Устройство для измерения расстояния

Устройство для измерения расстояния

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, касается электронных шагомеров для определения расстояния, пройденного по среднепересеченной местности, и используется в спорте и медицине. Устройство содержит датчик 1 шага формирователь 2 импульсов датчика шага, генератор 3 импульсов, элемент И 4, двоичный умножитель 5,

СОЮЗ СОВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

-сЯ)4С 0 22 0

В .Р1 О 1()3 И..Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,(21) 3729744/24-10 (22) 19.04.84 (46) 23.03.86. Бюл. 9 11 (72) В.П.Кучеренко (53) 528.514 (088.8) (56) Патент США Ф 4371945, кл. G 01 С 22/00, 01.03.83.

Патент Великобритании 11 1602910 кл. G 01 С 22/00, 18 ° 1,1. 81. (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, касается электронных шагомеров для определения расстояния, пройденного по среднепересеченной местности, и используется в спорте и медицине.

Устройство содержит датчик 1 шага, формирователь 2 импульсов датчика шага, генератор 3 импульсов, элемент И 4, двоичный умножитель 5, двоичный счетчик 6, десятичный счетчик 7, цифровой индикатор 8 и блок

9 ввода масштабного коэффициента.

При движении на местности срабатывает датчик 1 шага, на выходе формирователя.2 импульсов датчика шага появляется сигнал высокого уровня, который разрешает прохождение через элемент И 4 импульсов генератора 3 на вход двоичного умножителя 5, на выходе которого формируются на каж1219922 дом шаге пачки импульсов, с числом импульсов в каждой пачке, пропорциональным средней длине перемещения.

Эти импульсы суммируются в двоичном счетчике 6 и в момент его переполнения поступают на счетный вход десятичного счетчика 7. Контроль пройденного расстояния в метрах осуществляется по цифровому индикатору 8. 3 з. и. ф -лы.

4 ил.

Блок 9 ввода масштабного коэффициента (фиг.3) содержите -триггеры

16 и 17, элементы И-HE 18-20, элемент И 2 1, двоичный счетчик 22, восьмиканальные мультиплексоры 23 и 24 и десятичный счетчик 25.

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, в частности к электронным шагомерам, предназначено дпя определения пройденного пользователем расстояния 5 ,по среднепересеченной местности и может быть использовано в спорте и медицине.

Цель изобретения — расширение

1О функциональных возможностей и повышение эксплуатационных возможностей.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для измерения рас1 стояния; на фиг. 2 — структурная

jcxeMa формирователя импульсов датчика шага на фиг. 3 — структурная схема блока ввода масштабного коэффициента на фиг. 4 — структурная схема двоичного умножителя.

Устройство для измерения расстояния (фиг. 1) содержит датчик 1 шага, выполненный, например, в виде электромагнитного герконового датчика, формирователь, 2 импульсов датчика шага, генератор 3 импульсов, элемент

И 4, двоичный умножитель 5, двоичный счетчик 6, десятичный счетчик 7, цифровой индикатор 8 и блок 9 ввода масштабного коэффициента.

Формирователь 2 импульсов датчика шага (фиг.2) содержит З вЂ тригге

10 и 11, двоичный счетчик 12, эле1менты НЕ 13 и 14 и элемент И-НЕ 15.

Двоичный умножитель 5 (фиг.4) содержит двоичный счетчик 26, восьмиканальные мультиплексоры 27 и 28, элементы И 29 и 30 и элемент HE 31.

Выход датчика 1 шага подключен к входу формирователя 2 импульсов. Выход генератора 3 импульсов подключен к первому входу элемента И 4, второй вход которого подключен к выходу формирователя 2 импульсов.

Выход элемента И 4 подключен к первому (число-импульсному) входу двоичного умножителя 5, выход которого подключен к счетному входу двоичного счетчика 6. Выход переполнения двоичного счетчика 6 подключен к счетному входу десятичного счетчика 7.

Выходы разрядов десятичного счетчика

7 подключены к первой группе входов цифрового индикатора 8, вторая группа входов которого подключена к группе выходов десятичных разрядов блока 9 ввода масштабного коэффициента. Другая группа выходов — двоичных разрядов блока 9 подключена к вторым входам двоичного умножителя 5.

Тактовые входыП -триггеров 10 и

11 и двоичного счетчика 12 соединены между собой и подключены к одной из выходных шин генератора 1 импульсов (на фиг. 1 эта связь не показана). ИнформационныйЭ вЂ вх триггера

11 соединен с выходом элемента НЕ 13, вход которого является входом формирователя 2 импульсов и подключен к выходу датчика 1 шага. Вход элемента

НЕ 14 подключен к выходу одного из разрядов двоичного счетчика 12, а

I ,выход — к входам блокировки счета счетчика 12 и входу обнуления Э-триг гера 11. Выход L3-триггера 11 подключен к входу обнуления З-триггера 10 информационный З-вход которого подключен к выходу элемента И 15, а выход — к входу обнуления двоичного счетчика 12 и первому входу элемента И 14 и входу элемента И 4 устройства. Второй вход элемента И 15

I подключен к выходу элемента НЕ 13. с

Счетный вход двоичного счетчика

26 подключен к выходу элемента .И 4 устройства, а выходы — к соответствующим адресным входам восьмнканальных мультиплексоров 27 и 28 и к одному из входов элемента И 30, выполняющего в блоке функции одноканального мультиплексора. Выход первого мультиплексора 27 подключен к входу элемента И 29. Другой вход элемента И 29 подключен к выходу элемента НЕ 31, вход которого подключен к число-импульсному входу двоичного умножителя 5. Выход элемента И 29 является выходом двоичного умножнтеля. Информационные входы мультиплексоров соединены между собой соответствующим образом по известной схеме и подключены к соответствующим разрядам двоичного . счетчика 22 блока 9 ввода масштабного коэффициента.

Информационные D-входы триггеров 16 и 17 подключены к шинам управления "М" — "Медленный ввод" и "Б" — "Быстрый ввод", которые .через ключи соединяются с источниками формирования логической единицы (на фиг.3 источники и ключи не показаны). Первый вход элемента

И-НЕ 18 соединен с шиной генератора, на которой присутствует частота 1

:обеспечивающая медленную скорость

1ввода информации, и со стробирующими входами З-триггеров 16 и .17.

Первый вход элемента И-НЕ 19 соединен с шиной генератора, на которой присутствует частота 1, обеспечивающая сравнительно высокую скорость ввода информации. Обе скорости ввода (частоты -1, и 1 )- выбираются такими, чтобы пользователь при вводе масштабного коэффициента, численно равного длине его шага, мог визуально контролировать по цифровому индикатору 8 вводимую ин формацию. Вторые входы элементов (И-НЕ 18 и 19 подключены к выходам

2-триггеров 16 и 17 соответственно, 1219922 4 а выходы — к входам элемента И-НЕ20, Выход этого элемента соединен с первым входом элемента И 2 1 и счетным входом двоичного счетчика 22.

Выходы разрядов двоичного счетчика .22 подключены к соответствующим адресным входам 8-канальных мультиплексоров 23 и 24, причем старший

7-й разряд двоичного счетчика 22 под10 ключен непосредственно к первому информационному входу мультиплексора

24. Выход мультиплексора 24 подключен к первому информационному входу мультиплексора 23, выход которого подключен к второму входу элемента

И 2 1 ° Остальные информационные входы мультиплексоров 23 и 24 соединены между собой соответствующим образом и подключены к источникам формироваZp ния уровней логического нуля и единицы. Двоичный счетчик 22, мульти. плексоры 23 и 24 и элемент И 21 при указанных связях образуют 7-разрядный двоичный умножитель, выполняющий

25 в блоке 9 функции масштабирующего преобразователя кодов. Кодом управления такого двоичного умножителяпреобразователя является двоичный

Ф код 1100011 . Младший разряд кода

1 поступает на первый информационный вход мультиплексора 24 непосредственно с выходов 7-го разряда двоичного счетчика. В результате на 127 входных импульсов, поступающих на

35 счетный вход двоичного счетчика 22

Ф на выходе элемента И 21 формируется

99 выходных импульсов, которые поступают на счетный вход десятичного счетчика 25. R -входы счетчиков 22 и

25 соединены между собой и подключе-. ны к шине "Установка нуля". Вьасоды разрядов двоичного счетчика 22 образуют первую группу выходов блока 9, которая подключена к соответствующим входам двоичного умножителя 5, а выходы разрядов десятичного счетчика

25 образуют вторую группу выходов блока 9, которая подключена к соответствующим входам цифрового индика50 тора 8, что позволяет в момент ввода или коррекции масштабнбго коэффициента (средней длины шага пользователя) контролировать вводимую информацию по цифровому табло.

55 Формирователь 2 импульсов датчика 1 шага выполнен по схеме формирования импульса калиброванной длительности с защитой от дребезга кон5 1219 тактной группы геркона. Длительность формируемого временного интервала определяется входной частотой 1, поступающей с одной из шин генератора импульсов, и объемом двоичного счетчика 12. 3 -триггеры 10 и 11 выполняют функции элементов защиты от дребезга контактов датчика и синхронизации. При появлении на входе элемента НЕ 13 сигнала высокого уровня 10 (логическая единица), поступающего с выхода датчика 1 шага, по переднему фронту импульса частоты 1 срабатывает З -триггер 10, работакиций совместно с элементом И-НЕ 15 в режиме

"Защелка", разрешая работу двоичному счетчику 12. В момент переполнения двоичного счетчика 12 íà его выходе формируется сигнал, который через элемент НЕ 14 блокирует рабо- 20 ту двоичного счетчика 12 и разрешает 2-триггеру 11 обработку сигнала окончания формирования временного интервала калиброванной длительности. При этом, если на входе форми- 25 рователя 2 сигнал датчика 1 шага еще присутствует, то триггер 11 сигнала окончания формируемого интервала не отрабатывает, а ожидает устойчивого уровня логического нуля.

При появлении на входе формирователя 2 сигнала логического нуля, срабатывает Э-триггер 11, который приводит формирователь 2 в исходное состояние. Практическое время формирования длительности импульса формирователя 2 составляет 0,2-0,3 с и определяется техническими возможностями датчика 1 шага, в частнос- . ти его инерционностью. - 40

Перед началом работы устройства пользователю необходимо с помощью блока 9 ввестиов устройство значение средней длины своего шага. Для этого, обнулив счетчики 22 и 25, включени- 45 ем соответствующих ключей шин "М" и "Б" в счетчики 22 и 25 записывается двоичный й„,„ и десятичный й„„,о коды s соотношении

Таким образом, при вводе масштабного коэффициента (средней длины шага) информация контролируется пользователем в десятичной системе 55 счисления, а ее двоичный промасштабированный эквивалент вводится в, устройство автоматически.

922 6

Работа двоичных умножителей устройства основана на принципах мультиплексирования логических состоя ний разрядов 7-разрядного кода управления. Поскольку техническое решение двоичного умножителя блока

9 аналогично двоичному умножителю

5, то их работу,рассмотрим на примере работы двоичного умножителя 5.

При поступлении на счетный вход двоичного умножителя 5 число-импульсного потока частоты f, изменяются состояния разрядов счетчика 26 и, следовательно, адреса коммутируемых каналов мультиплексоров 27, 28 и 30.

При этом на каждый входной импульс на выходе мультиплексора 27 появляется отклик-уровень логической единицы или нуля кода управления умножителем, присутствующего на информационных входах мультиплексоров, в последовательности, определяемой закономерностью формирования выходного число-импульсного потока при умножении входной частоты на двоичный параллельный код. Задержанные элементом НЕ 31 импульсы входной частоты 1О, совпадающие с уровнями ло— гических единиц, присутствующих на втором входе элемента И 29, проходят на выход умножителя. В результате на выходе элемента И 29 присутствует импульсный поток, средняя частота следования импульсов которого про— порциональна двоичному коду управления.

Устройство для измерения расстояния работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчики 6 и 7 обнулены, а на управляющих входах двоичного умножителя присутствует параллельный двоичный код, пропорциональный значению средней длины шага пользователя, введенного в устройство с помощью блока 9 ввода масштабного коэффициента. При движении на местности срабатывает датчик

1 шага, при этом на выходе формиро-. вателя 2 импульсов появляется сигнал высокого уровня, который разрешает прохождение через элемент И 4 импульсов генератора 3 на вход двоичного умножителя. Число импульсов генератора 3 при заданной длительности формирования разрешающего сигнала формирователя 2 импульсов должно быть равно числу импульсов заполнения

7-разрядного двоичного счетчика 26

7 1 умножителя или кратно ему как 2, t = O, 1,2,...,k 1 — число кратности (в этом случае объем 7-разрядного. счетчика 6 устройства должен быть также увеличен с кратностью 2 ).

В результате умножения входной частоты 1, на параллельный двоичный код длины шага пользователя на выхо- де умножителя 5 формируются на каждом шаге пачки импульсов с числом импульсов в каждой пачке, пропорциональным средней длине перемещения.

Эти импульсы суммируются в двоичном счетчике 6 и в момент его переполнения поступают на счетный вход десятичного счетчика 7. Контроль пройденного расстояния в метрах осуществляется по цифровому индикатору 8. Кроме того, объем счетчика 6 выбран таким образом, что сигнал переполнения на его выходе соответствует накоплению перемещения пользователя .в 1м.

В случае, когда пользователю достаточно знать только количество пройденных им шагов, а не метров, то в блоке 9 ввода масштабного коэффициента принудительно или путем включения шин управления "М" и "Б" устанавливается число 99.

Таким образом, предложенное устройство решает задачу подсчета числа шагов и может решать задачу измерения пройденного расстояния пользователем при движении его по равнинной или среднепересеченной местности.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения расстояния, содержащее датчик шага, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, десятичный счетчик, выходы разрядов которого соединены с первыми входами цифрового индикатора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения информационных возможностей и повышения эксплуатационных возможностей, в него введены блок ввода масштабного коэффициента, двоичный умножитель, двоичный счетчик, генератор импульсов и элемент И, причем первый вход элемента И соединен с выходом генератора импульсов, второй вход его соединен с выходом формирователя импульсов, а выход — с первым входом двоичного умножителя, вторые

219922 8 входы которого соединены с первой ,. группой выходов блока ввода масштабного коэффициента, а выход — со счетным входом двоичного счетчика, выход переполнения которого соединен со счетным входом десятичного счетчика, вторая группа выходов блока ввода масштабного коэффициента соединена с вторыми входами,цифро1О ного индикатора.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что формирователь импульсов выполнен в виде двух -триггеров, двух элементов

15 НЕ, двоичного счетчика и элемента

И-НЕ, причем стробирующие входы

Э-триггеров и счетный вход двоичного счетчика соединены между собой и с первой выходной шиной генерато20 ра импульсов, информационныйЭ-вход первого триггера соединен с выходом элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с информационным >-входом второго триггера и с выходом

25 первого элемента НЕ, вход которого является входом формирователя, вто- рой вход элемента И-НЕ соединен с входом обнуления двоичного счетчика, выходом первого З -триггера и выходной шиной формирователя, выход двоичного счетчика через второй элемент НЕ соединен с выходом блокировки работы двоичного счетчика и выходом обнуления второго З-триггера, выход которого соединен с выходом ,,обнуления первого З--триггера. фФ," ..1

Э. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок ввода . масштабного коэффициента выполнен в .

4О виде З -триггера, трех элементов

1 I

И-НЕ, элемента И, двоичного счетчика, десятичного счетчика и двух восьмиканальных мультиплексоров, причем входы стробирования >-триггеров со45 единены с первым входом первого эле- мента И-НЕ и выходной шиной генера- тора импульсов, информационный

D-вход первого триггера соединен с первой шиной управления, выход - с вторым входом первого элемента -HE первый вход второго элемента -HE соединен с выходной шиной генератора импульсов, второй вход — с.выходом второго -триггера, информационный

55 вход которого соединен с второй шиной управления, выходы первого и второго элементов И-НЕ соединены с первым и вторым входами третьего

9 12 элемента И-НЕ, выход которого соеди- нен со счетными входами двоичного счетчика и первыми входами элемента

И, второй вход. которого соединен с выходом первого восьмиканального мультиплексора, а выход — со счетным входом десятичного счетчика, выходы разрядов двоичного счетчика соединены с адресными входами перво,го и второго мультиплексоров, первым информационным входом второго мультиплексора и первой группой выходов блока ввода масштабных коэффициентов, выход второго мультиплексора соединен с первым информационным входом. первого мультиплексора, второй, третий, четвертый, шестой, седьмой и восьмой информационные входы которого соединены с пятым информационным входом второго мультиплексора и с шиной формирования логической единицы, а остальные информационные входы мультиплексоров соединены между собой и с шиной формирования логического нуля, входы обнуления счетчиков соединены между собой и с шиной установки нуля, а выходы десятичного счетчика соединены с второй группой выхо—

19922 дов блока ввода масштабных коэффициентов.

4. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что двоичный

5 умножитель выполнен в виде двоично,го счетчика, двух восьмиканальных мультиплексоров, двух элементов И и элемента НЕ, причем счетный вход двоичного счетчика соединен с вхо10 дом элемента НЕ и с входом двоичного умножителя, выход элемента НЕ соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого мультиплексора, а

15 выход является выходом двоичного умножителя,,адресные входы мультиплексоров и первый вход второго элемента И соединены с соответствующими входами разрядов двоичного счетчика, 20 выход второго мультиплексора соединен с первым информационным входом первого мультиплексора, а остальные информационные входы мультиплексоров соединены между собой, с вторым

25 входом второго элемента И и с шиной управления двоичным умножителем, а выход второго элемента И соединен ! с первым информационным входом второго мультиплексора.

1219922

4ьа9

ВНИИПИ Заказ 1315/50 Тираж 670 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4