования составляющих вектора скорости в электрическую величину. Цель изобретения — определение вектора скорости плоского движения.

Устройство содержит линейные газораз1242829 рядные индикаторы (ЛГИ) 1 и ?, фо топриемники 3 — 6, поводки 7 и 8, штифт 9, генераторы 10 и l1 пилообразного тока, ключи 12 — l5, генерараторы 16 и 17 импульсов стабильной частоты, счетчики 18 и 19 импульсов, реверсивные счетчики 20 и 21, делительные устройства 22 и 23, триггеры 24 и 25. В момент измерения начинает перемещаться под действием вектора скорости Ч штифт 9 и фотоприемники 4 и 6 вдоль ЛГИ 1 и 2 в сторону, зависящую от знака V, ОдноИзобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано в устройствах автоматического контроля и регулирования, в измерительных устройствах для преобразования составляющих вектора скорости в электрическую величину.

Цель изобретения — определение ,вектора скорости плоского движения. 10

На чертеже представлена структурная схема устройства для определения скорости движения объекта.

Устройство содержит линейные газораэрядные индикаторы (ЛГИ) 1 и 2, фотоприемники 3 — 6, подводки 7 и 8, штифт 9, генераторы 10 и 11 пилообразного тока, ключи 12 — 15, генераторы 16 и 17 импульсов стабильной частоты, счетчики 18 и 19 импульсов, реверсивные счетчики 20 и 21, делительные устройства 22 и 23, триггеры 24 и 25.

ЛГИ 1 и 2 представляют собой герметически закрытые стеклянные трубки, заполненные смесью инертных ге- . зов. Длина светящегося столба газа ,каждой трубки линейно зависит от величины тока, протекающего между эле— ктродами. ЛГИ расположены на плоскос- 30 ти под углом 90 друг к другу соото ветственно к выходам первого 10 и второго 11 автогенераторов тока, которые осуществляют периодическую линейную развертку светящегося столба газа на всю длину L x и L каждого временно запускаются генераторы lO и 11 пилообразного тока и открываются ключи 12 и 14, через которые импульсы от генераторов 16 и 17 импульсов будут проходить в счетчики l8 и 19 импульсов одновременно, открываются также ключи 13 и 15, через которые импульсы от генераторов

16 и 17 импульсов будут проходить на вхоцы реверсивных счетчиков 20 и 21. При засветке фотоприемников 3 или 4, 5 или 6 меняется состояние триггеров 24 и 25. 1 ил.

ЛГИ. Около ЛГИ ) и 2 расположены фо— топриемники 3 — 6 так, что фотоприемники 3 и 4 расположены у середины

ЛГИ 1 на расстоянии 1д„ от начала свечения, причем 2 lpga = Ly, а фотоприемники 5 и 6 расположены у середины ЛГИ 2 .на расстоянии 1 > от на— чала свечения 2 1 = L . Фотоприемоу ники 3 и 5 неподвижны, а фотоприемники 4 и 6 через подводки 7 и 8 соответственно и штифт 9 кинематически связаны с объектом, который перемещается„ причем вектор скорости этого объекта может располагаться в любом из четырех квадрантов относительно прямоугольной системы координат Х, проходящей через середины ЛГИ 1 и 2 и центры неподвижных фотоприемников

3 и 5, т.е ° в начальный момент фотоприемник 4 расположен вдоль оси У, а фотоприемник 6 — вдоль оси Х.

Выход первого генератора 10 пилообразного тока соединен с первыми выходами ключей 12 и 13, вторые входы которых присоединены к выходу ге— нератора 16 импульсов стабильной частоты, а третьи соответственно соединены с подвижным 4 и неподвижным 3 фотоприемниками, с которыми также соединены первый и второй входы триггера 24. Выход ключа 12 соединен с входом счетчика 18 импульсов и с первым входом реверсивного счетчика 20, выходы счетчика 18 и реверсивного счетчика 20 соединены соответственно с первым и вторым входами делитель1242 ного устройства 22. Выход второго ключа 13 соединен с вторым входом реверсивного счетчика 20, а выход триггера 24 соединен с третьим управляющим входом реверсивного счетчика

20. Выход генератора 11 пилообразного тока соединен с первыми входами ключей 14 и 15, вторые входы которых присоединены к выходу генератора 17 импульсов стабильной частоты, а третьи 10 соответственно связаны с подвижным 6 и неподвижным 5 фотоприемниками, с . которыми также соединены первый и второй входы триггера 25. Выход ключа 14 соединен с входом счетчика 19 импульсов и с первым входом реверсивного счетчика 21. Выходы счетчика 19 и реверсивного счетчика 21 соединены соответственно с первым и вторым входами делительного устройства 23.

Выход ключа 15 соединен с вторым входом реверсивного счетчика 21, а выход триггера 25 соединен с третьим управляющим входом реверсивного счетчика 21. 25

Устройство работает следующим образом.

При приложении вектора скорости .V который может быть расположен в любом из четырех квадратов декарто- 30 вой системы координат Х „, штифт 9 начинает перемещаться, его движение передается с помощью поводков фото-. приемникам 4 и 6, которые в зависимости от направления действия V ne35 ремещаются вдоль ЛГИ 1 и 2 соответственно в ту или иную сторону относительно неподвижных фотоприемников

3 и 5, т.е. с помощью элементов 7-9 происходит механическое разложение вектора V на прямоугольно-координатные составляющие Vx и V, которые могут иметь как знак плюс, так и минус в зависимости от того, в каком квадрате действует V.

В момент измерения начинает перемещаться под действием V штифт 9 и, следовательно, фотоприемники 4 и 6 вдоль ЛГИ 1 и 2 соответственно в направлении от осей У и Х в сторону, зависящую от знака V. Одновременно запускаются генераторы 10 и 11 пилообразного тока и открываются ключи

12 и 14, через которые импульсы от генераторов 16 и 17 импульсов проходят в счетчики 18 и 19 импульсов, а также на .первые входы реверсивных счетчиков 20 и 21, одновременно от х х 1ох

Vx откуда

Но свечение столба газа ЛГИ 1 достигает середины ЛГИ, т.е. перемещается на расстояние 1дх и достигает неподвижного фотоприемника 3 эа время т.е. 1 „ =k„t4„.

Тогда V = k ох (3) х X t х

При движении фотоприемника 4 под действием (- Vy) навстречу свечению порядок рассуждения будет таким: 1„ =

829 4 крываются также ключи 13 и 15, через которые импульсы от-. генераторов 16 и 17 импульсов проходят на вторые входы реверсивных счетчиков 20 и 21..

Под действием работы генераторов

110 и 11 пилообразного тока начинается свечение столба газа в ЛГИ 1 и 2.

Длина свечения изменяется по линейному закону. При этом фотоприемники

4 и 6 могут двигаться как в направлении распространения свечения ЛГИ 1 и 2, так и навстечу ему относительно неподвижных фотоприемников 3 и 5. Будем считать составляющие V и V со знаком плюс, если движение фотоприемников под их действием происходит в направлении распространения свечения ЛГИ 1 и 2, и со знаком минус, если движение фотоприемников 4 и 6 происходит навстречу распространения свечения ЛГИ 1 и 2.

Пусть за время t> нод действием (+ Vx) фотоприемник 4 переместится на 1„, где его достигло свечение столба газа ЛГИ 1. Тогда х (1) за то же время tx e eHHe распространилось на расстояние 1 +1„: о х

1щ„+1 =1с;„з. „ где k,„ — коэффициент пропорциональности — мгновенное значение пилообразного тока ЛГИ 1, при котором свечение распространяется на расстояние

iox

i„=k,. tх.

Ho k — коэффициент, зависящий от крутизны нарастания пилообразного тока ЛГИ 1, (2)

Подставив в формулу (2) значение 1„ из (1), имеем

lox+Vxtx 1 С

1242829 (5) =V t . Свечение достигает сначала фотоприемника 4 через время t„, а потом фотоприемника 5 через время to ох

1ох 1х 1 х

k„t„— V»t = k,t„

< ох « к (4) х х

Х

Аналогичные выводы можно получить, 10 рассматривая движение фотоприемника 6 под действием (+V ) в сторону распро1 странения свечения ЛГИ 2: сх W»

V k

1 3 и под действием (-V ) навстречу свечению ЛГИ 2:

1 о» »

V = k

3 t)

Выражения (3) — (6) показывают, что знак составляющих скорости зависит от того, какой фотоприемник вначале светится: если неподвижный, то составляющие Чх и V> имеют знак плюс если подвижный, то составляющие имеют знак минус.

Ключ 12 закроется тогда, когда осветится фотоприемник 4, ключ 13 когда осветится фотоприемник 3, 30 ключ 14 — когда осветится фотоприемник 6 и ключ 15 — когда осветится фотоприемник 5. Таким образом, на выходе счетчика 18 импульсов будет число импульсов, пропорциональное

t„, на выходе счетчика 19 — t>, на выходе реверсивного счетчика 20 пропорциональное (tz -г,„), на выходе реверсивного счетчика 21 — пропорциональное („-to ), на делительные устройства 22 и 2з подаются соответ40 ственно количества импульсов, пропорциональные (г.„-Со„) и с „, а также

4 t« ) " о» e на выход делительных устройств 22 и 23 будут иметь место количества импульсов, пропорциональные модулям V и V соответственно.

Одновременно при засветке фотоприемников 3 пли 4, 5 или6 меняется состояние триггеров 24 и 25. "если сначала освещаются фотоприемники 3 и 5, которые соединены с первыми входами триггеров 24 и 25, то эти триггеры находятся в единичном состоянии, что свидетельствует о знаке

"плюс" составляющих Ч„ и V, Одновременно с выходов триггеров сигменты поступают на управляющие входы реверсивных счетчиков 20 и 21 соответственно, и последние будут pG60 тать в реверсивном режиме.

Если же сначала освещаются фотоприемники 4 и 6, выходы которых соединены с вторыми входами триггеров

24 и 25, то эти триггеры перейдут в нулевое состояние, что будет свидетельствовать о знаке минус составляющих V. и V . Одновременно ревер-, сивные счетчики этими сигналами триггеров будут переведены в режим сумматоров, так как t > С„.

Таким образом, состояние триггеров 24 и 25 является индикатором знаков V „и V

Формула изобретения

Устройство для определения скорости движения объекта, содержащее линейный газоразрядный индикатор, соединенный входом с выходом генератора пилообразного тока, первый и второй фотоприемники, оптически связанные с линейным газоразрядным индикатором, первый из фотоприемников неподвижный, а второй установлен на объекте с возможностью перемещения вдоль индикатора, два ключа, первый из которых первым входом подсоединен к выходу генератора пилообразного тока, генератор импульсов, соединенный выходом с вторыми входами первого и второго ключей, третьи входы которых связаны соответственно с входами первого и второго фотоприемников, устройство деления и счетчик импульсов, присоединенный входом к выходу первого ключа, а выходом — к первому входу устройства деления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью определения вектора скорости плоского движения, в него введены второй генератор пилообразного тока, второй линейный газоразрядный индикатор, третий и четвертый фотоприемники, два реверсивных счетчика, два триггера, третий и четвертый ключи, второе делительное устройство, второй генератор импульсов и второй счетчик импульсов, при этом второй линейный газоразрядный индикатор установлен ортогонально первому и подключен к второму генератору пилообразного тока, третий фотоприемник выполнен неподвижным, а

1242829 ния.

Составитель Ю.Власов

Техред О.Сопко Корректор M.Øàðoøè

Редактор А.Шишкина

Заказ 3697/42

Тираж 778 Подписное

BHHHPH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 четвертый установлен на объекте с возможностью его перемещения вдоль второго индикатора, оба неподвижных фотоприемника расположены у середин соответствующих индикаторов, второй генератор пилообразного тока поде ключен к первым входам третьего и четвертого ключей, вторые входы которых соединены с выходом второго 10 генератора импульсов, а третьи — соответственно с выходами третьего и четвертого фотоприемников, выход третьего ключа подключен к входу второго счетчикаи кпервому входувторого !5 реверсивного счетчика, выходы этих счет— чиков подключены к входу второго блока деления, выход четвертого ключа подключен к второму входу второго реверсивного счетчика,третийвход которого соединен свыходом второготриггера, . первый и второй входы которого соединены соответственно с .входами третьего и четвертого фотоприемников, входы первого триггера соединены с выходами первого и второго фотоприемников, первый вход первого реверсивного счетчика соединен с входом первого счетчика, второй — с выходом первого ключа, третий — с вьгходам первого триггера, а выход первого реверсивного счетчика подключен к второму входу первого устройства деле