Устройство для контроля работы транспортных средств

 

СОЮЗ СООЕТСНИХ

РЕСПУ6/МН

„.SU„„1446638 А 1

1511 4 G 01 С 5/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГссуддРсте:нный нОмитет.

ИО ИЗОВРЕТВНИЯН И ОЯНРЫТИЯМ (21).4137596/24-24 (22) 20.10.86 (46) 23.12.88. Бюл. Н 47 (71) Институт технической кибернетики

AH БССР (72) В. Н. Давук, С. Н, Демиденко, В. И. Петько, А. П. Струков и П.И.Чеголин (53) 681.178(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР ,У 1123042, кл. 6 07 С 5/08,, )983.

Авторское свидетельство СССР ,Ф 892457, кл. С 07 С 5/08, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ

ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

, (57) Изобретение относится к измери. тельной технике и может быть исполь. зовано для экспресс-анализа процессов, протекающих в деталях транспортного средства во время дорожных или

;стендовых испытаний. Целью изобретения является повыпение быстродействия контроля. Устройство содержит 0 измерительных каналов 1, состоящих из датчика 2 и предварительного усилителя 3, переключатель 4 ° М частотных фильтров 5, М блоков 6 аналогоцифрового преобразователя, коммутаторы 7, 8 н 9, генератор 10 эталонньв напряжений, блок 11 индикации, квадратор 12, преобразователь 13 кодов, вычислительный блок 14, блок 15 постоянной памяти, генератор 16 импульсов и блок 17 управления. Блок 6 аналого-цифрового преобразователя содержит усилитель 18, аналого-цифровые преобразователи 19 и 20 и буферный. регистр 21 ° Блок 11 управления g содержит переключатель, кнопки "Пуск" и "Сброс", два инвертора, элемент

ИЛИ, триггер, три элемента И, три счетчика, группу элементов ИЛИ, блок постоянной памяти, делитель частоты и К элементов задержки. 2 з.п. ф-лы; ип °

1446638

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для статистического экспрессанализа процессов, протекающих в узлах и деталях транспортного средства во время дорожных или стендовых испытаний, а также в лабораторных условиях для обработки информации, зарегистрированной ранее на магнитных накопителях.

Целью изобретения является повышение быстродействия контроля, что позволяет расширить частотный диапазон анализа и/или увеличить число вход- 15 ных процессов.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема блока управления.

Устройство содержит 0 измери- 29 тельных каналов 1, состоящих из датчика 2 и предварительного усилителя

3, блок 4 переключателей, И частотных фильтров 5, И блоков 6 аналогоцифрового преобразования, первый 7, второй 8 и третий 9 коммутаторы, генератор 10 эталонных напряжений, блок 11 индикации, квадратор 12, преобразователь 13 кодов„ вычислительный блок 14 блок 15 постоянной памяти, генератор 16 импульсов и блок 17 управления.

Блок 6 ацалого-цифровоГо преобразования содержит усилитель 18, пер" вый 19 и второй 20 аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и буферный регистр 21.

Блок управления содержит перекхночатель 22, кнопки 23 и 24, инверторы 40

25-29, элемент ИЛИ 30, триггер 31, элементы И 32 — 34, счетчики 35 — 37, группу элементов ИЛИ 38, блок -39 постоянной памяти, делитель 40 частоты и элементы задержки 41,...,4lк.

Блок 4 переключателей позволяет скоммутировать выходы предварительных усилителей измерительных каналов на входы частотных фильтров 5 в любых сочетаниях.

Квадратор 12 может быть построен в виде комбинационных схем по известным для квадратора логическим формулам.

Преобразователь 13 кодов может быть построен на базе коммутаторов или сдвиговых регистров и позволяет произвести сдвиг кода, поступающего с выхода квадратора, в соответствии с кодом, поступившим с выхода третьего коммутатора.

Вычислительный блок !4 может. быть реализован на базе известных микропроцессорных наборов, программа вычислений и управления определяется информацией, записанной в блоке 15 постоянной памяти.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы в устройс;во устанавливаются частотные фильтры 5 на требуемый диапазон частот. Затем в соответствии с программой испытаний с помощью блока 4 переключателей осуществляется подключение выхода усилителя 3, первого измерительного канала 1, к входам заданного числа К частотных фильтров 5 требуемых диапазонов частот, выход усилителя второго канала 1 подключается к входам заданных частотных фильтров 5 и т,д.

Перед проведением испытаний осуществляется калибровка измерительного тракта для нахождения величин коэффициентов передачи по каждому.из каналов устройства. По команде с блока

17 управления на входы питания датчиков 2 с выхода генератора 10 через коммутатор 7 подается широкополосное эталонное переменное напряжение, диапазон частот которого охватывает весь диапазон анализа. Кроме того, на датчики 2 оказывается такое воздействие, что на их выходах появляются сигналы, соответствующие заранее известному значению измеряемой величины. Например, если в качестве датчиков 2 используются датчики ускорений (типа В Н-201 или подобные), то их достаточно повернуть на 90 вокруг их горизонтальной оси и на выходах появится сигнал, соответствующий ускорению свободного падения !g. Спустя время, необходимое для завершения переходных процессов в фильтрах

5, блок 17 управления по сигналам от генератора )б проводит последовательно циклы накопления в регистры 21, Для этого осуществляется запуск калибруемых каналов на измерение ° 3aпуск инициируется выдачей блоком 17 управления сигналов в блоки 6 анало-. го-цифрового преобразования. Каждый блок 6 последовательно изменяет коэффициент усиления соответствующего усилителя 18 до тех пор, пока его вы) 446638 ходное напряжение не будет лежать в пределах

).)макс Ufff,fff ))макс у где U „ — максимальное входное напряжение, преобразуемое

АЦП 19 в цифровую форму.

По окончании установки коэффициента усиления блок 17 управления осуществляет запуск на преобразование соответствующего АЦП 19. Затем по сигналу, поступающему с шестого выхода блока 17 управления, дискретное квантовое значение сигнала с выхода

АЦП 19 и величина установленного коэффициента усиления с выхода АЦП 20 переписываются в буферный регистр 21 20 с первого и второго выходов которо- . го они поступают на входы второго

8 и третьего 9 коммутаторов, соответ ственно. Синхронно на третьем выходе блока 17 управления формируются ад- 25 ресные сигналы для второго 8 и третьего 9 коммутаторов, обеспечивающие выдачу на выходы последних значений, относящихся к одному из калибруемых, каналов. Информация о величине ман- дб тиссы сигнала поступает с выхода второго коммутатора 8 на вход квадратора 12, где возводится в квадрат и передается далее на,первый вход (вход мантиссы) преобразователя 13 кодов. Значение порядка величины коэффициента усиления поступает с выхода третьего коммутатора 9 на вто" рой вход (вход порядка) преобразователя 13 кодов, который выполняет 40 сдвиг дискретного квантового значения сигнала в соответствии с удвоенной величиной коэффициента усиления в усилителе 18 калибруемого частотного канала. С выхода преобразователя 45

13 цифровой код поступает на входйые шины данных вычислительного блока 14.

Программному блоку 15 с первого выхода блока 17 управления задается . режим накопления данных, по которому на блок 14 выдается последовательность команд, обеспечивающих прием и накопление в одном из регистров последнего (соответствующем калибруемому в данный момент частотному ка- 55 налу) поступающих на вход числовых значений. Одновременно в одном иэ внутренних регистров блока 14 накапливается число поступивших на суммирование. отсчетов. После поступления заданного количества отсчетов блок 17 управления командами по своему первому выходу задает программу блоку 15 выполнения собственно калибровки, что вызывает выдачу из последнего на блок 14 последовательности микрокоманд. В ходе выполнения данной последовательности блоком 14 осуществляется вычисление значения калибровочного коэффициента, который запоминается в соответствующем калибруемому каналу внутреннем регистре блока )4. На этом цикл калибровки для данного канала заканчивается и блок 17 управления переходит к организации калибровки по следующему частотному каналу. По завершении режима калибровки в соответствующих внутренних регистрах блока )4 хранятся величины калибровочных коэффициентов для всех частотных каналов устройства.

При проведении измерений в процессе испытания транспортного средст- ва датчики 2 залитываются постоянным напряжением номинальной. величины через первый коммутатор 7. Затем по сигналам от генератора 16 блок 17 управления начинает запуск циклов накопления всех регистров 21. Для этого блок 17 управления выдает по четвертому, пятому и шестому выходам сигналы, осуществляющие запуск бло1 ков 6 на управление аналого-цифровым преобразованием и записью информации в буферные регистры.

Параллельно с осуществлением преобразования в блоках 6 блок 17 управления поочередно устанавливает на своем третьем выходе номера частотных каналов и задает командой по нер" вому выходу блоку 15 выполнение на: копления данных. В результате этого в то время, как осуществляется вцдача информации на входы второго 8 и третьего 9 коммутаторов, возведение в квадрат, сдвиг и накопление в определенном внутреннем регистре блока

14 результатов преобразования сигнала по определенному каналу, усилители

18 и АЦП 19 и 20 всех каналов осуществляют преобразование сигналов, поступающих в эти каналы. Такое совмещение во времени накопления и преобразования позволяет ускорить быст-:

1 l родействие предлагаемого устройства.

46638

5 14

Описание цикла накопления, реали- зуемого в устройстве, приведено при рассмотрении режима калибровки. Накопление данных осуществляется в течение всего времени измерений, в результате чего во внутренних регистрах вычислительного блока 14 получаются величины, необходимые для вычисления искомых статистических характеристик исследуемых процессов.

После завершения измерений блок

17 управления сигналами по первому выходу задает блоку 15 обработку результатов, в процессе которой блок

15 выдает блоку 14 последовательность микрокоманд, обеспечивающую обработку накопленных данных. В ходе выполнения программы обработки результатов возникает необходимость осуществления условной передачи управления по результатам вычислений, для реализации чего сигнаия по магистрали состояний блока 14 поступают на второй вход блока 15.

В заключение на блоке 17 управления задается режим "Индикация", по которому он сигналами по своему первому выходу задает. через блок 15 на вычислительный блок 14 последовательность команд вьдачи информации на блок 11 индикации.

Блок 17 управления реализует функции синхронизации работы блоков устройства и задает в наиболее общем виде режим его функционирования. Его функционирование происходит следующим Образом.

Перед началом нснытаний производится сброс и начальная установка .,элементов памяти блока 17. Замыкается кнопка 24 "Сброс" и высокий потен.,циал с выхода инвертора 28 поступает на установочные входы счетчиков 3537у задавая в них соОтветствующие кОДы нача альных адресОв Кроме ToI 0 .данный сигнал через элемент ИЛИ ЗО проходит на установочный вход R триггера 31 состояния и производит

eI"o установку в нулевое состояние.

Затем выполняется калибровка измерительного тракта устройства.

Для этого переключатель 22 становится в положение Х "Калибровка", при этом потенциал логической единицы с выхода инвертора 25 поступает на вход элемента И 32 и адресный вход коммутатора 7, задавая подключение к датчикам 2-эталонного широкополосного сигнала. Далее замыкается кнопка 23

"Пуск". Высокий потенциал с выхода инвертора 29 поступает на вход S Ъ триггера э1 и устанавливает его в единичное состояние. В результате импульсь синхронизации с выхода генератора 16 через элемент 32 поступают ня суммирующий ВхОд ядреснОГО счетчика 35 и вызьвают смену состояний в нем. Числовые коды с выхода счетчика 35 через элементы ИЛИ

38„,...,38 поступают на адресные входы блока 39 постоянной памяти.

16 Считьваемая с выхода блока 39 информация через элементы 41»,...,4lygзадержки, поступает на входы соответствующих блоков устройства для контроля работь1 транспортных средств. Beличина задержек выбрана таким образом, чтобы сигналы приходили на блоки устройства в соответствующие моменты времени, т.е. в начале цикла генерируются импульсы, определяющие выполнение преобразования сигнала в цифровую форму, затем формируется сигнал синхронизации записи в регист.

pbI 21, дЯлее задаются кОды подключения коммутаторов 8 и 9 и в заключение генерируются сигналы на блок

15. Затем выполняется следующий цикл н так далее до тех пор, пока счетчик

35 не пройдет все возможные в нем состояния и произойдет переполнение, 5 в результате которого импульс с выхода переполнения поступает через элемент ИЛИ ЗО на вход R триггера Çl и переводит его в исходное состояние, запрещающее прохождение импульсов с

40 генератора 16.

При выполнении собственно этапа измерения переключатель 22 переводится в положение II, замыкается кнопка

23 "Пуск". В результате на вход коммутатора 7 устройства с выхода инвертора 25 подается нулевой потенциал, задающий питание датчика постоянным номинальным напряжением, а импульсная последовательность с генератора 16 через элемент И 33 поступает на вход суммирования счетчика 36. Начальный код счетчика 36 соответствует началу выполнения режима "Измерение". С выходов счетчика 36 последователь-5 ность изменяющихся числовых кодов через элементы 38,...,38 поступает в блок 39 постоянной памяти, сигналы с выхода которого управляют работой блоков устройства. После то1446638 го, как в счетчике 36 произойдет смена всех возможных в нем состояний, на его выходе переполнения появляется сигнал, который через элемент

ИЛИ 30 переводит триггер 31 в нулевое состояние.

На последнем этапе выполняется режим "Индикация". Переключатель 22 переводится в положение III "Индика- 10

II ция и путем нажатия кнопки 23 "

"Пуск" триггер 31 состояния через инвертор 29 переводится в единичное состояние. В результате импульсная последовательность с генератора 16 15 через элемент И 34 поступает на вход суммирования счетчика 37, который задает сигналами по своим выходам последовательность выдачи из блока 39 управляющих посылок на блоки устрой- 20 ства для контроля работы транспортных средств.

Кроме того, импульсная последовательность поступает .на вход делителя 40 частоты. Коэффициент пересчета

1 последнего равен К = — где m - чисm ло импульсов в последовательности, необходююе для установления оптималь- 30 ного коэффициента усиления в усилителе 18, Таким образом, после окончания серии из ш импульсов и установления коэффициента усиления на усилителе 18 на выходе делителя 40 частоты появля- З5 ется импульс, который через элемейт

41 задержки передается на вход запуска АЦП 19 блока аналога-цифрового преобразования устройства. Величина

"задержки выбрана такой, чтобы к мо- дб менту начала преобразования в АЦИ 19 переходные процессы в усилителе 18 закончились.

При использовании предлагаемого.

45 устройства за счет наличия нескольких .параллельно работающих усилителей

АЦП и использования аппаратурного квадратора удается значительно уменьшить затрачиваемое на измерение время по сравнению с известнвв устройством и вследствие этого, соответственно, расширить частотный диапазон анализа и/или число исследуемых процессов.

Увеличение числа входных датчиков

55 позволяет проводить многомерный анализ процессов в испытуемом объекте, что дает исследователю качественно. новые результаты.

Формула изобретения

1, Устройство для контроля работы транспортных средств, содержащее первый измерительный канал, состоящий из последовательно соединенных датчика и предварительного усилителя, генератор эталонных напряжений, выходы которого подключены к информационным входам первого коммутатора, выход которого соединен с входом датчика первого измерительного канала, М частотных фильтров, блок аналого-цифрового преобразования, вто" рой коммутатор, генератор импульсов, выход которого соединен с входом блока управления, первый выход которого подключен K первому входу блока постоянной памяти, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, первый выход которого подключен к входу блока индикации, второй и третий выходы блока управления соединены с управляющими входами соответственно первого и второго коммутаторов, четвертый выход блока управления подключен к первому управляющему входу блока аналого-цифрового преобразования, о т л и ч а ю щ е» е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены N-1 измерительных каналов, М-l - блоков аналого-цифрового преобразования, блок переключателей, третий коммутатор, квадратор и преобразователь кодов, входы датчиков всех измерительных каналов объединены, выходы усилителей всех измерительных каналов подключены к соответствующим входам блока переключателей, выходы которого соединены с входамн соответствующих частотных фильтров, выходы которых подключены к информационным входам соответствующих блоков аналого-цифрового преобразования, первые выходы которых соединены с информационными входами второго коммутатора, выход которого через квадратор подключен к первому входу преобразователя кодов, выход которого соединен с вторым входом вычислительного блока, второй выход которого подключен к второму входу блока постоянной памяти, пятый выход блока управления соединен с вто-. рыми управляющими входами блоков аналого-цифрового преобразования, вторые выходы которых подключены к

1446638 и нформационным входам третьего коммутатора, выход которого соединен с вторым входом преобразователя кодов, шестой выход блока управления под5 ключен к третьим управляющим входам блоков аналого-цифрового преобразования,.первые управляющие входы которых объединены, управляющие входы второго и третьего коммутаторов объединены.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок ана" лого-цифрового преобразования содержит усилитель, первый и второй ана" 16 лого-цифровые преобразователи и буферный регистр, аналоговый вход усилителя является информационным вхо- . дом блока аналого-цифрового преобразования, выход усилителя подключен 20. к аналоговым входам аналого-цифровых преобразователей, выход первого из них подключен к первым информационным входам буферного регистра, первые выходы которого являются первыми 26 выходами блока аналого-цифрового преобразования, управляющий вход первого аналого-цифрового преобразователя является первым управляющим входом блока аналого-циФроВого преоб- 30 разования, управляющий вход второго аналого-цифрового преобразователя является вторым управляющим входом блока аналого-цифрового преобразования., выход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с корректирующим входом усилителя и вторыми информационными входами буферного регистра, вторые выходы которого яв:ляются вторыми выходами блока анало- 4о !

ro-цифрового преобразования, управляющий вход буферного регистра является третьим управляющим входом блока аналого-цифрового преобразования.

3 ° Устроиство по и е 1 у о T л и 45 ч а ю щ е е с я тем, что блок.управления содержит переключатель, кноп. ки, инверторы, элементы И, ИЛИ, счетчики,групну элементов ИЛИ, блок постоянной памяти, делитель частоты и 5О элементы задержки, подвижный контакт переключателя подключен к нулевой шиЫе источника питания, первый неподвиж ный контакт переключателя соединен с входом первого инвертора, выход которого подключен к первому входу первого элемента И и является вторым выходом блока управления, второй неподвижный контакт1 переключателя через вто рой инвертор соединен с первым входом второго элемента И, третий неподвижный контакт переключателя через третий инвертор подключен к первому входу третьего элемента И, выходы первого, второго и третьего элементов И соединены соответственно со счетными входами первого, второго и третьего счетчиков, первые выходы которых подключены к входам первого элемента

ИЛИ группы элементов ИЛИ, последующие выходы счетчиков соединены с ;. входами соответствующих элементов

ИПИ группы элементов ИЛИ, выходы которых подключены к адресным входам блока постоянной памяти, выходы которого соединены с входами соответствующих элементов задержки, выход первого элемента задержки является пятым выходом блока управления и подключен к входу делителя частоты, выход второго элемента задержки является шестым выходом блока управления, выход третьего, четвертого и пятого элементов задержки является первым выходом блока управления, выходы с шестого по (K-1)-й элементов задержки являются третьим выходом блока управления, выход делителя частоты соединен с входом К-ro элемента задержки, выход которого является четвертым выходом блока управления, выходы переполнения первого, второго и третьего счетчиков подключены соот ветственно к первому, второму и третьему входам элемента ИЛИ, четвертый вход которого объединен с установочными входами счетчиков и через после. довательно соединенные четвертый инвертор и первую кнопку подключен к нулевой шине источника питания, выход элемента ИЛИ соединен с К-входом триггера, S-вход которого через последовательно соединенные пятый инвертор и вторую кнопку подключен к нулевой шине источника питания, выход триггера соединен с вторыми входами элементов И, третьи входы которых объединены и являются входом блока управления.

1446638

О4

Э

Составитель В. Скворцов

Редактор И. Шулла Техред Л,Сердюкова Корректор М. Максж ишинец

Заказ 6749/54 Тираж 498 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, %-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-.полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4