Устройство для определения скорости движения объекта

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 191 (111 СПУБЛИК 3 36 51 Э 4 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ РСКОМУ СВИДЕ СТВУ К н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Куйбышевский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехнический иститут им. В.В.Куйбышева(56) Авторское свидетельство СССРВ 645086, кл. С 01 Р 3/74, 1979,Авторское свидетельство СССРУ 1191829, кл. С 01 Р 3/36, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯСКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ОБЬЕКТА(57) Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано в устройствахавтоматического контроля и регулирования, в измерительных устройствахдля преобразования составляющих вектора скорости в электрическую величину. Цель изобретения - определениевектора скорости плоского движения.Устройство содержит линейные газораз1242829 рядные индикаторы (ЛГИ) 1 и 2, Фотоприемники 3 - 6, поводки 7 и 8,штифт 9, генераторы 10 и 11 пилообразного тока, ключи 12 - 15, генерараторы 16 и 17 импульсов стабильнойчастоты, 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 действиемвектора скорости Ч штифт 9 и фотоприемники 4 и 6 вдоль ЛГИ 1 и 2 всторону, зависящую от знака Ч. ОдноИзобретение относится к автоматике и измерительной технике и можетбыть использовано в устройствах автоматического контроля и регулирования, в измерительных устройствахдля преобразования составляющих вектора скорости в электрическую величину,Цель изобретения - определение,вектора скорости плоского движения. 10На чертеже представлена структурная схема устройства для определенияскорости 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 стабильнойчастоты, счетчики 18 и 19 импульсов, 20реверсивные 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- .зовДлина светящегося столба газа,каждой трубки линейно зависит от величины тока, протекающего между электродами. ЛГИ расположены на плоскости под углом 90 друг к другу соотоветственно к выходам первого 10 ивторого 11 автогенераторов тока, которые осуществляют периодическую линейную развертку светящегося столбагаза на всю длину 1, и Ь каждого временно запускаются генераторы 10и 11 пилообразного тока и открываются ключи 12 и 14, через которыеимпульсы от генераторов 16 и 17 импульсов будут проходить в счетчики18 и 19 импульсов одновременно, открываются также ключи 13 и 15, через которые импульсы от генераторов16 и 17 импульсов будут проходитьна вхоцы реверсивных счетчиков 20и 21. При засветке фотоприемников 3или 4, 5 или 6 меняется состояниетриггеров 24 и 25, 1 ил,ЛГИ. Около ЛГИ 1 и 2 расположены Фотоприемники 3 - 6 так, что Фотоприемники 3 и 4 расположены у середины ЛГИ 1 на расстоянии 1 д от начала свечения, причем 2 1 д = 1, а фотоприемники 5 и 6 расположены у середины ЛГИ 2 .на расстоянии 1 от начала свечения 2 1 = Е . Фотоприемоуники 3 и 5 неподвижны, а фотоприемники 4 и 6 через подводки 7 и 8 соответственно и штифт 9 кинематическисвязаны 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.ев начальный момент фото- приемник 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 вхо,цы которых присоединены к выходу генератора 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 делитель 1242ного 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 О 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 5 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. 2 О Выход ключа 15 соединен с вторым входом реверсивного счетчика 21, а выход триггера 25 соединен с третьим управляющим входом реверсивного счетчика 21. 25Устройство работает следующим образом.При приложении вектора скорости .Ч, который может быть расположен в любом из четырех квадратов декартовой системы координат Х , штифт 9 начинает перемещаться, его движение передается с помощью поводков фотоприемникам 4 и 6, которые в зависимости от направления действия Ч пе 35 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 Ч на прямоугольно-координатные составляющие Чх и Ч, которые могут иметь как знак плюс, так и минус в зависимости от того, в каком квадрате действует Ч. В момент измерения начинает перемещаться под действием Ч 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 Ч. 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 829 4крываются также ключи 13 и 15, черокоторые импульсы от. генераторов 16и 17 импульсов проходят на вторыевходы реверсивных счетчиков 20 и 21.,Под действием работы генераторов110 и 11 пилообразного тока начинается свечение столба газа в ЛГИ 1 и 2,Длина свечения изменяется по линейному закону. При этом фотоприемники4 и 6 могут двигаться как в направлении распространения свечения ЛГИ 1и 2, так и навстечу ему относительнонеподвижных фотоприемников 3 и 5. Будем считать составляющие Ч и Ч сознаком плюс, если движение фотоприемников под их действием происходитв направлении распространения свечения ЛГИ 1 и 2, и со знаком минус,если движение фотоприемников 4 и 6происходит навстречу распространениясвечения ЛГИ 1 и 2.Пусть за время С нод действием(+ Ч) фотоприемник 4 переместитсяна 1, где его достигло свечениестолба газа ЛГИ 1. Тогда(1)за то же время С свечение газа распространилось на расстояние 1 +1:р х1 х +1 =1 с; з.где Е- коэффициент пропорциональности1 х - мгновенное значение пилообразного тока ЛГИ 1, прикотором свечение распространяется на расстояние1 ок 1 х фНо Е, - коэффициент, зависящий открутизны нарастания пилообразного тока ЛГИ 1,(2)Подставив в формулу (2) значение 1из (1), имеем1 р +Ч С 1 с С1 хх 1 охоткудаНо свечение столба газа ЛГИ 1 достигает середины ЛГИ, т.е. перемещаетсяна расстояние 1 дх и достигает неподвижного фотоприемника 3 за времяср , т.е. 1=Ес,.Тогда Ч = 1 с- Сох(3)хПри движении фотоприемника 4 под действием (- Ч) навстречу свечению порядок рассуждения будет таким: 1 =ох х (4)х ххАналогичные выводы можно получить,1 О рассматривая движение фотоприемника 6 под действием (+Ч ) в сторону распространения свечения ЛГИ 2: еЧ 1 с3и под действием (-Ч ) навстречу свечению ЛГИ 2:(5) оч ЧЧеВыражения (3) - (6) показывают, чтознак составляющих скорости зависитот того, какой Фотоприемник вначалесветится: если неподвижный, то составляющие Ч и Ч имеют знак плюс,если подвижный, то составляющие имеютзнак минус.Ключ 12 закроется тогда, когдаосветится фотоприемник 4, ключ 13когда осветится фотоприемник 3,30ключ 14 - когда осветится фотоприемник б и ключ 15 - когда осветитсяфотоприемник 5. Таким образом, навыходе счетчика 18 импульсов будетчисло импульсов, пропорциональноесх, на выходе счетчика 19 - С, навыходе реверсивного счетчика 20пропорциональное (гх -г,х ), на выходереверсивного счетчика 21 - пропорциональное (-С ), на делительныеустройства 22 и 2 з подаются соответ 40ственно количества импульсов, пропорциональные (г.х-Сд) и г. , а также(1 - Г 0 ) и С 0 ц, т,е. на выходахделительных устройств 22 и 23 будутиметь место количества импульсов,пропорциональные модулям Чх и Ч соответственно.Одновременно при засветке фотоприемников 3 пли 4,5 илиб меняетсясостояние триггеров 24 и 25, "еслисначала освещаются фотоприемники 3и 5, которые соединены с первымивходами триггеров 24 и 25, то этитриггеры находятся в единичном состоянии, что свидетельствует о знакеплюс составляющих Ч и Ч Одновременно с выходов триггеров сигменты поступают на управляющие входы=Ч . Свечение достигает сначалаФотоприемника 4 через время сх, апотом Фотоприемника 5 через время Сох1 ох 1 х 1 х х51 гхГх Чх1 г хх х реверсивных счетчиков 20 и 21 соответственно, и последние будут работать в реверсивном режиме,Если же сначала освещаются фотоприемники 4 и 6, выходы которых соединены с вторыми входами триггеров24 и 25, то эти триггеры перейдут внулевое состояние, что будет свидетельствовать о знаке минус составляющих Ч и Ч, Одновременно ревер-,сивные счетчики этими сигналами триггеров будут переведены в режим сумматоров, так как СС.ОТаким образом, состояние триггеров 24 и 25 является индикаторомзнаков Ч к Ч .Формула изобретенияУстройство 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 Фото- приемник выполнен неподвижным, а1242829 ния. Составитель Ю.ВласовТехред О.Сопко Корректор М.Шароши Редактор А.Шишкина Заказ 3697/42 Тираж 778 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, 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 подеключен к первым входам третьего и четвертого ключей, вторые входы которых соединены с выходом второго 1 О 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 которогосоединен с выходом второго триггера, .первый и второй входы которого соединены соответственно с входамитретьего и четвертого фотоприемников, входы первого триггера соединены с выходами первого и второгофотоприемников, первый вход первогореверсивного счетчика соединен свходом первого счетчика, второй - свыходом первого ключа, третий - свыходам первого триггера , авыход первого реверсивного счетчика подключен к второму входу первого устройства деле