Устройство для измерения параметров движения объектов

(бц 4 С 01 Р 3/36, 15/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Куйбышевский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститут им. В,В. Куйбышева(56) Авторское свидетельство СССРФ 502325, кл. С 01 Р 3/36, 1976.Авторское свидетельство СССРУ 1134914, 17.02,83.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ(57) Изобретение относится к конт-.рольно-измерительной технике и позволяет уменьшить погрешность и повысить быстродействие измерения путем автоматизации процесса измеренияфазной скорости и ускорения движения объектов. При измерении параметровпоступательного движения в соответствии с программой ЗВМ 45 по хранящимся в ее памяти измеренным с помощьюсчетчиков 37,38 и 44 временных интервалов и числа проходящих объектов60 и 61, равного величине расстояния между фототранзисторами 1,2 и 3производится измерение скорости движения каждого объекта на каждомучастке. Число объектов, отнесенноек измеренному времени между срабатываниями первой фотосчитывающей ячейки на фототранзисторе 1, дает величину частоты прохождения объектов.Устройство позволяет измерить ускорение каждого объекта 60 и 61 наравных участках пути. Для этого накаждом участке подсчитывается приращение скорости в единицу времени.4 ил.Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и можетбыть использовано для измерения перемещения, скорости и ускорения объектов при поступательном движении,Цель изобретения - уменьшениепогрешности и повышение быстродействия измерения за счет автоматизациипроцесса измерения фазной скоростии ускорения движения объектов,1 ОНа фиг,1 представлена структурнаясхема устройства для измерения параметров движения объектов; на фиг.2расположение фототранзисторов относительно движущихся объектов; на15фиг.3 - эпюры напряжений; на фиг,4 -вольт-амперная характеристика фототрацзисторов при заданной частотеГ напряжения О генератора. гаргло.гического напряжения, 20Устройство содержит и фототранзисторов 1-6, Выполняющих функциифотоприемников. Эмиттеры нечетныхфототранзисторов, 1,3 и 5, базы всехдфототрацзисторов 1-6 через соответствующие конденсаторы 7-12 объединепы и подключены к выходу генератора 13 гармонического напряжения.Коллектор транзистора 1 и его база через конденсатор 14 объединены ЗОи через резистор 15 нагрузки соединены с общей шиной, База транзистора. 1 через резистор 16 соединенас первой шиной сброса ЭВМ,Элемент ца фототранзисторе 1 образуется двухстабильное фоторадиочастотное запоминающее устройство(ДФРЗУ) 17, выполняющее роль первойфотосчитывающей ячейки, Эмиттеры четных фототранзисторов 2,4,6 и коллек 40торы нечетных фототранзисторов 3 и5 через соответствующие резисторы18-22, базы всех фототранзисторов2-6 через соответствующие конденсаторы 23-27 объединены и через ре.зистор 28 нагрузки соединены с общей пшлной. Базы всех фототрацзисторов 2-6 через соответствующие резисторы 29-33 объединены на второй шине сброса ЭВМ. Элементы на фототрацзисторах 2-6 образуют многостабильное фоторациочастотное запоминающееустройство (МФРЗУ) 34 .Объединенная шина резистора 28подключена через диоды 35 и 36 к 55первому 37 и второму 38 счетплкам,причем вход второго счетчика 38подключен через инвертор 39 к диоду 36. Вход второго счетчика 38 подключен к первому входу схемы ИИ 40,выход которой соединен с Е-входом триггера 41. Вход триггера 41 подключенчерез диод 42 к входу счетчика 37 ичерез диод 43 к коллектору фототранзистора 1, Выход триггера 41 соединен с входом счетчика 44 и микроЭВМ 45.МикроЭВМ 45 соединена с терминалами: устройствами 46 и 47 ввода информации.Шины 48-53 сброса подключены квходам сброса счетчиков 37, 38 и 44,к резистору 16, резисторам 29-33,второму входу схемы ИЛИ 40.Выходы триггера 41 счетчиков 37,38 и 44 через линии 54-57 соединеныс микроЭВМ 45. К входам счетчиков37 и 38 подключены соответственно8- и к-входы триггера 58, а его выход 59 соединен с микроЭВМ 45,При измерении параметров поступательного движения перемещения числаобъектов 60 и 61 частоты прохождения, скорости и ускорения фототранзисторов 1-6, где и - число фототранзисторов, располагаются вдольтрассы движения объектов 60 и 61,Фототранзистор 1 располагается в начале трассы длиной (п) Ь, а фототранзисторы 2-6 - на равных расстоянияхЬ один относительно другого и фототранзистора 1. При этом 2(и)7 Ь(фиг.2).Вольтамперная характеристика фототранзистора при питании переменнымтоком высокой частоты имеет 8-образный характер изменения (фиг.4).Устройство работает следующим образом.Предварительно осуществляют общийсброс всех элементов по всем нинамсброса, При попадании светового потока У от движущегося объекта на фототранзистор 1 его вольт-ампернаяхарактеристика д смещается влево(фиг.4, кривая сг ). Когда характеристика сг становится левее точкигпроисходит скачкообразный переходрабочей точки 62 соответствующий напряжению 11 кривой ц, в точку 63,Ток 1, через фоторезистор 1 скачкомвозрастает до 1, = 1 , а напряжениена фототра.нзисторе уменьшается истановится меньшеКогда световой поток от объекта,попадающий на фототранзистор 1, становится равным нулю характеристи 1рка а сдвигается вправо (кривая Ч ), 1275290Рабочая точка переходит из точки 63 в точку 64, Через фототранзистор 1 и сопротивление резистора 15 нагрузки протекает ток 1, = 1 г, на резисторе действует напряжение Б, поло жительной полярности с переменной составляющей частоты Г. Через диоды 43 и 42 импульсы поступают на вход счетчика 37 и начинается их счет (фиг.За).1 ОПервый импульс последовательности устанавливает триггеры 41 и 58 в еди . ничное состояние. Передний фронт импульса по шине 59 (фиг.Зг) вызывает считывание содержимого счетчика 38 по шинам 56 в память ЭВМ 46 и затем его сброс по шине 49.Счетчик 37 производит счет импуль" сов, число которых пропорционально временному интервалу с 1 (Фиг.За). 20 Кроме того, положительный перепад напряжения с выхода триггера 41 (фиг.За) вызывает запись единицы в счетчик 44, фиксирующий момент засветки фототранзистора 1. В результате в счетчике 44 фиксируется либо число импульсов, пропорциональное числу оборотов, либо число объектов 60 и 61 прошедших вдоль трассы изме-, рения. По шине 54 ЭВМ фиксирует на чало кадра измерения.Когда световой поток попадает на следующий фототранзистор 2, происходит его открывание и переход рабочей точки из точки 62 в точку 65. 35 Аналогично через .Фототранзистор 2 протекает ток 1 г = Ез, затем при нулевом световом по1характеристика 0 сдвигается вправо (Д и для него рабочая точка пере ходит из точки 65 в точку бб. Ток создает напряжение Б в отрицательной полярности (фиг.35). Через диод 36 и инвертор 39 импульсы поступают на счетчик 36, где начинается их счет. 45 Первый импульс с выхода 39 возвращает триггеры 41 и 58 в исходное состояние. Отрицательный перепад напряжения с выхода 4 1 вызывает по шине 51 сброса запирание транзистора 1 50 импульсом, Формируемым в ЭВМ, и напряжение Б, =О.Отрицательный перепад с выхода триггера 58 вызывает по шине 59 считывание содержимого счетчика 37 в 5 ь виде двоичного числа, соответствующего Сг, по информационной шине 55 в память ЭВМ 45 и затем его сброс по шике 48. Во время счета импульсов счетчиком 38 счет импульсов счетчиком, 37 отсутствует, так как отрицательные счетные импульсы не проходят через диод 35,Когда световой поток попадает на следующий фототранзистор 3, это вызывает его отпиракие, перемещение кривой а влево а и увеличение тока до значения 1 гв = 11. Напряжение нафототранзисторе уменьшается. При этом фототранзистор 2 запирается.,Когда световой поток, падающий на фототранзистор 3, становится равным нулю (Р=О), характеристика а сдвигается вправо (а), Рабочая точка переходит из точки 63 в точку 64,Через фототранзистор 3 и сопротивление 28 нагрузки протекает ток 1 = 1 нагв г резисторе действует напряжение Угв положительной полярности (фиг.Зо).Через диод 35 импульсы поступают на вход счетчика 37 и начикается их счет. Первый импульс последовательности снова устанавливает триггер 58 в единичное состояние, передний фронт которого по шине 59 (фиг.Зг) вызывает считывание содержимого счетчика 38, соответствующего времени С , в память ЭВМ и его сброс по шине 49.При дальнейшем поочередном совещании фототранзисторов производится поочередное изменение состояний счетчиков 37 и 38, соответствующих величинам С 1, с ,с и их запоминание в ЭВМ, а также счет числа засветок фототранзистора 1 счетчиком 44, Число импульсов, записанное в счетчик 43, пропорционально числу проходящих вдоль трассы объектов.При измерении параметров поступательного движения в соответствии с программой ЭВМ 45 по хранящимся в ее памяти измеренным с помощью счетчиков 37, 38 и 44 временных интерваловСз, и числа проходящих объектов 60 и 61, равного М величи 45ны Ь расстояния между фототранэисторами 1-3, производится измерение скорости движения каждого объекта накаждом участке. При измерении средней скорости на участке (и) Ь подсчитывается скорость на каждом Ьучастке, а затем делится на числоучастков. Это дает возможность измерять среднее значение скорости с большей точностью. Число объектов,отнесенное к измеренному времени меж.Формула изобретения20 Устройство для измерения параметров движения объектов, содержащее первую фотосчитывающую ячейкуфункциональный преобразователь, состоящий иэ микроЭВМ с терминаламисоединенной с тремя счетчиками, причем фотосчитывающая ячейка соединена с генератором гармонического напряжения и через первый диод - с Я-входом первого триггера, инвертор соединен с входом второго счетчика, подключенного через элемент ИЛИ к К- входу триггера, соединенного выходом 25 30 3 12752ду срабатываниями первой фотосчитывающей ячейки на фототранзисторе 1,дает величину частоты прохожденияобъектов.Предлагаемое устройство позволяетизмерить ускорение каждого объекта60 и 61 на равных участках пути Ь.В этом случае на каждом участке Ьподсчитывается приращение скоростив единицу времени. 1 ОКроме того, устройство позволяетизмерять параметры вращательного движения при расположении фототранзисторов вокруг вращающегося тела с одним отражающим элементом. При этом 15вычисляется угловая скорость, еесреднее значение, угловое ускорение,число оборотов,90 с входом третьего счетчика и микроЭВМ, о т л и ч а и щ е е с я тем,что, с целью уменьшения погрешностии повышения быстродействия, оноснабжено вторым КБ-триггером, двумядиодами и второй фотосчитывающейячейкой, выполненной в виде многостабильного фоторадиочастотного запоминающего устройства, состоящегоиз 2 (п)-конденсаторов, и-резисторов и (п)-фототранзисторов, расположенных за первым фототранзистором, причем коллекторы четных фототранзисторов и эмиттеры нечетных, атакже базы всех фототранзисторов через соответствующие конденсаторы объединены и подключены к выходу генератора гармонического напряжения,кро"ме того, базы всех транзисторов че"рез соответствующие резисторы объединены и соединены с шиной сброса,эмиттеры четных и коллекторы нечетныхфототранзисторов через соответствующие конденсаторы объединены и черезрезистор нагрузки соединены с общейшиной, резистор нагрузки соединен санодом второго и катодом третьегодиодов, катод второго диода подключен к входу первого счетчика и катоду четвертого диода, анод последнего - к Я-входу первого триггера,Я-вход второго триггера подключенк входу первого счетчика и его Квход - к входу второго счетчика.1275290 ставитель Ю. Мручкохред В.Кадар Корректор О. Луговая едактор озориз ираж 778 Подписно сударственного комитета ССС лам изобретений и открытий ква, Ж, Раушская наб., д Заказ 6553/ по д 13035, Мо