Устройство для измерения параметров движения

 

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано на железнодорожном транспорте для измерения скорости и пути, пройденного локомотивом. Цель изобретения - повышение точности измерения скорости. Блок 4 вычислений, используя информацию о длине рельса и количестве импульсов с выхода датчика с формирователем 3 от одного стыка до другого стыка, рассчитывает два коэффициента N<SB POS="POST">1</SB> и N<SB POS="POST">2</SB>, которые поступают соответственно в первый 5 и второй 9 счетчики. Оба коэффициента рассчитываются для диаметра измерительного колеса с учетом его текущего износа. Коэффициент N<SB POS="POST">1</SB> задает интервал времени, за который подсчитывается пройденный путь, а значит, измеряется скорость. Коэффициент N<SB POS="POST">2</SB> задает отрезок пути для подсчета общего их количества, т.е. измерения пути. Измерение скорости осуществляется блоком 6, а пути - блоком 8. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SV,, 1597729

А1 (51)5 r 01 Р 3/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ход V д8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4365772/24-10 (22) 19.01.88 (46) 07. 10.90. Бюл. ¹ 37 (71) Институт технической механики

АН УГСР (72)В.Н.Архипов, В.Ф.Клабуков и В.И.Сильченко (53) 531.767 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1283659, кл. r, 01 P 3/48, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАИЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано на железнодорожном транспорте для измерения скорости и пути, пройденного локомотивом. Цель изобретения — повыюение точности измере2 ния скорости. Блок 4 вычислений, используя информацию î длине рельса и количестве импульсов с выхода датчика с формирователем 3 от одного стыка до другого стыка, рассчитывает два коэффициента N и Nz, которые поступают соответственно в первый 5 и второй 9 счетчики. Оба коэффициента рассчитываются для диаметра измерительного колеса с учетом его текущего износа. Коэффициент N задает интервал времени, за который подсчитывается пройденный путь, а значит, изменяется скорость. Коэффициент И задает отрезок пути для подсчета общего их количества, т,е. измерения пути. Измерение скорости осуществляется блоком 6, а пути — блоком 8.

4 ил.

15 где f.

50 М вЂ” =V=nv (1) — частота импульсов датчика; — число импульсов датчика на оборот колеса;

55 — диаметр круга катания колеса; — число импульсов на один метр круга катания колеса.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано ня железнодорожном транспорте для измерения скорости и пути, пройденного

5 локомотивом, Целью изобретения является повыиение точности измерения скорости.

Ня Аиг. 1 представлена структурная схема устройства; на Аиг. 2 схема блока вычислений коэААициентя пересчета времени измерения и коэААициентя пересчета пути; на фиг. 3 схема блока измерения скорости движения; на Аиг. 4 — осциллограмма процесса ускорений буксового узла.

Устройство содержит датчик 1 ускорений с согласующим усилителем„ компарятор ?, импульсный датчик 3 с формирователем, блок 4 вычислений, первый счетчик 5, блок 6 измерения скорости, генератор 7 импульсов, блок 8 измерения пути, второй счетчик 9. Блок 4 вычислений содержит микропроцессор 10, ОЗУ 11, ПЗ У -12 . 25 входной 13 и выходной 14 регистры.

Блок 6 измерения скорости содержит счетчик 15, регистр 16, передатчик

17. Последовательно соединенные датчик ускорений с согласующим усилите- лем 1, компяратор 3, блок 4 вычисле30 ний, первый счетчик 5, блок 6 измерений скорости, выход генератора импульсов соединен с вторым входом первого счетчика 5, второй выход блока вычислений — с первым входом 35 второго счетчика 9, второй вход которого соединен с выходом датчика с

Аормирователем 3 и первым входом блока 6 измерения скорости, выход второго счетчика 9 соединен с входом 40 блока 8 измерения пути, Устройство для измерения параметров движения работает следующим об" разом.

При движении локомотива от датчика 45

3 оборотов колеса поступают импульсы, число которых пропорционально пройденному пути, я частота пропорциональна скорости движения локомотива

Число и частота импульсов при постоянных значениях пути и скорости меняются по мере износа колеса локомотива, Импульсы датчика 3 поступают на первьо вход блока 6 измерения скорости и второй вход второго счетчика 9. Ha: второй вход блока 6 поступают импульсы интервала Тд времени измерения скорости движения. Интервал времени измерения Аормируется счетчиком 5 с переменным коэААициентом заполнения-, который устанавливается равным коэААициенту N,. пересчета времени измерения, вычисленному блоком 6 в период проведения коррекции, Импульсы генератора 7 поступают на второй вход счетчика 5 и заполняют его до значения, равного коэААициенту N пересчета времени измерения. (После заполнения счетчика 5 он обнуляется и цикл его заполнения повторяется. На выходе счетчика 5 Аормируют-. ся импульсы, период которых равен интервалу Тр, времени измерения, Сигнал Т„, поступает ня второй вход счетчика 15, который подсчитывает количество импульсов, поступивних с выхода датчика 3 оборотов колеса зя время Тд„„, и записывает в выходной регистр 16 код скорости, который затем через передатчик 17 поступает на первый выход устройства, а счетчик 15 и регистр 16 с приходом последующего импульса Т„ обнуляется.

Измерение пути движения осуществляется следующим образом.

На первый вход второго счетчика 9 поступает значение кода коэААициента

N пересчета пути движения, вычисление которого осуществляется в период проведения коррекции устройства. N численно равно количеству импульсов датчика 3 на единицу длины пройденного пути.

Счетчик 9 подсчитывает число импульсов, поступающих с выхода датчика 3, а по достижении числа N формирует ня выходе импульс переноса и начинает счет с нуля. Таким образом, счетчик 9 формирует один импульс на каждую единицу пройденного пути. Эти импульсы поступают в блок 8 измерения пути ня вход суммирующего счетчика, которнй производит подсчет пройденного пути. Код пройденного пути через передатчик поступает на второй выход устройства.

1597729

<1 т (2)

Тн3м где N — число импульсов датчика 3 за интервал времени измере-HHSI T <

Тю

N7 (3) и „Ч

Число N импульсов датчика оборотов колеса выбирается равным значению: текущей скорости движения

= 17км/ч = 3 6 1 — —. м (4)

Т Э с

Тогда интервал т,<,, вычисленный из формул (3) и (4) принимает вид

3 6

«зм к и зависит от численного значения и„, например, при и„ = 3,6 Т „; — 1 с, при этом вычисляется в блоке 4 вычислений по формуле (5)

При движении локомотива по рель— сам известной длины сигналы начала и конца рельса выделяются компаратором 2 из процесса ускорений, измеренного датчиком 1 ускорений, который установлен на буксовом узле локомотива. В качестве примера на фиг. 4 представлена осциллограмма записи процесса ускорений буксового узла, замеренного датчиком .ускорений. На ос1 циллограмме четко различаются всплески при прохождении стыков рельсов, т..е. начала и конца рельсов. Для выделения сигнала начала и конца рель- 15 са компаратор настраивается на уровень порогового напряжения, который .показан .на осциллограмме линией. При значении напряжения датчика 1, превышающего этот уровень, на 20 выходе компаратора появляются импульсы соответствующие началу и кон— цу,рельса.

После включения в блоке 4 режима коррекции по фронту первого импульса, 25 поступающего с выхода компаратора 2, в блоке 4 начинается счет импульсов датчика оборотов, по <фронту второго счет заканчивается. Ло результату счета в блоке 4 осуществляется расчет gp коэййициентов N<, N< по формулам полученным из следующих соотношений.

Частота следования импульсов датчиков оборота колеса

Np и (6) к т,, где N — число импульсов датчика обоP ротов по длине Т, номинальное значение которой записано в постоянной памяти блока 4.

Оптимальное значение интервала Т „ скорости движения выбирается исходя из указанных требований к частоте поступления результатов измерения скорости движения локомотива. Наиболее оптимальный интервал Т„ примерно равен 1 с. Значение оптимального интервала получено на основании практического опыта, а также исходя из известных данных. Например, в известном устройстве интервал времени измерения скорости равен 1 с. Увеличе-. ние Т„ в несколько раз приводит к потере инАормации на коротких участках пути, а также увеличению погрешности измерения особенно при изменении скорости движения, так как устрочство при этом измеряет среднее значение скорости за интервал Т,<„, которое отличается от скорости за более короткое время внутри этого интервала Т„ . Уменьшение интервала Т„з„ в несколько раз приводит к получению избыточной инАормации, а также увеличению погрешности измерения, особенно при малых скоростях движения.

Для вычисления оптимального интервала Т<< м с заданной точностью выражение (5) представим в следующем виде: (7) пк где К вЂ” коэААициент увеличения точ1 ности вычисления, выбирается из ряда К< = 1, 10, 1000.

При этом число п вычисляется из к соотношения

nê=с K,ü (8) где с выбирается близким или равным значению числу 3,6.

По мере износа колес локомотива число импульсов датчика на оборот колеса увелич вается, а интервал тизм вычисляемый блоком 6 по формуле (7), уменьшается.

Погрешность интервала Т связаН5м на с определением числа импульсов датчика оборотов колеса на эталонной длине рельса. При числе импульсов п на метр оборота колеса, равным 4, 15977?9 число импульсов на длине 1, рельса

25, и составит

И = т, п . = 100 имп. (9)

Р P Ki

Относительная погрешность опреде/ ления интервала Т„,„из-за дискретности счета в этом случае равна:

dNP —, ф = — — — —,- 100 = 1 . . (10)

Nð где 21М р =- + 1 мм — абсолютная погреш- 10 ность из — за дискретности счета импульсов в начале и конце рельса. имп

ПриK..= 10п =36 — —, N=

1 К2 м

900 имп, относительная погрешность 15 интервала Т и составляет уже г

= 0,1%, 7аким образом, погрешность вычис- ления интервала Т „ с увеличением значений и и К, уменьшается. Допол- 20

1 нительное уменьшение погрешности достигается осреднением Т по резульиз татам нескольких циклов йодсчета N, Для Аормироваиия интервала Т

- яэм осуществляемого счетчиком 5, в блоке

4 рассчитывается коэффициент N ne1 ресчета скорости измерения, равный числу импульсов генератора 7 за интервал Тн „, ) Й91Ф г 9 (11) 30 где f - - значение частоты генератора 7.;

I Г

Подставив в (11) (5) и (б), получают (12)

P 35

Рассчитанное значение N поступает для хранения в выходной регист 14 блока 4. Иэ блока 4 коэААициент N„ поступает на первый вход счетчика 5.

КоэАЬициент Н пересчета пути 40 вычисляется на блоке 4 по формуле

Ы р

N = — — ° n (13)

2 L где m — единица измерения пути.

Значение коэААициента N2 поступает в регистр 14 блока 4.

Таким образом, измерение парамет— ров движения локомотива производится в соответствии с рассчитанными коэААициентами N„, 2, значения которых пропорциональны диаметру колеса.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения параметров движения, содержащее импульсный датчик с Аормирователем, генератор импульсов, счетчик, блок вычислений, блоки вычисления скорости и пути, выходы которых являются первым и ВТорым выходами устройства, о т л ич а ю г е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения скорости, оно снабжено датчиком ускорений и согласующим усилителем, компаратором, вторым счетчиком, при этом выхор формирователя подключен к первому входу блока измерения скорости, к второму входу второго счетчика и первому входу блока вычисления, второй вход которого через согласующий усилитель и компаратор соединен с датчиком ускорений, первый выход .блока вычислений соединен с первым входом первого счетчика, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход — к второму входу блока измерения скорости, второй выход блока вычислений соединен с первым входсм второго счетчика, выход которого подключен к входу блока ,измерения пути. г

1597729

Праиек ускорениб йанеиты прохакоеиия сожми

Паиетчи» орешки