Устройство для контроля работы транспортных средств

 

УСТРОЙСТВО Д)1Я КОНТРОЛЯ РАБОТЫ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, содержащее датчик, выход которюго соединен с входом первого усилителя, коммутатор, полосовой фильтр, второй усилитель, выход которого подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первыми входами вычислительного блока и блока управления , к второму входу которого подключенвыход генератора импульсов , первый, второй и третий выходы блока управления соединены соответственно с вторыми входами второго усилителя и аналого-цифрового преобразователя и через программный блок .с вторым входом вычислительного блока , выход которого подключен к входу блока индикации, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения устройства , в него введен блок аналоговой памяти, вьсход которого соединен с первым входом коммутатора, выход которого через полосовой фильтр подключен к .первому входу второго усилителя, выход первого уси лителя соединен с вторым входом коммутатора и с первым входом блока аналоговой памяти, к второму входу которого подключен четвертый выход блока управления.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЯИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ЗЮП 6 07 С 5/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ (21) 3439823/18-24 (22) 14 ° 05.82 (46) 30.09.83..Бюл. Р 36 (72) С.Н. Демиденко, В.E. Куконин, В.И. Петько,и П.М. Чеголин (71) Институт технической кибернетики AH Белорусской CCP (53) 681.178(088.8) (56) 1. Анторское свидетельство СССР

М 615516, кл. G 07 С 5/10, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

У 796880, кл. G 07 С 5/08,. 1979 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

РАБОТЫ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, содер жащее датчик, выход которого соединен с входом первого усилителя, коммутатор, полосовой фильтр, второй усилитель, выход которого подключен к первому входу аналого-цифроного преобразователя, выход которого соединен с первыми входами вычислительного блока и блока управ„„SU„„4 А ления, к второму входу которого подключен выход генератора импульсов, первый, второй и третий выходы блока управления соединены соответственно с вторыми входами второго усилителя и аналого-цифрового преобразователя и через программный блок ,с вторым входом вычислительного блока, выход которого подключен к входу блока индикации, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения устройства, в него введен блок аналоговой памяти, выход которого соединен с первым нходом коммутатора, выход которого через полосоной фильтр подключен к .первому входу Pg второго усилителя, выход первого усилителя соединен с вторым входом коммутатора и с первым входом блока аналоговой памяти, к второму входу которого подключен четвертый, выход блока управления.

1045240

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь. эовано для экспресс-анализа и регистрации процессов, протекающих н узлах и деталях транспортного средства но время дорожных или стендовых испытаний или лабораторных исследований.

Известны бортовые устройства для, контроля и регистрации показателей работы трансйортных средств, позволяющие измерять дисперсию случайного процесса в пяти частотных полосах и содержащие датчик, тенэоусилитель, полосовой фильтр, усилитель, блок преобразования, элемент

Й, индикатор, блок формирования и преобразования сигнала времени (1 J, Недостатками укаэанных устройств являются необходимость проведения дополнительных вычислений, невысокая точность и малое бцстродейст вие.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля работы транспортных средств, содержащее датчик, первый усилитель, блок полосовых фильтров, коммутатор, второй усилитель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), микропроцессор (вычислительный блок), блок индикации, генератор импульсов, блок управления и программный блок, причем выход датчика через последовательно соединенные между собой первый усилитель, блок полосовых фильтров, коммутатор и второй усилитель соединен с первым входом

АЦП, выход которого подключен к первым входам микропроцессора и блока управления,, второй вход последнего соединен с выходом генератора импульсов, первый вход блока управления подключен через программный блок к второму входу MHKponpoIJPccopa, выход которого соединен с блоком индикации, третий и четвертый выходы блока управления подключены. соответственно к управляющим входам второго усилителя и АЦП (2 ).

Недостатками известного устройства являются ограниченная точность измерения, вследстние трудности достижения высокой идентичности характеристик аналоговых полосовых фильтров, и значительные аппаратурные затраты.

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его точности путем использования принципа сжатия временного и расширения частотного масштаба анализируемого процесса и применения в устройстве лишь одного частотного канала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля работы транспортных средств, содержащее датчик, выход которого сое10 динен с входом первого усилителя, - коммутатор, полосовой фильтр, второй усилитель., выход которого под:ключей к первому входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первыми входами вычислительного блока и блока упрннления, к второму входу которого подключен выход генератора импульсов, первый, второй и третий выходы блока управления соединены соответственно с вторыми входами второго усилителя и аналого-цифрового преобразователя и через программный блок — с вторым входом вычислительного блока, выход которого подключен к входу блока индикации, введен блок аналоговой памяти, выход которого соединен с перным входом коммутатора, выход которого через полосоной фильтр подключен к перному входу второго усилителя,. выход первого усилителя соединен с вторым входом коммутатора и с г;эрвым входом блока --аналоговой памяти, к нторому входу которого подключен четнертый выход блока управления.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — функциональная схема одно- го из вариантов выполнения блока управления.

Блок-схема содержит датчик 1, первый усилитель 2, блок 3 аналоговой памяти, полосовой фильтр 4, 35 второй усилитель 5, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, вычислительный блок 7, блок 8 индикации, генератор 9 импульсов, блок

10 управления, программный блок 11, 4О коммутатор 12 н данном случае на дна положения.

В качестве вычислительного блока 7 может использоваться одна или несколько соединенных параллельно больших интегральных схем центральных процессорных элементов (ГПЭ) одной из выпускаемых серий интегральных микропроцессорных комплектов.

Характер действий, выполняемых н вычислительном блоке 7 над операндами, задается командной информацией, поступающей иэ программного блока 11..

Программный блок 11 устройства предназначен для хранения и выдачи в определенной последовательности н вычислительный блок 7 микрокоманд обработки данных в соответствии с требуемым алгоритмом обработки.

Щ Среди статистических характеристик исследуемых процессов, оценки которых требуется получить в результате исследований и испытаний транспорт (ых средств, наиболее часто исполь зуются статистические моменты первых

1045240 порядков †. математическое ожидание

m > и дисперсия Б и законы распределения.

Для определения в нескольких частотных диапазонах наиболее сложной иэ них дисперсии, вычисляемой из выражения

„н

>х

" 1= перечень операций, хранимых в блоке 11 и соответственно выполняемых вычислительным блоком 7, следует. возведение в квадрат поступающих отсчетов х„., накопление квадратов в регистрах общего назначения (РОН) микропроцессора, соответствующих анализируемым частотным диапазонам, деление на число отсчетов N, деление на коэффициент тарировки К для получения результата в требуемых единицах с заданной точностью, вывод результатов на индикацию.

Техническая реализация программного блока 11 в общем виде включает в себя два основных узла: постоянное запоминающее устройство с записанным в нем микропрограммным алгоритмом функционирования, выполненное, например, на программируемых пользователем интегральных схемах памяти, и схему формирования адреса, исполненную, например, на элементах средней степени интеграции. . Блок 10 управления предназначен для синхронизации и управления работой и взаимодействием ряда узлов устройства и функционирует по жесткому алгоритму.

Блок 10 управления содержит элемент И 13, переключатель 14, элемент И 15, переключатель 16, дешифратор 17, делитель 18 частоты,,элемент 19 задержки, элемент

И 20, элемент HE 21, элемент И HE

22, счетчик 23.

Устройство работает следующим образом.

При проведении испытательного заезда по мерному участку дороги коммутатор 12 ставится в положение а, а в блоке 3 аналоговой памяти включается режим "Запись". Аналоговый сигнал с датчика 1 через первый усилитель 2 поступает на вход блока 3 аналоговой памяти .и регистрируется в нем в течение времени, определяемого генератором 9 импульсов. Одновременно сигналы с выхода первого усилителя 2 через коммутатор 12 поступают на вход полосового фильтра 4, полоса пропускания которого соответствует наиболее высокочастотному анализируемому диапазону. Отфильтрованная составляющая сигнала подается на вход второго усилителя 5. На втором усилителе 5 блок 10 управления устанавливает наиболее благоприятный коэффициент усиления, при котором напряжение на выходе второго уси-, лителя 5 имеет величину, позволяющую производить его преобразование в аналого-цифровом преобразователе

6 с минимальной погрешностью. Коэффициент усиления второго усилителя 5 выбирается из ряда чисел ряда 2", где и = 0+1, +2, и т.д. Цифровой код с выхода аналого-цифро5

10 других частотных диапазонах. Для этого коммутатор 12 ставится в положение б и по сигналу иэ блока 10 управления блок 3 аналоговой памяти включается в положение

"Воспроизведение". Скорость воспроизведения, задаваемая из блока 10 управления, определяется номером анализируемого частотного диапазона и превышает скорость записи во столько раэ, во сколько средняя геометрическая частота анализируе65 мого диапазона меньше среднегеометвого преобразователя 6 поступает в вычислительный блок 7 и блок 10 управления, Если цифровой код на выходе аналого-цифрового преобразователя 6 превышает верхнюю величину, заданную в блоке 10 управления, что говорит о слишком большой величине сигнала на выходе второго усилителя 5, то блок 10 вырабатывает сигнал, по которому уменьшается величина коэффициента усиления во втором усилителе 5. Аналогично производится увеличение коэффициента усиления при величине цифрового кода на,выходе аналого-цифрового преобразователя 6 меньше установленного нижнего порогового значения, заданного в блоке 10. Таким образом поддерживается наиболее оптимальный уровень сигнала на выЗ0 ходе аналого-цифрового преобразователя 6. Код текущего значения коэффициента усиления второго усилителя 5 из блока 10 управления поступает в программный блок 11, кото35 рый производит в вычислительном блоке 7 соответствующий сдвиг поступающего из аналого -цифрового преобразователя 6 числа.

В блоке 7 по командам Програм40 много блока 11 производится обработ. ка поступающей информации, результаты которой заносятся в соответст- вующий регистр общего назначения микропроцессора.

45 Генератор 9 импульсов (таймер) определяет время проведения эксперимента и соответственно число дискретных отсчетов измеряемой величины, которое используется при усреднении в процессе обработки результатов измерения.

Затем производится обработка зарегистрированной информации в

1045240 рической частоты диапазона, на который настроен полосовой фильтр 4.

Соответственно сокращается и вре- мя анализа для данного частотного диапазона. Сигналы с выхода блока

3 поступают через коммутатор 12 на выход полосового фильтра 4, и далее повторяется цикл обработки, аналогичной описанной выше, по окончании которого результат для данного частотного диапазона записывается в соответствующий POH микропроцессора вычислительного блока

7. Затем выполняется обработка информации в следующем частотном диапазоне и т.д.

Во внутренних регистрах микропроцессора получают результаты обработки по"всем частотным диапазонам в требуемых единицах измерения.

Вывод результатов осуществляется поканально по сигналам блока 10 управления, поступающим в программный блок 11, который управляет пересылкой информации из соответствующего регистра общего назначения микропроцессора на блок 8 индикации.

Во время испытательного заезда блок .10 управления обеспечивает следующие функции: управление блоком 3 аналоговой памяти (включение его на регистрацию с минимальной скоростью движения ленты, соответствующей самому высокочастотному диапазону анализа), управление вторым усилителем 5 (поддерживание в нем оптимального коэффициента усиления, при котором сигнал на выходе имеет величину,. обеспечивающую минимальные погрешности преобразования в

ЛЦП 6), синхронизацию работы АЦП 6, управление выдачей командной информации из программного блока 11 в вычислительный блок 7.

Выполнение укаэанных функций производится .блоком 10 управления следующим образом.

В течение времени измерения, проводимого при испытательном заезде транспортного средства, из генератора 9 импульсов по второму входу блока 10 по первой шине поступает положительный единичный потенциал, а по второй шине — последовательность импульсов с частотой f

Переключатель 14 включен в положение "Запись", поэтому в течение времени измерения на выходе элемента И 15 будет присутствовать положительный потенциал, который через магистраль Вых.1 поступит в блок 3 аналоговой памяти, задавая ему режим "Запись". На переключателе 16 устанавливается номер первого частотного диапазона анализа, которому соответствует наименьшая скорость движения ленты в блоке 3 аналоговой памяти. При этом на выходе дешифратора 17 из десятичной системы счисления в двоичную, имеющего инверсные входы, появится двоичный код номера анализируемого диапазона, который через магистраль

Вых.1 поступает в"блок 3 аналоговой памяти, задавая в нем скорость движения ленты. Кроме того, этот

10 код поступает через магистраль

Вых.II в схему формирования адреса программного блока 11, указывая номер регистра общего назначения (РОН) вычислительного блока 7, в

)5 o o oM p H To e3 T о6работки для данного частотного диапазона (при измерении во время испытательного заезда это -будет нулевой РОН).

Импульсы частоты f„ с второй шины магистрали второго входа через магистраль Вых.II поступают в программный блок 11, синхронизируя генерацию микрокоманд из него в вычислительный блок 7. Импульсы частоты т подаются на делитель 18 частоты, с выхода которого прореженная последовательность с частотой Е поступает на вход синхронизации АЦП 6 и к элементу 19 задержки, величина которой равна времени срабатывания АЦП 6. Коэффициент деления частоты К= 5 !1 имеет значение, превосходящее число микрокоманд, которые должны быть сгенери35 рованы программным блоком 11 в вычислительный блок 7 и исполнены последним при обработке очередного отсчета входной величины до поступления следующего.

40 Управление коэффициентом усиления второго усилителя 5 производится следующим образом. Значения m старших разрядов числового кода с выхода АЦП 6 через магистраль пер45 ного входа поступают на многовходовые элементы И 20 и элемент И-HE 22.

Если значения этих разрядов равны единице, что говорит о приближении величины сигнала к верхней границе

50 динамического диапазона АЦП 6, то очереднон импульс, поступающии с выхода элемента 19 задержки на вход ноль элемента И 20 будет пропущен элементом и, поступив на вход вычитания счетчика 23, уменьшит значение, зафиксированное в нем на единицу.. Уменьшенный код с выходов счетчика 23 через магистраль Вых.IV поступит в усилитель 5 и вызовет в нем уменьшение коэффициента усиления. Аналогичным образом прОисходит увеличение. коэффициента усиления второго усилителя 5 если код числа на выходе АЦЦ 6 содержит ноль в а младших разрядах, т.е. если сигнал имеет слишком малую величину. Код

1045240

Составитель Г. Усачев

Техред М. Гергель Корректор О, Билак

Редактор Н. Ковалева

Заказ 7556/51 Тираж 573 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )i(-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 коэффициента усиления с выхода счетчика 23 поступает, кроме того, в магистраль Вых. II, связанную с программным блоком 11.

При выполнении обработки процесса в других частотных диапазонах переключатель 14 ставится в положение "Воспроизведение", обеспечивающее в блоке 3 считывание и выдачу в измерительную цепь зарегистрированной информации. На переключателе

16 выбирается номер диапазона анализа, определяющий скорость воспроизведения и номер РОНа вычислительного блока 7, в котором фиксируются результаты анализа. В остальном функционирование блока 10 управления остается таким же, как и при анализе в первом частотном диапазоне, выполняемом в процессе испытательного заезда.

Применение в предлагаемом устройстве только одного обрабатывающего тракта снимает вопрос обеспечения идентичности измерения в различных частотных диапазонах, что увеличивает общую точность устройства и упрощает его тарировку. Кроме того, расширяются функциональные возможности устройства, так как регистрация сигнала в блоке записи и вопроизведения позволяет производить исследование зафиксирован15 нои информации в лабораторных условиях для целей детального изучения функционирования транспортного средства..