Самонастраивающийся генератор опережающих импульсов

(57) Изобртельной тезовано прижения телции. Цельфункци онал СТ РАИ ВАКФ И И СИМПУЛЬСОВ измери- испольсти дви- истраирение за счет относитс может б те ни лении скортоя его реения - расшзможностей опре мо зобных ГОСУДАРСТВЕННЪИ НПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПРИ ГКНТ СССР Е ИЗОБР СВИДЕТЕЛЬСТВ исследования объектов, двйжущихся как с постоянной, так и равнозамедленной скоростью. Поставленная1цель в самонастраивающемся генераторе опережающих импульсов достигается ввдением в него датчиков 3 и 4 импульсов, формирователей 6 и строба, КБ-триггеров 15 и 16, элемента НЕ 18, элементов И-НЕ 21-25, реверсивных счетчиков 32 и 33 и делителя 34 частоты. Кроме того, устройство содержит датчики 1 и 2 импу сов, Формирователь 5 строба, перестраиваемый генератор 8 тактовых импульсов, задающий генератор 9 импульсов, формирователи 10 и 11 иппульсов, Л-триггеры 12 и 13, 1(Б-три гер 14, элемент НЕ 17, элементы И-Н 19 и 20, элемент И 26, реверсивный счетчик 3 1, компаратор 35 и блок 36 задания кода. 3 ил.Изобретение относи 1 с.л к измерительной, технике и может быть использолано при определении скорости движения тел и моментов его регистрации, 5Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем исследования объектов, движущихся как с постоянной, так и равнозамедленной скоростью.На Фиг. 1 приведена Функциональная схема самонастраивающегося генератора опережающих импульсов; на Фиг,2 - диаграмма движения объектов по трассе; на Фиг, 3 - временная диаграмма работы самонастраивающегося генератора опережающих импульсов.Самонастраивающийся генератор опере 20 жающих импульсов содержит четыре датчика 1-4 импульсов, три Формирователя 5-7 строба, перестраиваемый генератор 8 тактовых импульсов, задающий генератор 9 импульсов, два формирователя 10 и 11 импульсов, два Р-триггера 12 и 13, три КЯ-триггера 14-16, два элемента НЕ 17 и 18, семь элементов И-НЕ 19-25, пять элементов И 26-30, три реверсивных счетчика 31-33, делитель 34 частоты, цифровой компаратор 35, блок 36 задания кода, шину "Сброс" и выходную шину.Выходы датчиков 1 и 2 импульсов соединены с первым и вторым входами35 формирователя 5 строба, выход которого через формирователь 10 импульсов подклюцен к Я-входу ЙЯ-триггера 14 и напрямую к Р-входу Р-триггера 13, тактовый вход которого соединен с40 выходом перестраиваемого генератора 8 тактовых импульсов и с первым входом элемента И-НЕ 20, второй вход которого подключен к прямому выходу Р-триггера 13, а выход соединен суммирующим входом реверсивного счетчика 31, информационные выходы которого подключены к первой группе информационных входов цифрового компаратора 35 вторая группа информа50 ционных входов которого соединена с информационными выходами блока 36 задания кода.Выход цифрового компаратора 35 серез Формирователь 11 импульсов55 подклюцен к выходной шине самонастраивающегося генератора опережающих импульсов и напрямую к гервому входу элемента И 27, второй вход которого соединен с шиной "Сброс", а выход - через элемент НЕ 17 подклюцен к входу обнуления счетчика 31 и напрямую к К-входу КЯ-триггера 14.Выход задающего генератора 9 импульсов соединен с тактовым входом Р-триггера 12, прямой выход которого подключен к первому входу элемента И 26, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 19.Первые входы Формиоователей 6 и 7 строба соединены соответственно с выходами датчиков 1 и 2 импульсов, а вторые входы подключены к выходам датчиков 3 и 4 иМпульсов соответственно. Выход Формирователя 6 строба соединен с первым входом элемента И-НЕ 21, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного сцетчика 32 и К-входу КЯ-триггера, 16, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И 29, вто" рой вход которого подключен к прямому выходу Р-триггера 12, а выход соединен с входом разрешения цифрового компаратора 35 и первым входом элемента И-НЕ 23, второй вход которого подключен к выходу элемента И 26, а выход соединен с первым входом элемента И 30, выход которого подключен к входу вычитания реверсивного счетцика 31, а второй вход соединен с выходом элемента И-НЕ 19, второй вход которого подключен к выходу формирователя 7 строба, к второму входу элемента И-НЕ 25, К-входу КЯ-триггера 15, к входу элемента И-НЕ 18, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 24, второй вход которого подключен к выходу элемента И 26, а выход соединен с выходомделителя 34 частоты, выход которого подключен к выцитающему входу реверсивного счетчика 33, вход суммирования которого соединен с выходом элемента И-НЕ 22, первый вход которого подключен к первому входу элемента И=НЕ 25, второму входу элемента И-НЕ 21 и к выходу перестраиваемого генератора 8 тактовых импульсов, а второй вход соединен с прямым выходом КЯ-триггера 15, Я в вх которого подключен к выходу реверсивного счетчика 32, вход выцитания ко 1 рогс единен с выходом элемента И-.Н 2:, петий35 Гг 1- )1 так как число импульсов, подсцитываемое за интервал т, должно быть равночислу импульсов, йодсцитываемых заинтервал Т при равномерной скорости50движения,При равнозамедленной скорости движения объекта отношение частот осттается таким же, а количество импульсов в интервале Тр корректируе"тся (увеличивается) автоматицески,Для работы самонастраивающегосягенератора опережающих иипульсоа при вход которого подключен к Р-входуР-триггера 12 и инверсному выходуР-триггера 13.Выход элемента И 27 соединен свторым входом элемента И 28, выходкоторого подклюцен к Б-входу триггера 16, а первый вход соединен,с выходом реверсивного счетчика 33,вход обнуления которого подключен квходам обнуления реверсивных счет,чиков 31 и 32 и делителя 31 частоты.Выход задающего генератора 9 импульсов подключен к второму входу 15элемента И 26, а прямой выход ВБ-триггера 1 ч соединен с Е-входом Р-триггера 12,Для Формирования опережающего импульса, фиксирующего момент нахождения движущегося объекта на заданном расстоянии относительно задан- -ной точки (мишени) самонастраивающийся генератор опережающих импульсов содержит четыре 1-1 датчика, фиксирующих моменты прохождения объектом заданных фиксированныхтоцектрассы,При этом не требуется знание скорости движения объекта 30Величина опережения задается припомощи блока задания кода.Изменение положения мишени учиты"вается путем изменения цастоты перестраиваемого генератора тактовыхимпульсов.В зависимости от масштаба единицизмерения интервала сод(мкс, мс1 с), выбирается частота Г импуль"сов задающего генератора (ИГц, КГцр 40,Гц).Частота Г импульсов перестраиваемого генератора определяется какисследовании объектов, движущихся с постоянной скоростью, необходимо формирование не менее двух синхронизирующих сигналов, Фиксирующих моменты прохождения объекта мимо известных реперных точек трассы.При этом скорость движения объекта определяется как= 1,/т где 1 - расстояние между датчиками1 и 2, Формирующими синхронизирующие сигналы,Т - интервал времени между мо(ментами поступления этихсигналов,ч - скорость движения объекта.Если скорость объекта постоянна, то интервал времени Т между моментом поступления второго синхроимпульса с второго датчика и моментом достижения объектом мишени определяется как Т = 1/т,(1)г,Для формирования опережающих импульсов при исследовании объектов,движущихся как с постоянной, так иравнозамедленной скоростью необходимо использование четырех датчиков,регистрирующих положение объекта придвижении по трассе (фиг.2).На фиг. 2 приведена диаграммадвижения объекта по трассе,где обоз-начено 1 4 - датчики, регистрирующиеположение объекта при движении потрассе, 1 - расстояние между датчиками 1 и 2, 1 - расстояние междудатчиками 2 и мйшенью А, Ь - расстяяние между датчиками 1, 3 и 2,45 где 1 - расстояние от второго датци 2ка до мишени.Для определения возможности Фиксации положения объекта на участке трассы от второго датцика до мишени при определении временных интервалов путем .подсчета цисла им" пульсов эталонной частоты Г на интервале Т и 2 на интервале Тр отношение эталонных частот определяется из равенства количества подсчитанных импульсов на обоих интерва- лах71700533На выходах датчиков Формируются выходные сигналы в моменты прохождения объекта мимо датчиков (Фиг,3.1).1 спользование сигналов с выходов датчиков позволяет сформировать три строба фиксирующих временные интервалы прохождения объекта между 1 и 2 (строб 1), 1 и 3 (строб 2) и 2 и 4 (строб 3) датчиками (фиг. 3.2, 33, 3 .4) .В случае, когда скорость объекта р)вномерно уменьшается, время прохОждения телом интервала 1, равное длительности Т. первого строба, определяется из зависимостис + сп(2)2 )где иЬ то с,= с, +(тт) Ьс илии величина Т с учетом с, и с, определяется как так как1 аПЬ ф 11 тп1 с = -1 п и п = 1 пр то 20 с учетом (4) и (7) Для формирования алгоритмов работы генератора (11) преобразуем как+ Ьт - с,),Таким образом, время прохожденияобъектом участка 1 р при равнозамедленной скорости определяется зависи.мостью (13), где 1 - величина, опре"деляющая выбор частоты импульсовперестраиваемого генератора тактовых импульсов,Зависимость (13) реализуется Функциональной схемой самонастраивающегося генератора опережающих импульсов, приведенной на Фиг.1,Самонастраивающийся генератор опережающих импульсов работает следующимобразом,ак как с, =с,+иЬсколичество участковдлительности Ь наинтервале 1,время прохождения объектом первого участкаЬ на интервале 1,равное длительностистроба .1,время прохождения объектом последнего участка Ь на интервале 1+(п) Ьс, (3) где Г - увеличение времени прохождения каждого последующегоинтервалаПри этом, с учетом велицины иТ,= пс, + п Дс, (4)Время прохождения объектом расстояО ний 1 между датчиком 2 и мишенью определяется как+ с рТя - 2 тпр (5) где т - колицество участков длительностью Ь на интервале1,с - время прохождения объектомпервого участка Ь на интервале 1 р, равное длительности строба 3;время прохождения теломйпоследнего участка Ь наинтервале 1,с + пас+(тт) Ь с(10) т - 1,Т, + (с с,)1, (11) т= кт+ "к(с,- с,) + Для Формирования опережающео импульса в генераторе используются задающий генератор 9 тактовых импульсов с цастотой Г (Фиг.3.5) для формирования интервала Т и перестраиваемый генератор Р тактовых импульсов с частотой Е = И (фиг.3.6),9 17005По импульсу "Сброс" все элементысамонастраивающегося генератора опережающих импульсов устанавливаются висходное нулевое состояние,На Формирователи 5-7 стробов поступает последовательность сигналов(фиг.3.1) с выходов датчиков 1-4,По этим импульсам на выходах формирователей 5-7 формируются стробы1-3 (фиг,3.2 3.3 и 3,4),С выхода Формирователя 5 стробастроб 1 поступает на информационныйР-вход Р-триггера 13, на прямом выходе которого формируется строб 1,синхронизированный импульсами частотой Г, поступающими на его тактовый вход с выхода перестраиваемогогенератора 8 тактовых импульсов.Импульсы с Выхода перестраивае 20мого генератора 8 тактовых импуль,сов через элемент И-НЕ 20, отпертыйединичным уровнем сигнала с прямоговыхода Р-триггера 13, поступают насуммирующий вход реверсивного счетчика 31 (Фиг.3.7), в котором фиксируется код, эквивалентный длительности строба 1,По заднему фронту импульса на выходе формирователя 5 строба Формирователем 10 формируется импульс, пе"реключающий КЯ-триггер 14 в единичное состояние.Единицный уровень с прямого выхода Р-триггера 13 снимает обнуляю 35щий сигнал с К-входа Р.-триггера 12.По окончании строба 1 на инверсном выходе Р-триггера 13 устанавливается единичный уровень, которьй поступает на информационный Р-входР-триггера 12 на прямом выходе которого формируется единицный уровень,передний Фронт которого синхронизирован с импульсами частотой К с за"дающего генератора 9 импульсов.На выходе элемента И 26, отпертого единичным уровнем с прямого выхода Р-триггера 12, Формируется последовательность импульсов, поступающих на входы элементов И-НЕ 19 и 23 . Строб 2 (фиг,3.3) с выхода Формирователя 6 строба поступает на вход элемента И-НЕ 2 1, отпирая его, а на второй вход поступают импульсы с выхода перестраиваемого генератора 8.55 та ктовых импул ьсов цастотой Е . На выходе элемента И-НЕ 21 Формируется последовательность (Фиг.3,8) импульсов, длительность которой соответствует длительности строба 2.Количество импульсов, формируемыхна выходе элемента И-НЕ 21 поступает на суммирующий вход реверсивного сцетцика 32, в котором Фиксируется код, эквивалентный длительностистроба 2Строб 3 (фиг.3,4) с выхода Формирователя 7 строба поступает на входэлемента И-НЕ 19, отпирая его и разрешая на время С, прохождение импульсов частотой Г,На выходе элемента И-НЕ 19 Формируется последовательность импульсов, соответствующая длительностит. строба 3, поступающая черезэлемент И 30, работающий как элементИ.ПИ по нулевому уровню, на вычитающий вход реверсивного сцетцика 31(фиг.3.9).Строб 3 с выхода Формирователястроба поступает на второй вход элемента И-НЕ 25, на третьем входе которого присутствует отпирающий уровень с инверсного выхода Р-триггера13, а на первый вход поступают импульсы частотой й с выхода перестраиваемого генератора 8 тактовых импульсов.На выходе элемента И-НЕ 25 формируется последовательность импульсов,поступающая нэ выцитающий вход реверсивного сцетцика 32, куда за время длительности строба 2 был записанкод, эквивалентный его длительности с.Так как длигельность стробэ 2 приравнозамедленной скорости движенияобъекта всегда меньше длительностистроба 3, то в результате вычитанияреверсивный счетчик 32 до истечениядлительности строба 3 должен обнулиться.В момент обнуления импульс с выхода реверсивного счетчика 32 переключает КЯ-триггер 15 в единичноесостояние и уровнем логической единицы с его прямого выхода отпирается элемент И-НЕ 22 для прохожденияимпульсов частотой Г с выхода перестраиваемого генератора 8 эталонных импульсов на суммирующий входреверсивного счетчика 33.По окончании строба 3 КЯ-триггер15 переключается в нулевое состояние и запрещает поступление импульсов на суммирующий вход реверсив 170053312ного счетчика 33, Количество импульсов, зафиксированных реверсивным счетчиком 33, соответствует разности числа импульсов, зафиксированных за время наличия стробов 3 и 2, что эквивалентно разности временных интервалов ( - ,)(фиг 3,10),При окончании строба 3 на выходе элемента НЕ 18 Формируется единичный уровеньотпирающий элемент И-НЕ 24 для прохождения импульсов с выхода элемента И-НЕ 26 на вход делителя 34 частоты (Фиг,3,11).Коэффициент деления делителя 34 определяется из зависимости 10 15 тп+и2 С выхода делителя 34 импульсы по 20 ступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 33 до его обнуления.. Время вычитания в реверсивном счетчике 32 равно25 в+и 40 При обнулении реверсивного счетчика 33 импульсом с его выхода через отпертый элемент И 28 ЕБ-триггер 16 переключается в единичное состояние.Единичным уровнем с его прямого выхода отпирается элемент И 29, на выходе которого Формируется единичный уровень, поступающий на вход разрешения компаратора 35 и на вход элемента И-НЕ 23.При этом через элемент И-НЕ 23 и И 30 импульсы с выхода задающего генератора 9 тактовых импульсов поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 31 (Фиг.3.12).Процесс вычитания импульсов в реверсивном счетчике 31 длится до мо"45 мента равенства кодов на информационных входах цифрового компаратооа 35 с выходов реверсивного счетчика 31 и блока 36 задания кода.При совпадении кодов на выходе инФормационного. компаратора 35 Формируется выходной импульс, который через Формирователь 11 поступает на вход самонастраивающегося генератора 1 опережающих импульсов и является опережающим импульсом (иг.313)Кроме того, импульс с выхода цифрового компаратора 35 через элемента И 27 и элемент НЕ 17 обнуляет КБтриггер 14, КЯ-триггер 16, реверсивные счетчики 31, 32 и 33 и делитель 34 частоты.Изобретение позволяет Формировать импульс опережения заданной длительности при исследовании объектов, движущихся как с равномерной скоростью, так и с равнозамедленной.формула изобретенияСамонастраивающийся генератор опережающих импульсов, содержащий два датчика импульсов, формирователь строба, перестраиваемый генератор тактовых импульсов, задающий генератор импульсов, два Формирователя импульсов, два Э-триггера, КБ-триггер, элемент НЕ, два элемента И-НЕ, два элемента И, реверсивный счетчик импульсов, цифровой компаратор, блок залания кода, выход- наЯ шина и шина "Сброс" пРичем выходы первого и второго датчиков соединены соответственно с первым и вторым входами первого формирователя строба, выход которого через первый формирователь импульсов подключен к Б-входу первого КБ-триггера и напрямую - к 0-входу первого Л-триггера, тактовый вход которого соединен с выходом перестраиваемого генератора тактовых импульсов и первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к прямому выходу первого П-триггера, а выход соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, информационные выходы которого подключены к первой группе информационных входов цифрового компаратора, вторая группа информационных входов которого соединена с информационными выходами блока задания кода, выход цифрового компаратора через второй формирователь импульсов подключен к выходной шине самонастраивающегося генератора опережающих импульсов и напрямую к первому входу первого элемента И, второй вхол которого соединен с шиной нСброс", а вь 1 ход через первый элемент НЕ подключен к шине "Сброс" первого счетчика и напрямую к К-входу первого ВЯ-триггера, выход задающего генератора импульсов соединен с тактовым входом второго Р-триггера, прямой выход которого подключен к первому входу5 второго элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей, в него дополнительно введены два датчика импульсов, два Формирователя строба, два КЯ-триггера, элемент НЕ, три элемента И, пять элементов И-НЕ, О два реверсивных счетчика, делитель частоты, причем первые входы второго и третьего Формирователей стробов соединены соответственно с выходами первого и второго датчиков импульсов, а вторые входы подключены к выходам третьего и четвертого датчиков импульсов, выход второго фор-мирователя строба соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к суммирующему входу второго реверсивного счетчика и К-входам третьего КЯ- триггера, прямой выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу второго В-триггера, а выход соединен с входом разрешения циФрового компаратора и первым входом шестого эле- ЗО мента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, а выход соединен с первым входом пятого элемента И, выход которого подключен к входу вычитания первого реверсивного счетчика, а второй вход соединен с выходом второго элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу третьего Формирователя строба, к второму входу пя Йюр им того элемента И-НЕ, К-входу второгоКЯ-триггера, к входу второго элемента НЕ, выход которого соединен спервым входом седьмого элементаИ-НЕ, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И,а выход соединен с входом делителячастоты, выход которого подключен квыцитающему входу третьего реверсивного счетчика, вход суммированиякоторого соединен с выходом четвертого элемента И-НЕ, первый вход которого подключен к первому входупятого элемента И-НЕ, второму входутретьего элемента И-НЕ и выходуперестраиваемого генератора тактовыхимпульсов, а второй вход соединен спрямым выходом второго КЯ-триггера,Я-вход которого подключен к выходувторого реверсивного счетчика, входвычитания которого соединен с выхо"дом пятого элемента И-НЕ, третийвход которого подключен к Э-входувторого 0-триггера и инверсномувыходу первого П-триггера, выход первого элемента И соединен с вторымвходом третьего элемента И, выходкоторого подключен к Я-входу третьего КЯ-триггера, а первый вход соединен с выходом третьего счетчика,вход обнуления которого подключенк входам обнуления первого и второго реаерсивных счетчиков и релителя частоты, выход задающегогенератора импульсов подключен квторому входу второго элемента И, апрямой выход первого КЯ-триггера соединен с К-входом второго В-триггера .1700533 Составитель С,ШишкинРедактор М.Микович Техред А.Кравчук КорректорС.Иекма и ГЕНТ СССР роиЗВОдствянн издательский комбинат Патент Г, У%гор .1, ,н, в 1 арина 1( Закэа 116 ВНИИПИ Госу рственного 113035, Тиражомитета по изоосква, Ж, Р Подписноетениям и открьггиокая наб д. 4l