Цифровое устройство для измерения ускорения

 

Изобретение может быть использовано для измерения ускорения объектов , величина скорости которых пред ставлена э виде частотного гармонического сигнала. Цель изобретения - повьшение точности измерений. Устройство содержит частотный датчик 1 скорости вращения, формирователь 2 импульсов скважности, генератор 3 образцовой частоты, формирователь 4 импульса сброса, блок 5 управления. реверсивные счетчики 6 и 7, формирователь 8 импульса заданной длительности , триггеры 9 и 10, индикатор 11 и элемент ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 12. Введение новых элементов и образование новьпс связей между элементами устройства позволяет фиксировать временной интервал длительностью, пропорциональной скорости изменения частоты, т.е. ускорению. Он может измеряться электронно-счетным частотомером в режиме измерения временного интервала или при его квантовании импульсами масштабирующей частоты. ., Индикатор знака в зависимости от очередности срабатьтания триггеров 9 и 10 укажет знак измеряемого ускорения . С обнулением реверсивных счетчиков 6 и 7 задним фронтом на вьпсоде элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 включается формирователь 4 импульса. сброса, подготавливающий схему к очередному измерению. 2 ил. (Л с 00 оо N) э со Д/г)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 G 01 P 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4036845/24-10 (22) 17.03.86 (46) 23,08.87 Бюл. У 31 (71) Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) Н.В.Кирианаки В.П.Дейнега и Н.M ° Семчук (53) 531 .768 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 571754, кл. G 01 P 15/08, 1977. (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ Н3МЕРЕНИЯ УСКОРЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано для измерения ускорения объектов, величина скорости которых представлена в виде частотного гармонического сигнала. Цель иэобретения— повьппение точности измерений. Устройство содержит частотный датчик 1 скорости вращения, формирователь 2 импульсов скважности, генератор 3 образцовой частоты, формирователь 4 импульса сброса, блок 5 управления, „„SU„„1332237 А 1 реверсивные счетчики 6 и 7; формирователь 8 импульса заданной длительности, триггеры 9 и 10, индикатор

11 и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12.

Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет фиксировать временной интервал длительностью, пропорциональной скорости изменения частоты, т.е. ускорению. Он может измеряться электронно-счетным частотомером в режиме измерения временного интервала или при его квантовании импульсами масштабирующей частоты.

Индикатор знака в зависимости от очередности срабатывания триггеров 9 и 10 укажет знак измеряемого ускорения. С обнулением реверсивных счетчиков 6 и 7 задним фронтом на выходе элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 включается формирователь 4 импульса. сброса, подготавливающий схему к очередному измерению. 2 ил.

1 133

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения ускорения объектов, величина скорости которых представлена в виде частотного гармонического сигнала.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На фиг.! приведена структурная схема цифрового устройства; на фиг.2 — функциональная схема блока управления.

Цифровое устройство для измерения ускорения содержит частотный датчик

1 скорости вращения, формирователь 2 импульсов измеряемой частоты, генератор 3 образцовой частоты, формирователь 4 импульса сброса, блок 5 управления, первый реверсивный счетчик 6, второй реверсивный счетчик 7, формирователь 8 импульса заданной длительности, первый триггер 9, второй триггер 10, индикатор 11 знака и элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 °

Выход датчика 1 скорости, вход которого является входом цифрового устройства, подключен к входу формирователя 2 импульсов измеряемой частоты, выкбд которого соединен с вторым входом блока 5 управления, первый вход которого соединен с выходом

Ф формирователя 8 импульсов заданной длительности, информационные входы которого соединены с разрядными выходами первого реверсивного счетчика

6.

Третий вход блока 5 управления соединен с генератором 3 образцовой частоты, а четвертый — с первым выхо дом формирователя 4 импульса сброса и входами установки нулевого положения первого 9 и второго 10 триггеров и формирователя 8 импульса заданной длительности.

Второй выход формирователя 4 импульса сброса соединен с входами установки нулевого положения первого

6 и второго 7 реверсивных счетчиков а первый вход — с кнопкой "Пуск", второй вход — с выходом цифрового устройства и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 12, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами индикатора 11 знака и прямыми выходами первого 9 и второго 10 триггеров, входы установки единичного состояния которых соединены с выходами обратного пере2237 2 носа первого 6 и второго 7 реверсив— ных счетчиков, суммирующие и вычитающие входы которых соединены с выходами блока 5 управления.

Блок 5 управления (фиг.2) содержит элемент НЕ 13, элемент И 14, 10

55 одновибратор 15 два D-триггера 16 и 17 и элементы И-HE 18-21.

Первый вход блока 5 управления соединен с D-входом триггера 16, а второй вход — с входом элемента HE 13 и первым входом элемента И-НЕ 20, вьгход которого соединен с выходом блока 5 управления, а второй вход соединен с прямым выходом триггера 17 и вторым входом элемента И-НЕ 18, выход которого соединен с выходом блока 5 управления, а первый вход — с третьим входом блока 5 управления и первым входом элемента И-НЕ 19, выход которого подключен к выходу блока 5 управления, а второй вход соединен с вторым входом элемента И-НЕ 21 и прямым выходом триггера 16, инверсный выход которого соединен с D-входом триггера 17 и входом одновибратора 15, выход которого соединен с входом блока 5 управления и R-входом триггера 16, динамический вход которого соединен с выходом элемента HE

НЕ 13, динамическим входом триггера

17 и первым входом элемента И-HE 21, выход которого является выходом блока 5 управления, причем выход элемента И 14 соединен с R-входом триггера 17.

Цифровое устройство измерения ускорения вращения работает следующим образом..

В зависимости от режима вращения объекта возможны три варианта измерения, когда ускорение вращения F =О, 0 и Е с О. В первом режиме уско— рение отсутствует, во втором режиме ускорение имеет положительный знак, в третьем — отрицательный знак.

В начале работы сигнал "Пуск" поступает на вход формирователя 4 импульса сброса. Единичный импульс сброса с выхода формирователя 4 и инверсный с выхода формирователя 4 устанавливают триггеры 16 и !7 (фиг.2) блока 5 управления, триггеры 9 и 10, формирователь 8 импульса ,заданной длительности и реверсивные счетчики 6 и 7 (фиг.1) в исходное нулевое состояние.

1332237

С выхода датчика 1 импульсы с частотой следования f пропорциональные скорости вращения, через формирователь 2 поступают на вход блока 5 управления. Инвертированные

5 элеме нтом НЕ l 3 (фиг . 2) имп уль сы частоты Г„поступают на динамические входы триггеров 16 и 17, так как íà D-входе триггера 17 присутствует единичный уровень, то триггер 17 с поступлением переднего фронта инвертированного импульса измеряемой частоты устанавливается в единичное состояние и единичный уровень поступает на вторые входы элементов И-НЕ 18 и 20. Триггер 16 остается в исходном состоянии, так как на его 0-входе присутствует нулевой потенциал формирователя 8, поступающий с его выхода на вход блока 5 управления.

Импульсы генератора 3 образцовой частоты через вход блока 5 управле ния поступают на первые входы эле- 25 ментов И-НЕ 18 и 19. Элемент И-НЕ 18 открыт, поэтому эти импульсы через выход блока 5 управления поступают на вход суммирования счетчика 6.

Начинается формирование заданного времени „ и первого временного

ЗаА интервала t, .

Импульсы измеряемой частоты f через открытый элемент 20 (выход блока 5 управления) начинают поступать

35 на суммирующий вход второго реверсивног о сч етчик а 7 .

С окончанием заданного интервала времени и,„,т.е. при поступлении на вход первого реверсивного счетчика 6 заданного числа импульсов образцовой частоты f, на выходе формирователя

8 устанавливается единичный уровень, который поступает на 0-вход триггера

16 блока 5 управления. Однако режим суммирования счетчиков продолжается до появления на динамическом входе триггера 16 очередного переднего фронта, инвертированного элементом

НЕ 13 (фиг.2), импульса измеряемой частоты, который устанавливает триггер 16 в единичное состояние. Через элементы И-НЕ 19 и 21 импульсы образцовой и измеряемой частоты соот ветственно поступают на вычитающие

55 входы реверсивных счетчиков 6 и 7.

Одновременно с переключением триггера 16 включается одновибратор 15, который через элемент И 14 устанавливает в нулевое состояние триггер

l7. Прекращается прохождение импульсов образцовой и измеряемой частоты через элементы И-НЕ 18 и 20 соответственно. Триггер 17 (фиг.2) не переключается с поступлением очередного фронта импульса измеряемой частоты, так как на его 0-входе присутствует нулевой, уровень.

Таким образом, во второй реверсивный счетчик 7 за время суммирования поступает целое число периодов измеряемой частоты, а количество импульсов составляет: где Й„ — количество импульсов, поступившее во второй реверсивный счетчик 7 за время суммирования;

f - среднее значение частоты на

Х1 первом временном интервале измерения длительностью t, .

Режим вычитания содержимого реверсивных счетчиков 6 и 7 длится до появления импульсов на выходах обратного переноса счетчиков. При этом в зависимости от знака ускорения первым обнуляется счетчик 6 или 7.

При положительном ускорении пер".. вым обнуляется второй реверсивный счетчик 7 и на его выходе обратного переноса появляется импульс, устанавливающий триггер 10 в единичное состояние. Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

12 формирует сигнал единичного уровня с момента включения триггера 10 до момента включения триггера 9 при обнулении первого реверсивного счетчика 6.

При отрицательном ускорении первым обнуляется счетчик 6. Устанавливается в единичное состояние триггер 9, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 формирует передний фронт положительного импульса, задний фронт которого формируется в момент включения триггера 10, при появлении импульса на выходе обратного переноса второго реверсивного счетчика 7.

Таким образом, за время вычитания на вход второго реверсивного счетчика 7 поступает целое число периодов, равное количеству периодов, поступившему в этот счетчик sa время суммирования, т.е. N2= N, причем г= г (2) 5 где f — среднее значение измеряекр мой частоты на втором, смежном с первым, временном интервале длительностью Й .

При:отсутствии ускорения (Я=О)

При наличии ускорения (f 0, Е (О) dt - приращение временного интервала измерения.

М2 М1

+At х

И21х1 Ng fx2 (3)

Гх1 Гх2 где

Так как N, = Nz= й, выражение, (3) можно записать как: afx

+Lit (4) Х1 Х2 где дух= fx1 fxz абсо тное значение приращения частоты.

Фиксируемый временной интервал длительностью dt пропорционален скорости изменения частоты, т.е. ускорению, он может измеряться, например, электронно-счетным частотомером в режиме измерения временного интервала или (при его квантовании импульсами масштабирующей частоты) другим прибором, а индикатор знака, в зависимости от очередности срабатывания триггеров 9 и 10, ука= зывает знак измеряемого ускорения.

С обнулением обоих реверсивных счетчиков 6 и 7 задним фронтом импульса на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 включается формирователь

Ф

4 импульса сброса, подготавливающий схему к очередному измерению.

Формула изобретения . Цифровое устройство для измерения ускорения, содержащее частотный датчик скорости, выход которого соединен с входом формирователя импуль332237

50 сов измеряемой частоты, генератор опорной частоты, первый и второй реверсивные счетчики, первый и второй триггеры, формирователь импульса сброса и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, соединенный входами с выходами триггеров, а выходом — с выходом цифрового устройства и входом формирователя импульсов сброса, первый выход которого подключен к сбросовым входам триггеров, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены формирователь импульса заданной длительности, сбросовый вход которого соецинен с первым выходом формирователя импульса сброса, а информационные входы — с разрядными выходами первого реверсивного счетчика, выход обратного переноса которого подключен к установочному входу первого триггера, блок управления, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульса заданной длительности, второй вход — с выходом формирователя импульсов измеряемой частоты, третий вход — с выходом генератора опорной частоты, четвертый вход с первым выходом формирователя импульса сброса, второй выход которого соединен со сбросовыми входами реверсивных счетчиков, а первый и второй выходы блока управления соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами первого реверсивного счетчика, третий и четвертый выходы — с суммирующим и вычитающим входами второго реверсивного счетчика, выход обратного переноса которого соединен с установочным входом второго триггера, индикатор знака, одним и другим входами соединенный соответственно с прямыми выходами первого и второго триггеров и входами элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходом подключенного к второму входу формирователя импульса сброса, первый вход которого является пусковым входом устройства.

1332237

Фиг. Z

Составитель А.Чистяков

Редактор А. Ворович Техред М,яндык Корректор М.Демчик

Заказ 4Sll Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ 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