Периодометр для струнных датчиков

 

1 .ПБРИОДОМЕТР ДЛЯ СТРУННЫХ ДАТЧИКОВ , содержащий усилитель-ограничитель , счетчик и блок квантования, состоящий из кварцевого генератора, делителя и элемента И, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повьшения помехоустойчивости и точности, в него введены формирователь, состоящий из первого и второго триггеров, элемента совпадения и элемента задержки , при этом выход усилителя-ограничителя соединен с первым входом формирователя, соединенным с первыми входами первого и второго триггеров и первым входом элемента совпадения, второй вход которого соединен с вторьм входом второго триггера и выходом первого триггера и является первьм выходом формирователя, втор выхог дом которого является выход первого триггера, а вторым выходом фо1 4ирователя является первый вход элемента задержки, второй вход которого соединен с выходом элемента совпадения, а выход элемента задержки соединён с вторым входом первого триггера, при этом первый и второй выходы формирователя соединены соответственно с первым и вторым входом блока квантования , первый выход которого соединен с вторым входом формирователя I второй выход блока квантования соединен с входом счетчика. to Од со 05 СО СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ1НЕСНИХ . РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ ) 263635 (59 4 С 01 Н 3/06 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3761090/24-21 (21) 22.06.84 (46) 15.10.86. Бюл. У 38 (7I) Киевский филиал Центрального проектно-конструкторского бюро Производственного объединения "Союзэнергоавтоматика" (72) Д.И.Самсонов, Н.А.Рюмшин, В.А.Литаврин и В.А.Якушев (53) 621. 31 7 (088 . 8) (54) (57) I,ПЕРИОДОМЕТР ДЛЯ СТРУННЫХ ДАТЧИКОВ, содержащий усилитель-ограничи, тель, счетчик н блок квантования, состоящий из кварцевого генератора, делителя и элемента И, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и точности, в него введены формирователь, состоящий из первого и второго триггеров, элемента совпадения и элемента задержки, при этом выход усилителя-ог-

1 раничителя соединен с первым входом формирователя, соединенным с первыми входами первого и второго триггеров и первым входом элемента совпадения, второй вход которого соединен с вторым входом второго триггера и выходом первого триггера и является первым выходом формирователя, вторым выхо-... дом которого является выход первого триггера, а вторым выходом формирователя является первый вход элемента задержки, второй вход которого соединен с выходом элемента совпадения, а выход элемента задеркки соединен с вторым входом первого триггера, при этом первый и второй выходы формиро- 3 вателя соединены соответственно с первым и вторым входом блока квантования, первый выход которого соединен с вторым входом формирователя, второй выход блока квантования сое- Я динен с входом счетчика °

tweL

12636

2. Периодометр по и., о т л и ч а ю шийся тем, что содержит кварцевый генератор, делитель, элементы И, первый и второй кольцевые сдвиговые регистры, а также блок стробирования, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входом узла квантования, причем второй вход соединен с входом делителя, выход которого соединен с первым входом первого кольцевого сдвигового регчстра, а второй вход — с выходом блока строби35 рования и одним из установочных входов второго кольцевого сдвигового регистра, другие установочные входы которого соединены с соответствующими выходами первого кольцевого сдвигового регистра, первым выходом блока квантования является выход кварцевого генератора, соединенный с первым входом элемента И и тактовым входом второго кольцевого сдвигового регистра,âûõ0ä которого соединен с вторым входом элемента И,выход которого является вторым выходом блока квантования.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть .использовано для измерения периода сигнала струнных датчиков, применяемых в гидротехническом строительстве.

Целью изобретения является улучшение помехоустойчивости и повышение точности устройства путем формирования определенных значений временных измерительных интервалов.

Ка фиг.l представлена блок-схема .периодометра для струнных датчиков; на фиг.2 — блок-схема блока квантования; на фиг.3 — временные диаграммы работы узлов периодометра °

Устройатво содержит усилительограничитель (УO) 1, блок 2 квантования, кварцевый генератор 3, делитель

4, элемент И 5, счетчик 6, формирователь 7, элемент 8 совпадения, элемент 9 задержки, первый 10 и второй

Il триггеры, блок 12 стробирования, первый 13 и второй 14 кольцевые сдвиговые регистры.

Выход УО 1 соединен с первым входом формирователя 7, соединенным с. первыми входами первого 10 и второго

ll триггеров и первым входом элемента 8 совпадения, второй вход которо- ЗО го соединен с вторым входом второго триггера 11 и выходом первого триггера 10 и является первым выходом. формирователя 7, вторым выходом которого является выход второго тригге- 5 ра II, a вторым .входом формирователя

7 является первый вход элемента 9 за2 держки, второй вход которого соединен с выходом элемента 8 совпадения, а выход элемента 9 задержки соединен с вторь1м входом первого триггера 10, при этом первый и второй выходы формирователя 7 соединены соответственно с первым и вторым входом блока

2 квантования,, первый выход которого соединен с вторым входом формирователя 7 и выходом кварцевого генератора 3„ второй вход блока 2 квантования соединен с вторым входом блока !2 стробирования и через делитель

4 с первым входом первого кольцевого сдвигового регистра 13, выходы которого соединены с соответствующими входами второго кольцевого сдвигового регистра 14, выход которого соединен с вторым входом элемента И

5, первый вход блока 2 квантования соединен с первым входом блока 12 стробироваиия, выход которого соединен с одним из установочных входов второго кольцевого сдвигового регист ра 14, тактовый вход которого связан с выходом кварцевого генератора 3 и первым входом элемента И 5, а вьмод— с вторым входом элемента И 5, вьмод которого является вторым выходом блока 2 квантования и подключен к счетчику 6, при этом второй вход первого кольцевого сдвигового рег"; тра 13 связан с выходом стробирующего блока 12.

Принцип работы устройства основан на следующем.!

263635

Пусть срабатывание УО 1 сопровождается дребезгом, который начинается в момент времени t,. и заканчивается С »

Так как шумовой сигнал имеет нормальное распределение, то наиболее вероятным моментом прохода чистового входного сигнала через ноль есть (+е )/2.

Пусть измерительный интервал со; держит и периодов чистого входного сигнала. В момент его п-го прохода через ноль дребезг на выходе усилителя-ограничителя 1 начинается в

К а заканчивается в t,, где n > k (на фиг.3 k = 5). Сформированные по началу и концу дребезга измерительные интервалы — t < — t < и г..- t соответственно. Суммируя, получают

20 (t.+t ) + (t -t ) -(е +t ) -(t +t)

2 $ 6 Я что соответствует наиболее вероятно-, му. значению измерительного интервала, сформированному по переднему фронту входного сигнала..Для заднего фронта входного сигнала получают аналогично: начало дребезга в момент пропрохода первого сигнала через ноль и конец — в t,,в момент k-го про3

У хода „,д и t,, соответственно, сум-30 мируя, получают (t +t ).-(t +t )

8 3 наиболее вероятное значение измерительного интервала.

Учитывая возможность смещения нуля УО 1 в качестве значения изме- 35 рительного интервала, следует взять

,у+г )+(г +г ) -

«(« }+ (t -tg)+

Для однополупериодной схемы измерения этот интервал (t -t )+

Устройство работает следующим образом.

При наличии в составе входного 50 сигнала УО 1 широкополосных шумов в момент прохода "чистого" сигнала через ноль возможны многократные срабатывания (дребезг) .

Элемент 8 совпадения имеет на 55 выходе единицу при совпадении входных логических сигналов и ноль в случае несовпадения.

Элемент 9 задержки может быть выполнен как счетчик, вход сброса которого является входом элемента 9, на счетный вход счетчика подаются импульсы от кварцевого генератора 3, а выходом элемента 9 является выход тактового разряда счетчика, что с момента появления на. его входе сигнала разрешения счета {нуля) до момента появления на данном выходе единицы проходит время, большее максимальной длительности дребезга УО I.

Стробирующий триггер 11 представляет собой триггер, на выходе которого устанавливается его входной сигнал, если. этот сигнал отличается от сигнала управления, и который не меняет своего состояния, если эти сигналы совпадают.

Стробирующий блок 12 представляет собой устройство, формирующее короткие импульсы по каждому переднему и заднему фронту двух входных сигналов.

Формирователь 7 работает следующим образом.

Пусть в начальный момент времени на выходе УО 1, выходах формирователя (триггеров 10 и 11) установлен

"0". На входе триггера ll и элемента 8 совпадения — "0", на выходе элемента 8 совпадения "I" устанавливающая элемент 9 задержки в "О".

При наличии нулей на выходах триггеров -1О и 11, с появлением первой

"I" на выходе УО 1 триггер 11 устанавливается в "1", на входе элемента 9 задержки появляется "0", разрешающий счет. При наличии дребезга в выходном сигнале УО 1 триггер ll не изменяет своего состояния, а на выходе элемента 8 совпадения с приходом каждого "О появляется 1, устанавливающая элемент 9 задержки в ноль. После окончания дребезга через заданный промежуток времени на выходе элемента 9 задержки появляется

1Е п

1, при этом триггер 10 устанавливается в "1", на выходе элемента 8 совпадения появляется 1, которая устанавливает элемент 9 в ноль. Установка нулей на выходах триггеров

l0 и 11 происходит аналогично .

На выходе УО 1 появляется "0", триггер 11 устанавливается в "0", а через заданный промежуток времени после окончания дребезга на выходе УО 1, на выходе элемента 9 появ1263635

5 ляется "1", и триггер 10 устанавливается в ноль.

Временные диаграммы работы формирователя показаны на фиг.3, где

11„ — входной сигнал У0 1, представляющий собой адцитивную смесь "чистого" сигнала и широкополосного шума, имеющего нормальное распределение;

П„, - выходной сигнал УО II П1 ходной сигнал триггера ll, U — вы" .ходкой сигнал триггера 10„

Сигналы с выхода триггера 10 и 11 (фиг.3, зависимости U«, U ) поступают на вход блока 2 квантования, формирующего временные измерительные интервалы t,-t и t -t и преоб разующие их значения в последовательности счетных импульсов, поступающих на вход счетчика, выходной код которого по окончании цикла измерения соответствует величине измеряемого периода.

Блок 2 квантования работает следующим образом.

В начальный момент регистры 13 и 14 обнулены, на выходе регистра 14 ноль и на выходе блока 2 квантования нет счетных импульсов. Делитель частоты 4 также установлен в ноль. Пусть в момент времени перед t, делитель

4 установлен в "1". В момент t,„ по переднему фронту выходного сигнала триггера 11 стробирующий блок 6 формирует короткий импульс. При этом в первый разряд регистра )3 записывается l", которая по этому же импульсу заносится в четырехтактный кольцевой регистр 14. С приходом импульсов от а кварцевого генератора 3 в регистре

14 осуществляется кольцевой сдвиг этой единицы, т,е. с приходом четырех тактовых импульсов кварцевого генератора 3 на его выходе в течение одного такта присутствует единица, поступающая на вход элемента

И 5, на выходе которого при этом будет один счетный импульс на каждые четыре тактовых импульса кварцевого генератора 3.

Ь.

В момент t на выходе стробируют, щего узла 12 появляется второй импульс. При этом в регистре 13 уста навливаются в 1" первый и второй разряды, переписывающиеся в соответствующие разряды регистра 14.

После этого на каждые четыре тактовых импульса кварцевого генератора 3 на выходе блока 2 квантования

1О появляются по два импульса.

В момент t устанавливаются в "1" три разряца регистров 13 и 14, На выходе блока 2 квантования на каждые ю четыре импульса кварцевого генератора 3 появляются три счетных импульса. В момент t все четыре разряда регистров 13 и 14 устанавливаются в и с каждым импульсом от кварцевого генератора 3 на выходе блока 2 квантования появляется счетный импульс.

По окончании счета делителем 4 . установленного количества периодов на его выходе устанавливается ноль (в момент t ). При этом на выходе стробирующего блока 12 появляется короткий импульс, по которому этот ноль записывается в первый разряды регистров 13 и 14 соответственно.

После этого каждым четырем импульсам кварцевого генератора 3 соответству- ют три импульса на выходе блока 2 квантования.

В момент » в регистрах 13 и 14

35 два разряда устанавливаются в ноль, в момент t â€, три и в t — все четы8 ре, т. е. каждым четырем импульсам кварцевого генератора 3 соответствуют два, один, ноль импульсов на вы40 ходе блока квантования 2.

Импульсы с выхода блока 2 квантования суммируются счетчиком 6, после окончания счета код на выходе

45 которого соответствует величине; (t;t )+2,» -»2)+3 (t„ tç )+4 (»5-t„)

+3(»,-t )+2(t,-t )+(»„.-»,)=»,+»,+t +.

Н (1 2 З 4).

12636 35

Составитель E.Ñîëîâüåâ

Редактор Л.Веселовская Техред H.Ïîïîâè÷

Корректор А.Тяско 1

Заказ 5490/22 . Тираж 670

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r..ужгород, ул.Проектная, 4