Устройство для измерения временного интервала

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения временного интервала. Устройство для измерения временного интервала содержит: 1 генератор импульсов (1), 1 RS- триггер (2), 3 Д-триггера (3,4,8), 2 элемента ИЛИ (7,5), 1 счетный триггер (5), 1 счетчик импульсов (9), 1 элемент И (10), 1 - 10 1- 3 5 - 6 - 4 - 8 - 10 - 9; 4 - 5.. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4887488/21 (22) 04,12,90 (46) 23,05,93. Бюл.йг 19 (71) Самарский филиал Научно-исследовательского института технологии и организации производства двигателей (72) В;В.Беззубцев (56) Авторское свидетельство СССР

М 1741559, кл, G 04 F 10/04, 1990.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматике, вычислительной технике и приборостроении. . Цель изобретения — упрощение устройства за счет сокращения объема оборудования.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для измерения временного интервала; на фиг,2-5 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство для измерения временного интервала содержит генератор 1 импульсов, RS-триггер 2, D-триггеры 3, 4, элемент 5

WIN, счетный триггер 6, элемент 7 ИЛИ, 0-триггер 8, счетчик 9 и элемент 10 И.

Прямой выход генератора 1 подключен к С-входу триггера 3 и к.первому входу элемента 10, а инверсный выход к С-входам триггеров 4, 8. S-вход триггера 2 подключен к шине 11 "Старт", à R-выход — к шине 12

"Стоп". Выход триггера 2 подключен к 0входам триггеров 3, 4. Входы элемента 5 подключены соответственно к инверсному выходу триггера 4 и к прямому выходу триг„„ „„1817056 А1 (я)5 G 04 F 10/04 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННОГО ИНТЕРВАЛА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения временного интервала, Устройство для измерения временного интервала содержит: 1 генератор импульсов (1), 1 RSтриггер (2), 3 Д-триггера (3,4,8), 2 элемента

ИЛИ (7,5), 1 счетный триггер (5), 1 счетчик импульсов (9), 1 элемент И (10), 1 -10- 9;

1->3->5- 6- 7;2- 4- 8-+10- 9;4-+5., . 5ил. гера 3, а выход подключен к С-входу триггера 6 и к первому входу элемента 7, выход которого подключен к R-входу триггера 4, выход D-триггера 8 подключен к второму входу элемента 10, а 0-вход- к выходу триг- у» гера 4. Выход элемента 10 подключен к счетному входу счетчика 9, вход обнуления которого подключен к шине 13 "Сброс" и к а

S-входу триггера 6, Выходная шина 14 целой части результата измерения подключена к информационным выходам счетчика 9, а шина 15 дробной части результата измерения — к прямому выходу триггера 6 и к второму входу элемента 7.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 формирует на своих выходах прямую и инверсную импульсные последовательности типа меандр с периодом х.

Триггер 2 находится в состоянии "0", обеспечивая "0" на 0-входах триггеров 3, 4, которые под воздействием на их С-входы импульсной последовательности также установятся в "0", который поступает на 0-вход триггера 8. Поскольку на С-вход триггера 8

1817056 также поступает импульсная последовательность, то он также установится в "0", закрывая элемент 10 для импульсов генератора 1. Перед измерением импульсом по шине 13 счетчик 9 обнулится, а триггер 6 по

S-входу установится в "1".

В момент измеряемого интервала Тх на шину 12 поступает старт-импульс, устанавливая триггер 2 в "1", а в момент окончания

Тх на шину 11 поступает стоп-импульс, возвращая триггер 2 s исходное состояние. Таким образом, на прямом выходе триггера 2 формируется строб- импульс, длительность которого равна длительности Тх. Случай, когда начало и конец строб-импульса приходятся на нулевые состояния прямой импульсной последовательности, иллюстрируется временными диаграммами фиг.2. Начало строб-импульса находится в области tt-tz, а окончание — в области 1мв. Легко вычислить, что максимальная и минимальная длительности строб-импульса, выраженные через период составляет

Tm»=t з - t1=4,5т

Tmln=t 1 - t 2=3,5т

Рассмотрим формирование результата измерения.

С началом строб-импульса на 0-входах триггеров 3, 4 установится "1" и в момент t2 под воздействием перепада О/1 прямой импульсной последовательности триггер 3 установится в ")" по С-входу. Триггер 4установится в "1" в момент tg в результате воздействия на его С-вход перепада О/1 инверсной импульсной последовательности, С момента t3 на D-вход триггера 8 поступает с прямого выхода триггера.4 потенциал "1". Поэтому в момент tG триггер 8 аналогично триггеру 4 устанавливается в "1", открывая элемент 10 для импульсов. Относительно прямой импульсной последовательности триггеры 4,8 по С-входу срабатывает от перепада 1/О, По окончании строб-импульса на 0-входах триггера 3, 4 установится "0", и в момент te триггер 3, а в момент tg триггер 4, возвратятся в исходное состояние. В интервале ts.. tg на обоих входах элемента ИЛИ 5 потенциал

"0" и на его выходе формируется отрицательный импульс, под воздействием которого триггер 6 опрокинется, устанавливаясь в нулевое состояние. Поскольку с момента tg на 0-входе триггера 8-"0". то он в момент t11 возвращается в нулевое состояние, закрывая элемент 10, Как видно из эпюры 8, на вход счетчика 9 поступит четыре счетных импульса. Поскольку на шину 15 дробной части результата измерения поступит "0", то результат измерения составит

N4=4 т (2)

На основании (1) и (2) погрешность измерения Лсоставит

Л =4 т -3,5 т = 0,5т

10 Д=- 4т 45т = 05т

1Ь! «Обт (3) На фиг.3 иллюстрируется случай, когда начало строб-импульса приходится на нулевое состояние прямой импульсной последовательности (интервал tt.„t2(, а конец — на единичное состояние этой импульсной последовательности (интервал tG...t7). максимальное и минимальное значения измеряемого интервала, очевидно. составят:

Tmax=t 7 t1= 4т

>min= t G 2= Зт (4) Nu=3 z+ 0,5т = 3,5 т. (5) На основании (4) и (5) погрешность измерения составит

6 пах= 4 т-3,5 т = 0,5 т

Ь м=З т -3,5 т-0,5 т

lhl <05т (6) На фиг.4 представлен случай, когда начало строб-импульса приходится на единичное состояние (интервал г,..tз), а окончание — на нулевое состояние (интервал 17.. t9) и рямой импульсной последовательности. Здесь

Аналогично предыдущему случаю, в момент t2 триггер 3, а в момент ta триггер 4 установятся в "1", в момент ts в "1" установится триггер 8, открывая элемент 10 для прямой импульсной последовательности.

После окончания строб-импульса первым в "0" установится триггер 4 в момент t7, а в момент тз в "0" установится триггер 3. Как видно из эпюр на выходе элемента 5логическое состояние (логическая "1") не изменя35 ется за время измерения, и триггер 6 за это время также не изменяет своего исходного состояния. С момента t7 на 0-входе триггера

8- "0", и он в момент tg возвращается в исходное состояние. закрывая элемент 10., Как видно из эпюры, на выходе элемента 10 сформировалось три счетных импульса. Поскольку на шину 15 поступает "1", то результат измерения составит

1817056

Tmax=t 8 t2= 4 Г

Tmin= t7 - t3= 3 Г (7) 5

I ЛI 05г

Tx= t7-t2=3,5т (12) (13) 50

Твах=1 7 1 2=3.5т

Tmin= t 6 — t 3= 2,5 х

N<-- 3,5 t (14) (10) максимальное и минимальное значение измеряемого интервала составят:

Как видно из эпюр с началом строб-импульса в единичное состояние установится триггер 4 в момент ta. а триггер 3 — в момент

t4. А интервале 1з., t4 на выходе элемента 5 10 формируется "отрицательный" импульс длительностью х /2, перепад О/1 которого опрокинет по С-входу триггер 6 в момент t4, т.е. установит в "0", Триггер 8 установится в

"1" в момент тч, открывая элемент 10, 15

По окончании строб-импульса триггер 3 в момент te по С-входу установится в "0", На выходе элемента 5 ИЛИ установится "0". На выходе элемента 7 также установится "0", который установит по R-входу в "0" триггер 20

4, При этом на выходе элемента 5 вновь установится "1", т.е. на выходе элемента 5 формируется короткий отрицательный импульс, длительность т s которого равна сумме задержек элемента 7, триггера 4 и собственно 25 элемента 5, Минимальная длительность импульса, от которого надежно срабатывают элементы(логические элементы, триггеры, счетчики и т.п.) данной серии (например серии 155), должно быть не менее тз логиче- 30 ского элемента И или ИЛИ. В данном случае имеем длительность г в несколько раз более to. тем более, если учесть, что D-триггер имеет задержку 2 r з...3 т з. Это значит, что от этого импульса произойдет надежное сраба- 35 тывание по С-входу триггера 6, который вновь установится в "1". Поскольку к моменту tg xa

0-входе триггера 8 "0", то он в этот момент установится в "0" закрывая элемент 10, Кэк видно из эпюры, на выходе элемента 10 формируется три счетных импульса, и с учетом единичного состояния триггера 6 результат измерения составит

Йо=З + 05t=35г (8) 45

На основании (7) и (8) погрешность измерения составит

I ЛI 0,5т, (9) На фиг.5 начало и окончание строб-импульса приходятся на единичное состояние прямой импульсной последовательности

Здесь, как и в предыдущем случае, в интервале тз.,л4 на выходе элемента 5 формируется импульс, так как сначала (в момент тз) в "1" установится триггер 4, а затем (в момент t4) — триггер 3, В момент t4 триггер 6 установится в "0", Элемент 10 триггером 8 открывается в момент 1з. По окончании строб-импульса в исходное состояние сначала возвращается триггер 4 (момент t7). а затем — триггер 3 (момент te), и триггер 6 до конца измерения остается в нулевом состоянии. В момент tg триггер 9 также возвращается в исходное состояние.

Как видно из эпюры, на выходе элемента 10 сформируется три счетных импульса, и результат измерения составит

На основании (1) и (») погрешность измерения составит

Погрешность измерения не превышает

0,5 7: иM в тtеeх x cс Jлi у ч а я хx, когда начало или конец строб-импульса совпадают (почти совпадают) с моментами изменения логического состояния импульсной последовательности генератора 1.

Пусть начало строб-импульса приходится на момент t2, э окончание — нэ момент t7.

При этом длительность изменяемого интервала составит

В момент t2 срабатывание триггера 3 имеет вероятностный характер. т.е. срабатывание триггера 3 в момент t4 не предсказуемо.

В момент t7 вероятностный характер имеет срабатывание триггера 4.

Если триггер 3 срабатывает в момент t2, а триггер 4 в момент t7 не успевает сработать, то устройство работает в соответствии с эпюрами фиг.2 и результат измерения

Если триггер 4 успевает сработать в момент 17, то устройство работает в соответствии. с фиг,3. Результат измерения в этом случае

Если в момент t2 триггер 3. а в момент

t7 — триггер 4, не успевают сработать, то

1817056 (15) Й -3,5r

Фиг.1 результат измерения формируется в соответствии с фиг.4

Если триггер 3 в момент tz не сработал, а триггер 4 в момент 1т успевает сработать, то устройство работает согласно эпюрам фиг.5 и результат измерения составит

Nu=- Зг (16) Сравнивая измеренные значения (13), (14), (15). (16) в действительными значениями (12), видим что погрешность измерения не превышает + 0,5 r .

Таким образом предлагаемое устройство обеспечивает точность измерения такую же, как и устройство и рототип, и ри этом имеет меньший обьем оборудования — исключается один элемент И.

Формула изобретения

Устройство для измерения временного интервала, содержащее генератор импульсов, RS-триггер, три 0-триггера, два элемента ИЛИ, элемент И, счетный триггер, счетчик импульсов, причем прямой выход генератора соединен с первым входом элемента И и тактовым входом первого О-триггера, а инверсный выход — с тактовыми входами второго и третьего О-триггеров, прямой выход последнего из которых соединен с вторым входом элемента И, выход которого подклю5 чен к счетному входу счетчика импульсов, информационные выходы которого являются выходами целой части результата измерения и подключены к выходной шине устройства, а вход обнуления соединен с

10 входом "Сброс" устройства и S-входом счетного триггера, прямой выход которого является выходом дробной части результата измерения и подключен к выходной шине устройства и к первому входу первого эле15 мента ИЛИ, а тактовый вход счетного триггера подключен к. второму входу первого элемента ИЛИ и к выходу второго элемента

ИЛИ, первый вход которого подключен к инверсному выходу второго О-триггера, а

20 второй вход — к прямому выходу первого

О-триггера, О-вход которого подключен к

0-входу второго 0-триггера и к прямому выходу RS-триггера, S- u R-входы которого соединены с шиной "Старт" и "Стоп" соот25 ветственно, отл ича ю щеес я тем, что, с целью упрощения устройства, прямой выход и инвертированный R-вход второго 0триггера подключены соответственно к второму входу третьего 0-триггера и к выхо30 ду первого элемента ИЛИ, 181705б

1817056

1

3 2 З О 4

8$ g7 dg Я юг.5

Редактор

Заказ 1721 Тираж Подписйое

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1 г

5

1

3 ,5

6

Составитель В.Беззубцев

Техред М,Моргентал Корректор Н Кешеля