Измеритель временных интервалов

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЬК ИНТЕРВАЛОВ , содержащий эталонный и нониусный генераторы, последовательно соединенные триггер, элемент совпадения и счетчик грубого отсчета, причем выход эталонного генератор соединен ,с вторым входом элемента совпадения, ;Отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены сумматор , блок вычитания кодов,два блока определения синфазной нониусной последовательности и два блока интерполяции , при этом первые входы блоков опг ределения синфазной нониусной Последовательности соединены с выходом нониусного генератора, их вторяле входы соединены с соответствующими входами триггера, третьи их входы подключены к первым выходам блоков интерполяции, а выходы блоков определения синфазной нониусной последовательности связаны с первыми входами блрков интерполяции , вторые входы которых подсоединены к выходу эталонного генератора , а их вторые выходы подключены соответственно к первому входу суммато-ф ра и первому входу блока вычитания кодов, при этом выход младшего разряда счетчика грубого отсчета через второй вход сумматора подключен к второму входу блока вычитания кодов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3428767/18-21 (22)15.04.82 (46)28.02.84. Бюл. Р 8 (72)В.В. Антонов (71)Специальное конструкторско-технологическое бюро средств автоматизации (53)621.317(088.8) (56)1. Авторское свидетельство СССР

Р 661491, кл. G 04 F 10/04, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 460525, кл. Q 04 F 7/00, 1975. (54)(5 7) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащий эталонный и нониусный генераторы, последовательно соединенные триггер, элемент совпадения и счетчик грубого отсчета, причем выход эталонного генератора соединен .с вторым входом элемента совпадения,,отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены сумма„„SU„„ I A

3(5 ) r3 04 F 10/04, Cj 04 F 7/00 тор, блок вычитания кодов,два блока определения синфаэ ной нониусной последовательности и два блока интерполяции, при этом первые входы блоков оп ределения синфаэной нониусной последовательности соединены с выходом нониусного генератора, их вторые входы соединены с соответствукщими входами триггера, третьи их входы подключены к первым выходам блоков интерполяции, а выходы блоков определения синфазной нониусной последовательности связаны с первыми входами блрков интерполяции, вторые входы которых подсоединены к выходу эталонного генератора, а их вторые выходы подключены соответственно к первому входу суммато-Е ра и первому входу блока вычитания кодов, при этом выход младшего разряда счетчика грубого отсчета через второй вход сумматора подключен к второму входу блока вычитания кодов.

1076868

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к устройствам для измерения однократных временных интервалов, и может быть использовано в приборостроительной промышленности.

Известен цифровой измеритель временных интервалов, содержащий генераторы образцовой частоты и нониуса, электронный ключ, шины "Пуск" и

"Сброс", элементы ИЛИ, счетчик импульсов, состоящий из реверсивной и обычной декад, блоки формирования сдвинутых импульсов, выделения нониусной последовательности и управления реверсом, элементы И и нониусную реверсивную счетную декаду Г1 3.

Однако известный цифровой измеритель сложен по конструкции, точность его измерений уменьшается вследствие неопределенности временного положения центра пачки совпаших импульсов

20 основной и одной из нониусных носледо пульсов основной и нониусной последо-55 вательностей и невозможностью регистрации любого нечетного их совпаде-. ния, уменьшающей разрешающую способ,ность и динамический диапазон.

Цель изобретения - повышение точности измерения длительности временных интервалов.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель временных интервалов, содержащий эталонный и нониус- 65 вательностей,, Наиболее близким к предлагаемому . по технической сущности является устройство для дискретного измерения 25 интервалов времени, содержащее эталонный генератор, последовательно соединенные триггер, элемент совпадения и счетчик грубого отсчета, при этом выход эталонного генератора З0 соединен с вторим входом элемента совпадения, а также последовательно соединенные нониусный генератор, первый элемент И, элемент ИЛИ и счетчик точного отсчета, при этом выход нониусного генератора через второй элемент И связан с входом схемы вы.деления импульса последнего совпадения, выход которой через схему выключения связан с входом нониусного .генератора (2 3.

Однако известное устройство имеет низкую точность измерения длительности временных интервалов, определяемую несинхронностью нониусной последовательности с началом временного45 интервала и использованием генератора ударного возбуждения для формирования нониусной последовательности.

Дополнительная погрешность, связанная с несовершенством конструкции, 50 определяется медленным и непрерывным накоплением кода ошибки вспомогательного счетчика при многократном повторении одиночных совпадений имный генераторы,, последовательно соединенные триггер, элемент совпадения и счетчик грубого отсчета, причем выход эталонного генератора соединен с вторым входом элемента совпадения, дополнительно введены сумматор, блок вычитания кодов, два блока определе.ния синфазной нониусной последовательности и два блока интерполяции, при этом первые. входы блоков определения синфазной нониусной последовательности соединены с выходом нониусного генератора, их вторые входы соединены с соответствующими входами триггера, третьи их входы подключены к первым выходам блоков интерполяции, а выходы блоков определения синфазной нониусиой последовательности связаны с первыми входами блоков интерполяции, вторые входы которых подсоединены к выходу эталонного генератора, а их вторые выходы подключены соответственно к первому входу сумматора и первому входу блока вычитания кодов, при этом выход младшего разряда счетчика грубого отсчета через второй вход сумматора подключен к второму входу блока вычитания кодов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема измерителя; на фиг. 2 функциональная схема Формирователя нониусных последовательностей.

Измеритель содержит (фиг. 1) шины 1 и 2 сигналов начала и конца измеряемого интервала, эталонный и нониусный генераторы 3 и 4, триггер

5, элемент б совпадения, счетчик 7 грубого отсчета, сумматор 8, блок 9 вычитания кодов, два блока 10 определения синфазной нониусной последовательности и два блока 11 интерполяции.

Блок 10 определения сиифазной нониусной последовательности содержит формирователей 12 нониусной последовательности, 5 элементов ИЛИ

13 и элемент ИЛИ 14. Ф

Блок 11 интерполяции включает счетчики 35 и 16, ключи 17 и 18, элемент 19 совпадения, линию 20 задержки, счетный триггер 21, сумматор 22, делитель 23 на два и элемент NJIH 24.

Формирователь (фиг. 2 ) 12 нониусной последовательности содержит формирователь 25 длительности, элементы

26-28 совпадения и триггер 29.

Измеритель работает следующим образом.

Перед началом измерения триггеры

5, 21 и 29, ключи 17 и 18 и счетчики 7, 15 и 16 сбрасываются в исходное состояние (цепь сброса не показана).

При этом на выходах триггеров 5, 21 и 29 устанавливается низкий уровень напряжения, ключ 17 находится в закрытом состоянии, а ключ 18 — в

1076868 открытом. На выходах счетчиков 7, 15 и 16 устанавливается нулевой код.

Формирователи 25 длительности постоянно запускаются импульсами нониусного генератора 4 и вырабатывают импульсы длительностью 5

= 1

1

1 где — длительность импульсов первого формирователя 25 длительностир 1 -= 1р ° 10 порядковый номер формироваI теля 25 длительности.

Импульс каждого предшествующего формирователя 25 длительнбсти, проходя через последующий элемент 35

ИЛИ 13, запирает элемент 26 совпадения каждого последукщего формирователя 12 нониусной последовательности на время своей длительности.

В результате на входы элементов

27 и 28 совпадения формирователей

12 поступают серии импульсов равных по длительности и сдвинутых один относительно другого на время

Т = ьи = Т п,где и длительность 25 импульсов каждой серии, Т „ - период ,повторения импульсов нониусного генератора, n — количество дискрет1ных интервалов, укладывающихся в ! интервале времени Т„.

До тех:пор, пока не произойдет совпадения импульса начала временного интервала в элементе 27 совпадения с импульсом одной из серий, сформированных формирователями 25 длительности и прошедших через эле- 35 мент 26 совпадения, элементы 28 совпадения остаются закрытыми ° Если в одном из формирователей 12 нониусных последовательностей произошло . указанное совпадение, триггер 29 40 опрокидывается в противоположное состояние. На его выходе устанавливается высокий уровень напряжения.

Элемент 28 совпадения формирователя 12 открывается, импульсы синфазной нониусной последовательности проходят через. него и элемент ИЛИ 14 на выход блока 10 определения синфазной нониусной последовательности.

Высокий уровень напряжения с выхода триггера 29 формирователя 12 через все элементы ИЛИ 13 запирает элементы 26 совпадения всех формирователей.

Таким образом осуществляется формирование и определение синфазной Н0. ниусной последовательности как с импульсом начала, так и с импульсом конца временного интервала. Процес сы во втором блоке 10 определения 60 синфазной нониусной последовательности происходят аналогично, как и в первом.

В промежутке времени от импульса начала до импульса конца измеряемого 65 интервала триггер 5 дважды опрокидывается в противоположное состояние, на его выходе появляется высокий уровень напряжения. Импульсы эталонного генератора 3 проходят через открытый элемент б совпадения и подсчитываются счетчиком 7 грубого отсчета.

В исходном состоянии ключ 17 блока 11 интерполяции находится в закрытом состоянии, а ключ 18 — в.открытом. Импульсы синфазной нониусной последовательности с выхода блока 10 проходят через открытый ключ 18, элемент ИЛИ 24 и подсчитываются счетчиком 16 до первого совпадения с импуль- сами эталонного генератора 3 в элементе 19. Первый импульс совпадения с его выхода запирает ключ 18 и от- крывает ключ 17. Импульсы совпадения проходят через делитель 23 на два, элемент ИЛИ 24 и также подсчитываются счетчиком 16. Каждый нечетный импульс совпадения, поступающий на счетный триггер 21, устанавливает его в состояние, противоположное исходному. На его выходе появляется высокий уровень, который в сумматоре 22 представляет код половины единицы младшего разряда счетчика 16.

После окончания совпадений импульсов эталонного генератора 3 и синфазной нониусной последовательности блока

10 в элементе 19 на выходе сумматора

22 фиксируется код, соответствукщий временному интервалу т„,=(н„+ —, (т„- т,), где й„ вЂ” количество импульсов до первого совпадения в элементе 19;

N — количество совпавших импульсов в элементе 19;

Т вЂ” период повторения импульсов

О эталонного генератора 3.

Аналогичные процессы происходят во втором блоке 11 интерполяции, на выходе сумматора 22 которого фиксируется код, соответствующий временному интервалу

2

На выходе счетчика 7 грубого отсчета устанавливается код, соответствующий временному интервалу Т =

= 5 Т, где Й вЂ” количество импульсов эталонного генератора 3 °

Код младшего разряда счетчика 7 в сумматоре 8 измерителя суммируется с кодом сумматора 22 первого блока 11 интерполяции, а в блоке 9 вычитания кодов из суммарного кода сумматора 8 вычитается код суммат ра

22 второго блока 11 интерполяции.

Результирукщий код старших разрядов

107б868 счетчика 7 младших разрядов блока 9 вычитания кодов соответствует временному интервалу

Окончание измерительного процесса в каждом иэ блоков 11 интерполяции происходит следующим образом. После первого совпадения импульсов эталонного генератора 3 с импульсами синфазной нониусной последовательности блока 10, когда ключ 17 открывается, последние начинают проходить через открытый ключ 17 на счетный вход . счетчика 15. Импульсы совпадения элемента 19 задерживаются в линии

20 на половину периода повторения импульсов синфазной нониусной последовательности и поступают на вход сброса счетчика 15. При любом количестве импульсов совпадения (в том числе и однократном) счетчик 15 после каждого иэ них начинает подсчет количества импульсов синфаэной ноииусной последовательности блока 10.

Если после очередного импульса синфазной нониусной последовательности блока 10 не произойдет сброса счетчика 15 в исходное состояние очередным импульсом совпадения, то второй импульс последовательности блока 10 устанавливает на выходе второго разряда счетчика 15 высокий уровень напряжения, который опрокидывает триггеры 29 формирователей 12 нониусных последовательностей в исходное состоя, ние, элементы 28 совпадения запираются, блок 10 прекращает передачу в блок 11 синфазной нониусной последовательности.

В предлагаемом измерителе по сравнению с прототипом исключена погрешность, связанная с несинхронностью начала измеряемого временного интер15 вала с нониусной последовательностью и формированием последней генератором ударного возбуждения.

Разрешающая способность измерите29 ля в начале и в конце измеряемого интервала времени равна половине разрешающей способности нониусного преббраэователя.

Динамический диапазон измерения

25 однократных интервалов времени снизу определяется величиной точности измерителя, а сверху ограничивается количеством старших разрядов счетчика грубого отсчета.

10768б8

1076868

Составитель В. Муляр

Техред В.Далекорей Корректор И. шароши

Редактор A. Лежнина Тираж 408 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Ио-ква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 745/44

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