Устройство для измерения параметров движения

(51)5 С 01 Р 3/4 НИЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ д ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт технической механикиАН УССР(56) Авторское свидетельство СССРР 1283659, кл. Г 01 Р 3/48, 1987.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАИЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к областиприборостроения и может быть использовано на железнодорожном транспортедля измерения скорости и пути, пройденного локомотивом. 1 ель изобретения - повыюение точности измере,801597729 ния скорости, Блок 4 вычислений, используя информацию о длине рельса иколичестве импульсов с выхода датчика с Аормирователем 3 от одногостыка до другого стыка, рассчитываетдва коэйАициента И и И, которые поступают соответственно в первый 5и второй 9 счетчики. Оба коэициентарассчитываются для диаметра измерительного колеса с учетом его текущегоизноса. КоэААициент И задает интервал времени, за который подсчитывается пройденный путь, а значит, изменяется скорость. КоэААициент Изадает отрезок пути для подсчетаобщего их количества, т,е, измеренияпути. Измерение скорости осуществляется блоком 6, а пути - блоком 8.4 ил.50М-- Ч=пЧ (1) - частота импульсов датчика; - число импульсов датчика наоборот колеса;55 - диаметр круга катания колеса;- число импульсов на один метркруга катания колеса. Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано няжелезнодорожной транспорте для измерения скорости и пути, пройденного5локомотивом,Целью изобретения является повыиение точности измерения скорости.Ня Аиг. 1 представлена структурная схема устройства; на Аиг, 2схема блока вычислений коэААициентяпересчета времени измерения и коэААициентя пересчета пути; на Аиг, 3схема блока измерения скорости движения; на Аиг. 4 - осциллограммапроцесса ускорений буксового узла.Устройство содержит датчик 1 ускорений с согласующим усилителемкомпарятор 2, импульсный датчик 3с Формирователем, блок 4 вычислений,первый счетчик 5, блок 6 измеренияскорости, генератор 7 импульсов,блок 8 измерения пути, второй счетчик 9, Блок 4 вычислений содержитмикропроцессор 10, ОЗУ 11, ПЗ У 12,.входной 13 и ввгходной 14 регистры.Блок 6 измерения скорости содержитсчетчик 15, регистр 16, передатчик17. Последовательно соединенные датчик ускорений с согласующим усилите-лем 1, компяратор 3, блок 4 вычисле 30ний, первый счетчик 5, блок 6 измерений скорости, выход генератораимпульсов соединен с вторым входомпервого счетчика 5, второй выходблока вычислений - с первым входом 35второго счетчика 9, второй вход которого соединен с выходом датчика сАормирователем 3 и первым входомблока 6 измерения скорости, выходвторого счетчика 9 соединен с входом 40блока 8 измерения пути,Устройство для измерения параметров движения работает следующим об"разом,При движении локомотива от датчика 453 оборотов колеса поступают импульсы, число которых пропорционально пройденному пути, я частота пропорциональна скорости дникения локомотива Число и частота импульсов при постоянных значениях пути и скорости меняются по мере износа колеса локомотива, Импульсы датчика 3 поступают на первый вход блока б измерения скорости и второй вход второго счетчика 9. На второй вход блока 6 поступают импульсы интервала Тр времени измерения скорости движения. Интервал времени измерения Аормируется счетчиком 5 с переменным коэААициентом заполнения, который устанавливается равным коэААициенту 11,. 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 Б 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 Трвремени измерения,Сигнал Т, поступает ня второй вход счетчика 15, который подсчитывает количество импульсов, поступивних с выходя датчика 3 оборотов колеса зя время Тр и записывает в выходной регистр 16 код скорости, который затем через передатчик 17 поступает на первый выход устройства, а счет. чнк 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 И пересчета пути движения, вычисление которого осуществляется в период проведения коррекции устройства, И численно равно количеству импульсов датчика 3 на единицу длины пройденного пути. Счетчик 9 подсчитьвает число импульсов, поступающих с выхода датчика 3,а по достижении числа И Формируетня выходе импульс переноса и начинаетсчет с нуля, Таким образом, счетчик 9 Формирует один импульс на каждую единицу пройденного пути, Эти импульсы поступают в блок 8 измеренияпути ня вход суммирующего счетчика,которнй производит подсчет пройденного пути. Код пройденного пути черезпередатчик поступает на второй выходустройства, 1597729(2)35Тгде Ит - число импульсов датчика 3зя интервал времени измерения Т ямтогда интервал Т времени измерения 40 полученный из соотношений (1) и (2) определяется кяк Тном111 т(3)Изм и у45Число И импульсов датчика оборотов колеса выбирается равным значению, текущей скорости движения(4)т ФсТогда интервал т, , вычисленныйиз Аормул (3) и (4) принимает вид 50 З,бТизмки зависит от численного значения и, например, при и= З,б Т ; - 1 с, при этом вычисляется в блоке 4 вычислений по Аормуле(5)55 При движении локомотива по рель -сям известной длины сигналы начала иконца рельса выделяются компаратором 2 из процесса ускорений, измеренного датчиком 1 ускорений, которыйустановлен на буксовом узле локомотива. В качестве примера на фиг. 4представлена осциллограмма записи процесса ускорений буксового узла, замеренного датчиком ускорений. На осциллограмме четко различаются всплески при прохождении стыков рельсов,те. начала и конца рельсов, Ллявыделения сигнала начала и конца рельса компаратор настраивается на уровень порогового напряжения, который.показан .ня осциллограмме линией. Призначении напряжения датчика 1,превышающего этот уровень, на 20выходе компарятора появляются импульсы соответствующие началу и концу,рельса,После включения в блоке 4 режимакоррекции по Аронту первого импульса, 25поступающего с выхода компаратора 2,в блоке 4 начинается счет импульсовдатчика оборотов, по Аронту второгосчет заканчивается. По результатусчета в блоке 4 осуществляется расчет З 0коэфАициентов И, И по Аормулам полученным из следующих соотношений.Частота следования импульсов датчиков оборота колеса Н ри (б) где М - число импульсов датчика обоРротов по длине 1,Р, 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 пример" но равен 1 с. Значение оптимального интервала получено ня основании практического опыта, я также исходя из известных данных. Например, в известном устройстве интервал времени измерения скорости равен 1 с. Увеличение Т м в несколько ряз приводит к потере инАормяпии ня коротких участках пути, я также увеличению погрешности измерения особенно при изменении скорости движения, тяк как устрочство при этом измеряет среднее значение скорости зя интервал Тз , которое отличается от скорости зя более короткое время внутри этого интервала Т . Уменьшение интервала Тз в несколько ряз приводит к получению избыточной инАормяции, я также увеличению погрешности измерения, особенно при малых скоростях движения.Лля вычисления оптимального интервала Тзм с заданной точностью выражение (5) представим в следующем виде:(7)икгде К- коэААициент увеличения точ 1ности вычисления, выбирается из ряда К = 1, 10, 1000.При этом число и вычисляется изксоотношенияи =. с К., (8)где с выбирается близким или равным значению числу З,б.По мере износа колес локомотива число импульсов датчика на оборот колеса увеличивается, я интервал Т 1 , вычисляемый блоком б по Аормуле (7), уменьшается.Погрешность интервала Т связаИ 5 м на с определением числа импульсов датчика оборотов колеся на эталонной длине рельса. При числе импульсов и ня метр оборота колеса, равным 4, 1597729число импульсов на длине 1, рельса 25,и составитИ = 1, п , = 100 имп. (9)РкОтносительная погрешность определения интервала Т из-за дискретности счета в этом случае равна:ЛИР - ,ф= ---- ,- 100= 17. . (10)Иргде М р = + 1 мм - абсолютная погрешность из-за дискретности счета импульсов в начале и конце рельса.импЛриК =10 п =36 -- , И=1м900 имп, относительная погрешность 15интервала Т и составляет уже у= 0,17.,Таким образом, погрешность вычис-ления интервала Тс увеличениемзначений и и К, уменьшается. Лополнительное уменьшение погрешности достигается осреднением Т по резульимтатам нескольких циклов йодсчета И,Для Аормирования интервала Т-яэмфосуществляемого счетчиком 5 в блоке4 рассчитывается коэдйициент И пересчета скорости измерения, равныйчислу импульсов генератора 7 за интервал Тм111 = Тц,(11) 30где Г - значение частоты генератора 7.;ГПодставив в (11) (5) и (б), получают(12)Р 35Рассчитанное значение 111 поступаетдля хранения в выходной регист 14блока 4. Иэ блока 4 коэААициент Ипоступает на первый вход счетчика 5.КоэАЬициент Н пересчета пути 40вычисляется на блоке 4 по формуле ы РИ =-г 1 (13)2 1.где ш - единица измерения пути.Значение коэААициента 1 поступает в регистр 14 блока 4,Таким образом, измерение параметров движения локомотива производится в соответствии с рассчитанными коэААициентами И, 1, значения которых пропорциональны диаметру колеса.Формула изобретения Устройство для измерения параметров движения, содержащее импульсныйдатчик с Аормирователем, генераторимпульсов, 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 цельюповышения точности измерения скорости, оно снабжено датчиком ускоренийи согласующим усилителем, компаратором, вторым счетчиком, при этом выход формирователя подключен к первомувходу блока измерения скорости, квторому входу второго счетчика ипервому входу блока вычисления, второй вход которого через согласующийусилитель и компаратор соединен сдатчиком ускорений, первый выход .блока вычислений соединен с первым входом первого счетчика, второй входкоторого подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к второмувходу блока измерения скорости, второйвыход блока вычислений соединен спервым входсм второго счетчика, выход которого подключен к входу блока1597729 прмек усиоренцц ионеищы похакдвтю сдащдиерем Времени