Самонастраивающийся генератор опережающих импульсов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении скорости движения тел и моментов его регистрации . Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей за счет исследования объектов, движущихся как с постоянной, так и равнозамедленной скоростью. Поставленная цель в самонастраивающемся генераторе опережающих импульсов достигается ведением в него датчиков 3 и Ц импульсов, формирователей 6 и 7 строба, RS-триггеров 15 и 16, элемента НЕ 18, элементов И-НЕ 21-25, реверсивных счетчиков 32 и 33 и делителя 3 частоты. Кроме того, устройство содержит датчики 1 и 2 импульсов , Формирователь 5 строба, перестраиваемый генератор 8 тактовых импульсов, задающий генератор 9 импульсов , формирователи 10 и 11 иппульсов, D-триггеры 12 и 13, RS-триггер И, элемент НЕ 17, элементы И-НЕ 19 и 20, элемент И 26, реверсивный счетчик 31, компаратор 35 и блок 36 задания кода. 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1) Г. 04 Р 10/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ биг. 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4702638/21 (22) 09.06.89 (46) 23.12.91. Бюл. Р 47 (72) В.И,Горшков, Л.Д.Гудков, Е.К.Поршнев и Н.Д.Поршнева (53) 681.3(088 8) (56) К.Kondo, А.Sawaoka and S.Saito

in High — Pressure Science and Technology Vol. (Plenum, New-Jork, 1979), р.905.

Поиборы для научных исследований, СГОПИ, 1987, " 9, с. 137-140. (54) САМОНАСТРАИВАКК (И11СЯ ГЕНЕРАТОР

ОПЕРЕЖАЮЩИХ ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении скорости движения тел и моментов его регистрации. Цель изобретения - расширение

Функциональных возможностей за счет

„„SU„„17()МЗЗ а1

2 исследова ния объе ктов, двйжущихся как с постоянной, так и равнозамедленной скоростью. Поставленная

1 цель в самонастраивающемся генераторе опережающих импульсов достигается ввдением в него датчиков 3 и 4 импульсов, формирователей 6 и 7 строба, RS-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 импульсов, формирователь 5 строба, перестраиваемый генератор 8 тактовых импульсов, задающий генератор 9 импульсов, формирователи 10 и 11 иппульсов, D-триггеры 12 и 13, RS-триггер 14, элемент НЕ 17, элементы И-НЕ

19 и 20, элемент И 26, реверсивный счетчик 3 1, компаратор 35 и блок 36 задания кода. 3 ил.

1700533

Изобретение относи1ся к измерительной .технике и может бытb использояано при определении скорости движения тел и моментов его регистрации, 5

Цель 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 опере20 жающих импульсов содержит четыре датчика 1-4 импульсов, три Формирователя 5-7 строба, перестраиваемый генератор 8 тактовых импульсов, задающий генератор 9 импул ьсов, два формирователя 10 и 11 импульсов, два

D-триггера 12 и 13, три RS-триггера

14-16 два элемента HE 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 входами

35 формирователя 5 строба, выход которого через Формирователь 10 импульсов подключен к S-входу RS-триггера 14 и напрямую к D-входу 0-триггера 13, тактовый вход которого соединен с

40 выходом перестраиваемого генератора

8 тактовых импульсов и с первым входом элемента И-НЕ 20, второй вход которого подключен к прямому выходу

D-триггера 13, а выход соединен суммирующим входом реверсивного счетчика 31, информационные выходы которого подключены к первой группе информационных входов цифрового компаратора 35 вторая группа информаВ

50 ционных вхолов которого соединена с информационными выходами блока 36 задания кода.

Выход цифрового компаратора 35 через Формирователь 11 импульсов

55 подключен к выходной шине самонастраивающегося генератора опережающих импульсов и напрямую к гервому входу элемента И 27, второй вход которого соединен с шиной пСбросн а выход - через элемент HE 17 подключен к входу обнуления счетчика

31 и напрямую к R-входу RS-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 формирователей 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-HE 21, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 32 и R-входу RS-триггера, 16, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И 29, второй вход которого подключен к прямому выходу D-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 счетчика 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, R-входу RS-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 вычитающему входу реверсивного счетчика

33, вход суммирования которого соединен с выходом элемен.а И-НЕ 22, первый вход которого подключен к первому входу элемента И=НЕ 25, второму входу элемента И-HE 21 и к выходу перестраиваемого генератора 8 тактовых импульсов, а второй вход соединен с прямым выходом RS òpèããåpa 15, S — вход которого подключен к выходу реверсивного счегчика 32, вход вычитания кп1орог > с единен с выходом элемента l1--Hl:,." . петий. 1700533

fz 1z — ) )„

45 так как число импульсов, подсчитываемое за интервал т„, должно быть равно числу импульсов, йодсчитываемых за интервал Т при равномерной скорости

2. движения.

При равнозамедленной скорости движения объекта отношение частот осттается таким же, а количество импульсов в интервале Т корректируется (увеличивается) автоматически.

Для работы самонастраивающегося генератора опережающих импульсов при вход которого подключен к D-входу

D-триггера 12 и инверсному выходу

D-триггера 13.

Выход элемента И 27 соединен с вторым входом элемента И 28, выход которого подключен к S-входу триггера 16, а первый вход соединен, с выходом реверсивного счетчика 33, вход обнуления которого подключен к .входам обнуления реверсивных счет,чиков 31 и 32 и делителя 34 частоты.

Выход задающего генератора 9 импульсов подключен к второму входу элемента И 26, а прямой выход BS-триггера 14 соединен с к-входом D-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 1-4 датчика, фик- 25 сирующих моменты прохождения объектом заданных фиксированных точек

TPBCCbl

При этом не требуется знание скорости движения объекта.. 30

Величина опережения задается при помощи блока задания кода.

Изменение положения мишени учиты вается путем изменения частоты перестраиваемого генератора тактовых импульсов.

В зависимости от масштаба единиц измерения интервала toä(ìêñ, мс,..., 1 с), выбирается частота У импульсов задающего генератора (ИГц, КГцр 40 ...,Гц).

Частота f. импульсов перестраиваемого генератора определяется как ис след ова ни и объе ктов, д вижущихся 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,/ò,, где 1 — расстояние между датчиками

1 и 2, Формирующими синхронизирующие сигналы, Т - интервал времени между мо( ментами поступления этих сигналов, v — 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

12у г где 1 — расстояние от второго датчи2 ка до мишени.

Для определения возможности

Фиксации положения объекта на участке трассы от второго датчика до мишени при определении временных интервалов путем .подсчета числа импульсов эталонной частоты f на интервале Т и f на интервале Tz отношение эталонных частот определяется из равенства количества подсчитанных импульсов на обоих интервалах и 12 k (1)

1»

Для формирования опережающих импульсов при исследовании объектов, движущихся как с постоянной, так и равнозамедленной скоростью необходимо использование четырех датчиков, регистрирующих положение объекта при движении по трассе (фиг.2).

На фиг. 2 приведена диаграмма движения объекта пс т ра с се, где обоз- . начено 1-.4 - датчики, регистрирующие положение объекта при движении по трассе, 1 — расстояние между датчиками 1 и 2, 1 - расстояние между датчиками 2 и мйшенью А, h - расстояние между датчиками 1, 3 и 2, 4.

1700533

Ь

На выходах датчиков формируются выходные сигналы в моменты прохождения объекта мимо датчиков (фиг.3.1) °

Использование 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, 3,3, 3,4), В случае, когда скорость объекта р вномерно уменьшается, время прохождения телом интервала 1<, равное дЛительности Т! первого строба, определяется из зависимости

Т = с< + с<» (2)

2 )

)» где и

h то

t = t, +(m-1) g t или! I и величина Т с учетом t u t определяется как так как

1а

12 m

k =—

1< и n=kп то

20 с учетом (4) и (7) Для формирования алгоритмов работы генератора (11) преобразуем как

30 (12) I

+с< -с<; (13) !

+ (kT1 — t1), Таким образом, время прохождения объектом участка 1) пра равнозамедленной скорости определяется зависимостью (13), где k - величина, опре" деляющая выбор частоты импульсов

I перестраиваемого генератора тактовых импульсов.

Зависимость (13) реализуется Функциональной схемой самонастраивающегося генератора опережающих импульсов, приведенной на фиг.l. самонастраивающийся генератор опережающих импульсов работает следующим образом.

Для формирования опережающе< о импульса в генераторе используются задающий генератор 9 тактовых импульсов с частотой f. (Фиг.3.5) для формирования интервала Т и перестраиваемый генератор Р тактовых импульсов с частотой S» = kf (фиг.3.6) .

<ак как

t + пД<.

nest= < »! количество участков длительности h на интервале 1», время прохождения объектом первого участка

h на интервале 1», равное длительности строба 1, время прохождения объектом последнего участка h на интервале 1»

+(n-1) Д е, (3) где t — увеличение времени прохождения каждого последующего интервала h.

При этом, с учетом величины и-1

Т,= nt, . + п Ь t, (4) »

Время прохождения объектом расстоя-40 ний 1 между датчиком 2 и мишенью определяется как

< I

t< + tvn

Тй — 2 " ) (5) где»< — количество участков дли- 45 тельностью и на интервале

12

t — время прохождения объектом

I первого участка h на интервале 1, ра вное длител ьно-. сти строба 3;

I время прохождения телом

Wl последнего участка h на интервале 1, + n Q t +(m-1) Д t

T = (t, + ht+ bt)m, (9) и-1 n+m

T„= k(nt + — и bt+ — пДt) 2 2

У (10) Т2= т ч + 2 (е, — с,)1 ° (11) т =kT<+ 2" k(t, — t) +

m+n т2 t<,+ 2 k(t» t<) +

<о пульсов, длительность которой соответствует длительности строба 2.

Количество импульсов, формируемых на выходе элемента И-НЕ 21 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 32, в котором фиксируется код, эквивалентный длительности строба 2, Строб 3 (Фиг.3.4) с выхода формирователя 7 строба поступает на вход элемента И-HE 19, отпирая его и разрешая на время, прохождение импульсов частотой f2

На выходе элемента И-НЕ 19 Формируется последовательность импульсов, соответствующая длительности

t< строба 3, поступающая через элемент И 30, работающий как элемент

ИЛИ по нулевому уровню, на вычитающий вход реверсивного счетчика 3 1 (Фиг.3.9).

Строб 3 с выхода формирователя 7 строба поступает на второй вход элемента И-HE 25, на третьем входе которого присутствует отпирающий уровень с инверсного выхода D-триггера

13, а на первый вход поступают импульсы частотой f < с выхода перестраиваемого генератора 8 тактовых импульсов.

На выходе элемента И-НЕ 25 формируется последовательность импульсов, поступающая на вычитающий вход реверсивного счетчика 32, куда за время длительности строба 2 был записан код, эквивалентный его длительности tg.

Так как дли гельность строба 2 при равнозамедленной скорости движения объекта всегда меньше длительности строба 3, то в результате вычитания реверсивный счетчик 32 до истечения длительности строба 3 должен обнулиться.

В момент обнуления импульс с выхода реверсивного счетчика 32 переключает RS-триггер 15- в единичное состояние и уровнем логической единицы с его прямого выхода отпирается элемент И-HF 22 для прохождения импульсов частотой f< с выхода перестраиваемого генератора 8 эталонных импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика 33.

По окончании строба 3 RS-триггер

15 переключается в нулевое состояние и запрещает поступление импульсов на суммирующий вход реверсивСтроб 2 (Фиг.3.3) с выхода формирователя 6 строба поступает на вход элемента И-НЕ 21, отпирая его, а на второй вход поступают импульсы с выхода перестраиваемого генератора 8 .55 тактовых импульсов частотой f<. Ha выходе элемента И-НЕ 21 Формируется последовательность (Фиг.3.8) им9 17005

По импульсу "Сброс" все элементы самонастраивающегося генератора опережающих импульсов устанавливаются в исходное 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 стробы

1-3 (фиг.3.2 3.3 и 3,4).

С выхода Формирователя 5 строба строб 1 поступает на информационный

D-вход D-триггера 13, на прямом выходе которого Формируется строб 1, синхронизированный импульсами частотой f<, поступающими на его тактовый вход с выхода перестраиваемого генератора 8 тактовых импульсов.

Импульсы с выхода перестраивае 20 мого генератора 8 тактовых импуль,сов через элемент И-HE 20, отпертый единичным уровнем сигнала с прямого выхода D-триггера 13, поступают на суммирующий вход реверсивного счет- 25 чика 31 (фиг.3.7), в котором фиксируется код, эквивалентный дли.тельности строба 1.

По заднему фронту импульса на выходе формирователя 5 строба формирователем 10 формируется импульс, пе" реключающий RS-триггер 14 в единичное состояние.

Единичный уровень с прямого выхода D-триггера 13 снимает обнуляю35 щий сигнал с R-входа D.— òðèããåðà 12.

По окончании строба 1 на инверсном выходе D-триггера 13 устанавливаетсяя еди ни ч ный уровен ь, которь|й поступает на информационный D-вход 40

D-триггера 12 на прямом выходе ко3 торого формируется единичный уровень, передний фронт которого синхронизирован с импульсами частотой f2 с за" дающего генератора 9 импульсов.

На выходе элемента И 26, отпертого единичным уровнем с прямого выхода D-триггера 12, формируется последовательность импульсов, поступающих на входы элементов И-НЕ 19 и 23 .

1700533 12 ного 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 (tI — t )(Фиг.3.10).

При окончании строба 3 на выходе элемента НЕ 18 формируется единич ный уРовень „ отпирающий 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

15

m+n

С выхода делителя 34 импульсы по20 ступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 33 до его обнуления.

Время вычитания в реверсивном счетчике 32 равно

m+n

При обнулении реверсивного счетчика 33 импульсом с его выхода через отпертый элемент И 28 RS-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 íà вход элемента И-НЕ 23.

При этом через элемент И-HE 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 компаратора

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 опережающих импульсов и является опережающим имп ул ьсом (иг. 3. 13) .5

Кроме того, импульс с выхода цифрового компаратора 35 через элемента

И 27 и элемент HF 17 обнуляет RSтриггер l4, RS-триггер l6, 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 изобретения

Самонастраивающийся генератор опережающих импул ьсов, содержащий два датчика импульсов, формировател ь ст роба, перестра и ваемый генератор тактовых импульсов, задающий генератор импульсов, два Формирователя импульсов, два Э-триггера, RS-триггер, элемент НЕ, два элемента И-НЕ, два элемента И, реверсивный счетчик импульсов, цифровой компаратор, блок залания кода, выходнаЯ шина и шина нСбросн., пРичем выходы первого и второго датчиков соединены соответственно с первым и вторым входами первого формирователя строба, выход которого через первый формирователь импульсов подключен к S-входу первого RS-триггера и напрямую - к D-входу первого D-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 D-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 информациснными 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 Сброс", а выход через первый элемент НЕ подключен к шине "Сброс" первого счетчика и напрямую к R-входу первогî RS-триггера, выход задающего генератора импульсов соединен с тактовым входом второго D-триггера, прямой выход которого подключен к первому входу

1700533 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 RS-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 полключены к выходам третьего и четвертого датчиков импульсов, выход второго формирователя строба соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к суммирующему входу второго реверсивного счетчика и R-входам третьего RSтриггера, прямой выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу второго D-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- 40

Свар 3

UH того элемента И-НЕ, R-входу второго

RS-триггера, к входу второго элемента HE выход которого соединен с первым входом седьмого элемента

И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, а выход соединен с входом делителя частоты, выход которого подключен к вычитающему входу третьего реверсивного счетчика, вход суммирования которого соединен с выходом четвертого элемента И-HF, первый вход которого подключен к первому входу пятого элемента И-НЕ, второму входу третьего элемента И-НЕ и выходу перестраиваемого генератора тактовых импульсов, а второй вход соединен с прямым выходом второго RS-триггера, $-вход которого подключен к выходу второго реверсивного счетчика, вход вычитания которого соединен с выхо" дом пятого элемента И-HF, третий вход которого подключен к D-входу второго D-триггера и инверсному выходу первого D-триггера, выход первого элемента И соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к S-входу третьего RS-триггера, а первый вход соединен с выходом третьего счетчика, вход обнуления которого подключен к входам обнуления первого и второго реаерсивных счетчиков и релителя частоты, выход задающего генератора импульсов подключен к второму входу второго элемента И, а прямой выход первого RS-триггера соединен с R-входом второго D-триггера .

1700533

Составитель С,Шишкин

Техред А.Кравчук - КорректорС.Иекмар

Редактор М.Микович т

За ка з 4467 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ CCCP

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственн..-издательский комбинат ™Патент, г. У г.р .„ у: ;>1.арина, 101