Устройство для измерения пути и линейной скорости объекта

Устройство для измерения пути и линейной скорости объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПУТИ И ЛИНЕЙНОЙ СКОРОСТИ ОБЪЕКТА по авт. св. ff 402803, отличающее с я. тем, что, с целью повышения точности за счет усреднения результатов измерения скорости и исключе- . ния ошибок при обгонах и встречном движении, оно снабжено вторым корреляционным измерителем скорости, аналогичным первому, двумя преобразователями частоты первого и второго каналов , мультивибратором, первым и вторым ключами усреднителя частоты, схемой ИЛИ, ключом усредненной частоты и ключом механического датчика скорости, дополнительной схемой И, схемой НЕ и механическим датчиком скорости, при этом выход схемы совпадения положительного знака скорости первого корреляционного канала подключен к первому входу преобразователя разностной частоты первого канала, а также через первый ключ усреднителя частоты, первый вход схемы ИЛИ, ключ усредненной частоты - к прямому входу счетчика .числа, который через ключ механического датчика скорости подсоединен к выхо ду механического датчика скорости, который соединен с вторыми входами обоих преобразователей разностной частоты, выход преобразователя частоты первого канала подключен к первому входу схемы И и к первому запирающему входу мультивибратора, первый выход которого соединен с коммутирующим входом первого ключа усреднителя частоты, второй выход - с коммутирующим входом второго ключа усреднителя частоты, третий выход - с (Л вторым входом схемы ИЛИ, а выход .преобразователя частоты второго канала соединен с вторым запирающим вхоДО .М мультивибратора и вторым входом ;схемы И, выход которой подключен не ,посредственно к коммутирующему входу ключа усредненной частоты и через схему НЕ - к коммутирующему входу сх ключа механического датчика скоросоэ ти, а выход корреляционного измериОд теля второго канала соединен с пер- , IN9 вым входом второго преобразователя частоты второго канала и через второй ключ усреднителя частоты к третьему входу схемы ИЛИ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

»»»»

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ьй::. я0 t =47.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 402803 (21} 3600785/18-10 (22) 06,06.83 (46) 15.08.84. Бюл. й- 30 (72) В.А.Ржевкин (53) 53 1.77(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 402803, кл. G 01 Р 3/68,,G 01 С 22/02, 1972 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПУТИ И ЛИНЕЙНОЙ СКОРОСТИ ОБЪЕКТА по авт.св. У 402803, о т л и ч а ю щ е" е с я. тем, что, с целью повышения точности за счет усреднения результатов измерения скорости и исключения ошибок при обгонах и встречном движении, оно снабжено вторым корреляционным измерителем скорости, ана" логичным первому, двумя преобразователями частоты первого и второго каналов, мультивибратором, первым и вторым ключами усреднителя частоты, схемой ИЛИ, ключом усредненной частоты и ключом механического датчика скорости, дополнительной схемой

И, схемой НЕ и механическим датчиком скорости, при этом выход схемы совпадения пололснтельного знака скорости первого корреляционного канала подключен к первому входу преобразо.ваFBJIH разностной частоты первого канала, а также через первый ключ

З(51) 5 01 Р 3/68, Ц 01 С 22/02 усреднителя частоты, первый вход схемы ИЛИ, ключ усредненной частоты — к прямому входу счетчика числа, который через ключ механического датчика скорости подсоединен к выхо ду механического датчика скорости, который соединен с вторыми входами обоих преобразователей разностной частоты, выход преобразователя частоты первого канала подключен к первому входу схемы И и к первому запирающему входу мультивибратора, первый выход которого соединен с коммутирующим входом первого ключа усреднителя частоты, второй выход — с коммутирующим входом второго ключа ус- Ц реднителя частоты, третий выход — с вторым входом схемы ИЛИ, а выход .преобразователя частоты второго кана- С ла соединен с вторым запирающим входом мультивибратора и вторым входом

»» ,схемы И выход которой подключен неЭ

IeeoL .посредственно к коммутирующему входу ключа усредненной частоты и через

Ф аб схему HE - к коммутирующему входу O ключа механического датчика скорос- 90 ти, а выход корреляционного измери- Сфф теля второго канала соединен с пер-, ф

„вым входом второго преобразователя фф частоты второго канала и через второй ключ усреднителя частоты к третьему входу схемы ИЛИ.

1 1108

Изобретение относится к измерительной техника и может быть использовано для навигации подвижных объектов.

По основному авт.св. 11 402803 известно устройство для измерения пути и линейной скорости объекта, представляющее собой корреляционный измеритель скорости, содержащее два усилителя-ограничителя, фотоэлектрические датчики, подключенные ко входам двухканального полярного коррелятора, счетчик числа, четыре схемы И, две схемы совпадения разности, два триггера, причем входы первой и третьей схем И подключены к первому, а второй и четвертый — ко второму усилителям-ограничителям, выходы которых соответственно подключены также к первой схеме совпадения разности и

IlepBoMjj Bxogjj триггера H Ko BTopoH схеме совпадения разности и второму входу триггера, выход последнего через укаэанные схемы совпадения разности связан с входами триггера знака, причем первый выход триггера знака связан с первой и второй, а второй — с третьей и четвертой схемами И, выходы первой и четвертой из которых соединены с первым, а выходы второй и третьей — с вторым входом

Зо коррелятора (.1 .

Недостатком устройства является

его низкая точность.

Цель изобретения — повьппение точности измерения скорости и пройденного пути эа счет усреднения результа- З5 тов измерения скорости и исключения ошибок при обгонах и встречном движении.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения скорос40 ти и пройденного пути дополнительно снабжено вторым корреляционным изме-. рителем скорости, аналогичным первому, двумя преобразователя частоты первого и второго каналов,мультивибрато. «45 ром, первым и вторым ключами усреднителя частоты, схемой ИЛИ, ключом усредненной частоты и ключом механического датчика скорости, дополнительной схемой И, схемой НЕ и механическим датчиком скорости, при этом выход схемы совпадения положительного знака скорости первого корреляционного канала подключен к первому входу преобразователя разностной час- тоты первого канала, а также через первый ключ усреднителя частоты, .первый вход схемы ИЛИ, ключ усреднен362 2 ной частоты - к первому входу счетчика числа, который через ключ меха-

I t нического датчика скорости подсоеди,нен с выходу механического датчика скорости, который соединен с вторыми входами обоих преобразователей частоты, выход преобразователя частоты первого канала подключен к первому входу схемы И и к первому запирающему входу мультивибратора, первый вход которого соединен с коммутирующим входом первого ключа усреднителя частоты, второй выход — с коммутирующим входом второго ключа.усреднителя частоты, третий выход - с вторым входом схемы ИЛИ, а выход преобразователя частоты второго канала соединен с вторым запирающим входом мультивибратора и вторым входом схемы И, выход которой подключен непосредственно к коммутирующему входу ключа усредненной частоты и через схему

НŠ— к коммутирующему входу ключа механического датчика скорости, а выход корреляционного измерителя второго канала соединен с первым входом второго преобразователя частоты второго канала и через второй ключ усреднителя частоты с третьим входом схемы ИЛИ.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит усилители-ограничители 1 и 2, коррелятор 3, включающий схемы совпадения 4-6, усредняющую схему 7, регистр сдви1.а 8 и генератор тактовых импульсов 9, схемы И 10-13, триггер 14, схемы совпадения разности 15 и 16, триггер знака 17, а также две схемы совпадения 18 и 19, подключенные ко входам реверсивного счетчика 20 числа, пропорционального пройденному пути.

Элементы 1-18 образуют канал измерения положительного знака скорости.

В устройство дополнительно введены первый 21 и второй 22 ключи усреднителя частоты, схема ИЛИ 23, мультивибратор 24, ключ усредненной частоты 25, механический датчик скорости

26, преобразователи разностной частоты 27 и 28, схема И 29, схема НЕ 30, ключ механического датчика скорости

31 и второй корреляционный канал 32, содержащий элементы 1 -18, аналогичные первому каналу.

Устройство работает следующим образом.

1108362

На усилители-ограничители 1 и 2 поступают сигналы с радио- или фотоэлектрических датчиков Х U (t).

Х U (t - t ) соответственно. На их выходах формируются сигнум-сигналы

= sign Х„, у, = sign Х, и при движении вперед, т.е. положительной скорости у„ через схему И 10, а У через схему И 11 поступают на вход

10 полярного коррелятора 3.

Схема совпадения 4 осуществляет дискретизацию поступающего на него сигнум-сигнала, после чего он преобразуется в пачку импульсов, которая продвигается через регистр сдвига 8 токтовыми импульсами. Время задержки равно произведению периода следования тактовых импульсов на число ячеек .регистра = Т h . На схему сов9 20 падений 5 поступает задержанный регистром сигнал М, и снгнум-сигнал

Ясли время задержки равно времени транспортного запаздывания, то сигналы совпадают по времени.

Для повышения точности измерения использована дифференциальная схема коррелятора, образованного схемами совпадений 5 и 6. Усредняющая схема

7 вырабатывает сигнал который управ30 ляет частотой генератора тактовых импульсов 9. Так как величина транспортного запаздывания сигналов однозначно связана со скоростью движения, аналогом скорости является частота следования тактовых импульсов.

Особенностью схемы данного устройства является то, что она измеряет и отрицательные скорости, т.е. при движении объекта назад, когда

Х - 0 (t - г), X, — u (a). Для этой цели между выходами усилителейограничителей 1 и 2 и входами коррелятора включены четыре схемы И 10—

13. Они коммутируют цепи так, что опережающий сигнал И (1) всегда поступает на регистр сдвига, где и задерживается по времени. Указанные схемы управляются элементами 14 - 17.

Триггер 14 опрокидывается передними фронтами сигнум-сигналов, поступаю" щих с усилителей-ограничителей 1 и

2, и на своем выходе формирует импульс. разности сигнум-сигналов. При положительной скорости этот сигнал имеет вид: SS

Sign U(1 эigь 0 (4- v) =экаяn U(C) а при отрицательной, э1 п 0(t-Ц-sign U (4) = sign Q(- ) Разностный сигнал поступает на схемы совпадения разности 15 и 16.

При положитсльной скорости происходит совпадение первого сигнум-сигнала с разностным в схеме 15. На первый вход триггера знака 17 поступает сигнал, а выходное напряжение, снимаемое с первого выхода, открывает схемы И 10 и 1!. При отрицательной скорости, т.е. движении назад, происходит совпадение второго снгнум сигнала с разностным в схеме 16, на второй вход триггера 17 подается сигнал, в результате чего он опрокидывается. Напряжение, снимаемое с его второго выхода, открывает схемы

И 12 и 13.

Одновременно триггер знака 17 управляет схемами совпадений 18 и 19.

Схема 19 совпадений отрицательного знака скорости 19 подключает генератор тактовых импульсов к реверсивному входу счетчика 20, интегрирующему скорость. Схема совпадения положительного знака скорости 18 подключает этот генератор тактовых импульсов ко входу первого ключа 21 усреднения частоты. Для повышения точности измерения скорости и пройденного пути в устройство введен второй корреляционный измеритель скорости 32. В его состав входят элементы 1 — 18

1 f аналогичные 1 — 18 в первом канале.

Измерители вместе с датчиками сигналов устанавливаются с левого и право.

ro борта подвижного объекта по отдельности. Повышение точности обеспечивается за счет усреднения результатов измерения двух независимых корреляционных каналов. С этой целью сигнал с генератора тактовой частоты второго канала подается на второй ключ 22 усреднителя частоты. Ключи открываются поочередно прямоугольными импульсами мультивибратора 24. В результате на общем выходе схемы ИЛИ, к которой подключены ключи 21 и 22, образуется сигнал со средней частотой повторения импульсов

Ц

1 где 1„ и f 2 — частоты повторений импульсов на выходе первого и второго каналов измерения скорости соответственно. Через схему ИЛИ 23 и нормально открытый ключ усредненной час" тоты 25 сигнал поступает на прямой вход реверсивного счетчика импульсов

1108362

20, который накапливает импульсы средней частоты

При обгоне попутных транспортных средств изменяется относительная 5 скорость и тактовая частота измерителя скорости 32, установленного с правого борта. В этом члучае для измерения скорости используется тактовая частота измерителя скорости пер вого канала 1-18, установленного с левого борта. С этой целью от механического датчика скорости 26 подается сигнал на входы преобразователей частоты 27 н 28. Он представ- 15 ляет собой последовательность импульсов, следующих с частотой близкой к тактовой частоте корреляционных каналов. Преобразователь частоты второго канала 27 вырабатыва-20. ет управляющий сигнал, пропорциональный разностной частоте О „ = f

Этот сигнал прерывает колебам ния мультивибратора 24 и устанавливает его в состояние, при котором от° крыт ключ 21 усреднителя частоты. В результате к прямому входу накопительного счетчика подключается левый

rto ходу движения корреляционный канал измерения скорости. 30

При встречном движении изменяется относительная скорость и тактовая частота в первом корреляционном канале. На выходе .преобразователя частоты первого канала 28 формируется управляющий сигнал. Он прерывает колебания автогенератора и устанавливает его в состояние, при котором открыт второй ключ 22 усреднителя частоты.

Тактовые импульсы с генератора тактовой частоты 18 второго канала 32 через ключ схемы ИЛИ усредненной частоты 25 поступают на прямой вход накопительного счетчика 20.

При одновременном обгоне и встречном движении счисление пройденного пути производится с помощью механического датчика скорости 26. Управляющие сигналы формируются на выходах преобразователей частоты 27 и 28.

Они поступают на входы схемы И 29.

Сигналом совпадения закрывается ключ ,усредненной частоты 25, а инвертированным сигналом с помощью схемы

НЕ 30 открывается ключ 31 механического датчика скорости. В результате механический датчик скорости через

„ключ 31 подключается к прямому входу счетчика 20.

Предложенный корреляционный измеритель пути и линейной скорости позволяет повысить точность по сравнению с механическими датчиками скорости в 5 раэ.

1108362 щщИЩ1 Заказ 5856/31, Тираж 823 Подписное фзцщад ggg "Пуищт", г. Ужгород, ул.Проектная,4