Пристрій для визначення швидкості об’єкта

Пристрій для визначення швидкості об'єкта, що містить два суміщені в одному корпусі розташовані вздовж лінії руху об'єкта на фіксованій відстані один від одного фоторелейні бар'єри та блок обробки сигналу із вимірювачем часу між моментами перетину об'єктом вказаних фоторелейних бар'єрів, який відрізняється тим, що кожен фоторелейний бар'єр виконаний у вигляді випромінювача світла променем товщиною h, причому промінь направлений через лінію прольоту об'єкта під кутом  до неї, системи (2n-1) паралельних лінії прольоту об'єкта дзеркал для відображення променя у площині лінії прольоту об'єкта з перетинан 3 сутність світлового променя, необхідного для вироблення сигналу, який свідчить про проліт об'єкта через даний фоторелейний бар'єр. В основу корисної моделі поставлене завдання забезпечити стабільне спрацьовування пристрою при реєстрації прольоту об'єкту із високою швидкістю. Покладене завдання вирішується за рахунок того, що на відміну від розташування випромінювача фоторелейного бар'єру навпроти фотоприймача таким чином, що відрізок, який їх з'єднує, перпендикулярний траєкторії об'єкта, випромінювач і фотоприймач у запропонованому пристрої розташовані під кутом 2 · один до одного та на відстані L один від одного таким чином, щоб забезпечити відображення світлового променя від спеціально розташованих дзеркал перед його потраплянням на фотоприймач (2·n-1) раз. Відображення повинно здійснюватися таким чином, щоб промінь випромінювача та відображені промені перетинали траєкторію польоту об'єкта, а також щоб відстань між сусідніми відображеними променями була такою, що від часу початку перекриття об'єктом променя від випромінювача до часу кінця перекриття об'єктом останнього перед фото датчиком відображеного променя об'єкт постійно перекривав хоча б один із променів так, щоб унеможливити потрапляння світлового променя на фотоприймач. Відстань L між випромінювачем та фотодатчиком і кількість відображень п повинні бути такими, щоб сумарний час перекриття пролітаючим об'єктом доступу світлового променя до фото датчика був рівним або більшим за час спрацьовування фотодатчика, достатній для подачі сигналу, який свідчить про проліт об'єктом даного фотобар'єру. У випадку прямолінійної траєкторії О-О польоту об'єкта запропонований пристрій можна реалізувати наступним чином: випромінювач і фотоприймач розташовані у корпусі пристрою на одній паралельній траєкторії польоту об'єкта прямій А-А із розташуванням на ній на однаковій відстані один від одного та від фотоприймача і випромінювача також (n – 1) паралельних траєкторії польоту дзеркал; на прямій В-В, паралельній прямим А-А і 0-0 і розташованій у площині, утвореній цими прямими, симетрично прямій А-А відносно прямої О-О, розташовані n паралельних траєкторії польоту дзеркал так, щоб реалізувати вищеописані умови відображення променя. При цьому відстань між випромінювачем та фотоприймачем L = 2·H·ctg. Величину кута  та число відображень n знаходять із наступних умов: 1. Умова спрацьовування фотодатчика, яка полягає у тому, що час t реакції на відсутність світлового променя для подачі сигналу прольоту об'єкта через даний фоторелейний бар'єр менший сумарного часу, протягом якого об'єкт здійснює перекриття променя випромінювача: t≤ (2·H·ctg··(n -1) - h/sin )/ Vmax, де H - відстань між вказаними лініями А-А та В-В, h - товщина променя випромінювача, Vmax - максимальна реєстрована пристроєм швидкість польоту об'єкта. 2. Умова перекриття об'єктом доступу світлового променя від випромінювача до фото датчика 59215 4 від часу початку перекриття об'єктом початкового променя від випромінювача до часу кінця перекриття об'єктом останнього перед фото датчиком відображеного променя: l≥ k·[2·Н·ctg + h/sin), де l - розмір об'єкта вздовж траєкторії його польоту, k - коефіцієнт запасу, k>1. Збільшення коефіцієнту запасу сприяє зростанню надійності виконання умови перекриття. Дослідно отриманими оптимальними значеннями коефіцієнту запасу є значення k[1,3;1,5]. Така конструкція дозволяє отримати пристрій, придатний для реєстрації високих швидкостей пролітаючого об'єкту, причому в залежності від передбачуваних умов експлуатації наявна можливість конструктивно регулювати максимальну реєстровану швидкість у залежності від мінімальних розмірів ударника та параметрів застосовуваних елементів, таких як час реакції фотодатчика. Принципова схема пристрою для визначення швидкості об'єкта зображена на фіг. 1. Принципова схема фоторелейного бар'єру у складі пристрою для визначення швидкості об'єкта зображена на фіг. 2. Пристрій для визначення швидкості об'єкта містить (фіг. 1) два суміщені в одному корпусі 3, розташовані вздовж лінії О-О руху об'єкту на фіксованій відстані -S один від одного фоторелейні бар'єри 2 і 4, а також блок 5 обробки сигналу із вимірювачем часу між моментами перетину об'єктом 1 вказаних фоторелейних бар'єрів 2 і 4 зі швидкістю V. Кожен фоторелейний бар'єр у складі пристрою для визначення швидкості об'єкта містить (фіг. 2) випромінювач 2 світла променем 5, системи паралельних траєкторії О-О польоту об'єкта 1 дзеркал 3, причому (2n – 1) дзеркала розташовані разом із випромінювачем 2 світла на паралельній траєкторії О-О польоту об'єкта 1 лінії А-А корпусу фоторелейного бар'єра 6, а n дзеркал розташовані у одну паралельну траєкторії О-О польоту об'єкта 1 лінію В-В, яка лежить в утвореній лініями А-А та О-О площині відображення променя симетрично до лінії А-А відносно лінії О-О, з протилежної від випромінювача 2 сторони. Крім того, фоторелейний бар'єр у складі пристрою для визначення швидкості об'єкта містить фотодатчик 4 випроміненого випромінювачем 2 і відображеного системою дзеркал 3 променя 5, розташований разом із випромінювачем 2 світла на лінії А-А. Відстань Н між лініями А-А та В-В корпусу 6 фоторелейного бар'єру та кут  відображення променя 5 та кількість дзеркал і відповідно відображень n мають такі значення, щоб l≥k·(2·H·ctg+ h/sin) та t≤(2·H·ctg·(n-1)h/sin)/Vmax, де l -розмір об'єкта 1 вздовж траєкторії О-О його польоту, k - коефіцієнт запасу, k>1, h товщина променя 5 випромінювача 2, t - час реакції фотодатчика 4 на відсутність світлового променя 5, необхідний для виникнення сигналу про проліт об'єкта 1 через даний фоторелейний бар'єр, Vmax - максимальна реєстрована пристроєм швидкість польоту об'єкта 1. Пристрій для визначення швидкості об'єкта працює наступним чином (фіг. 1). Пристрій розміщюють так, щоб траєкторія О-О польоту об'єкта 1, швидкість V якого необхідно визначити, проходила 5 59215 через канал пристрою без створення перепони до руху об'єкта 1 і фоторелейні бар'єри 2 і 4 були розташовані вздовж траєкторії O-O руху об'єкту. Під час прольоту ударником фотобар'єрів 2, а потім 4 на блок 5 обробки сигналу подаються сигнали, перший із який запускає відлік часу Т вимірювачем часу, а другий припиняє його. Блок 5 обробки сигналу може мати функцію відображення інформації про процес реєстрації швидкості на моніторі, а також функцію збереження і аналізу інформації про окремі вимірювання чи передачі даних до ЕОМ. Швидкість V об'єкту 1 розраховується блоком 5 обробки сигналу як відношення заданої відстані S між фоторелейними бар'єрами 2 і 4 до зафіксованого пристроєм часу Т між моментами перетину об'єктом 1 фоторелейних бар'єрів 2 і 4: V = S/T. Фоторелейний бар'єр у складі пристрою для визначення швидкості об'єкта працює наступним чином (фіг. 2). В початковому стані готового до проведення замірів пристрою для визначення швидкості об'єкта випромінювач 2 фоторелейного бар'єру випромінює промінь 5 під кутом  до лінії А-А. Система дзеркал 3, розташованих на лініях АА та В-В корпусу 6 фоторелейного бар'єру, забезпечує відображення променя 5 таким чином, що він потрапляє на фотодатчик 4. При проведенні вимірювання швидкості пролітаючого об'єкту 1 взаємне розташування елементів фоторелейного бар'єру та запропонована схема відображення Комп’ютерна верстка І.Скворцова 6 променя забезпечують постійне перекриття доступу променя 5 до фотодатчика 4 від моменту початку перекриття об'єктом 1 променя від випромінювача 2 до моменту кінця перекриття об'єктом 1 останнього перед фотодатчиком 4 відображеного променя, чим забезпечується достатність часу перекриття об'єктом 1 променя 5 для спрацьовування фотодатчика 4, зважаючи на скінченну величину часу спрацьовування останнього, навіть при високих швидкостях польоту об'єкта 1. Внаслідок відсутності світлового променя на фотодатчику 4 ним генерується відповідний сигнал, який далі спрямовується до блоку обробки сигналу пристрою для визначення швидкості об'єкта. Джерела інформації 1. Патент RU 2366960 СІ. Устройство для измерения скорости перемещаемого тела. Г.А. Копылов, В.Д. Ковалев, В.Г. Бондарев, В.В. Ефанов Опубл. в Б.В. №25, 10.09.2009.- аналог 2. Патент RU 2285268 С1. Устройство для измерения скорости и ускорения метаемого объекта. А.П. Иванов, М.Р. Колиев - Опубл. в Б.В. №28, 10.10.2006.- аналог 3. Patent DE 10119586 Al. FlugdatenMessvorrichtung und -Messverfahren. G. Kirstein Offenlegungstag 31.10.2002.- аналог 4. Patent DE 3333701 Al. Gerat zur Ermittlung von GeschoBgeschwindigkeit. G. Huscher, K.-H. Holter - Offenlegungstag 04.04.1985.- прототип Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601