Способ измерения временного интервала и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к автоматике и измерительной технике и может быть использована в измерительных и управляющих системах. Способ измерения временного интервала включает подсчет заполняющих интервал тактовых импульсов, формируемых делителем частоты генератора, и привязку первого тактового импульса к начальному импульсу интервала с точностью, определяемой коэффициентом деления делителя. При этом подсчитывают число импульсов в делителе между моментами прихода последнего тактового импульса и конечного импульса интервала и используют это число в качестве нониусной шкалы. Устройство для измерения временного интервала содержит формирователь 1 импульса, вход которого является входом 2 устройства, элемент 3 задержки, генератор 4 импульсов, делитель, выполненный в виде счетчика 5, счетчик 6, регистр 7, выходы которого являются информационными выходами 8 устройства, регистр 9, выходы которого являются информационными выходами 10 устройства. Умножая число, записанное в регистрах 7, 9 (учитывая, что в регистре 7 хранится целая часть числа, в регистре 9 - дробная), на величину периода опорной частоты, вычисляют период следования импульсов измеряемой частоты. Техническим результатом изобретения является уменьшение погрешности измерения, улучшение эксплуатационных характеристик и упрощение конструкции. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано в измерительных и управляющих системах.

Прототипом является преобразователь частоты в код, содержащий формирователь импульса, вход которого является входом устройства, а выход подключен к входу элемента задержки, генератор импульсов, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, выход переполнения которого соединен со счетным входом второго счетчика, выходы которого подключены к соответствующим входам регистра, выходы которого являются первыми информационными выходами устройства [А. с. 1833102, МПК Н03М 1/60, 1992].

Недостатками прототипа являются:

- погрешность промежуточного (начального) преобразования измеряемого временного интервала в код, обусловленная отсутствием измерения временного отрезка между последним импульсом опорной частоты и конечным импульсом измеряемого временного интервала.

Задачей изобретения является расширение уменьшение погрешности измерения, улучшение эксплуатационных характеристик и упрощение конструкции, реализующей способ.

Задача решается тем, что в способе измерения временного интервала, включающем подсчет заполняющих интервал тактовых импульсов, формируемых делителем частоты генератора, и привязку первого тактового импульса к начальному импульсу интервала с точностью, определяемой коэффициентом деления делителя, подсчитывают число импульсов в делителе между моментами прихода последнего тактового импульса и конечного импульса интервала и используют это число в качестве нониусной шкалы.

Делитель выполняют декадным.

Устройство для осуществления способа измерения временного интервала, содержащее формирователь импульса, вход которого является входом устройства, а выход подключен к входу элемента задержки, генератор импульсов, выход которого соединен с входом делителя, выполненного в виде первого счетчика, счетный вход которого является входом делителя, а выход переполнения является выходом делителя и соединен со счетным входом второго счетчика, выходы разрядов которого подключены к соответствующим входам регистра, выходы которого являются первыми информационными выходами устройства, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено вторым регистром, выходы которого являются вторыми информационными выходами устройства, а входы подключены к соответствующим (k+1)÷n выходам разрядов первого счетчика, вход сброса которых соединен с входом сброса второго счетчика и с выходом элемента задержки, при этом входы записи регистров объединены, подключены к выходу формирователя импульсов и к входу сброса 1÷k выходов первого счетчика.

Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.

Подсчитывание числа импульсов в делителе между моментами прихода последнего тактового импульса и конечного импульса интервала и использование этого числа в качестве нониусной шкалы позволяет уменьшить погрешность измерения, улучшить эксплуатационные характеристики и упростить конструкцию, реализующую способ.

Выполнение делителя декадным позволяет при необходимости легко изменять цену деления нониусной шкалы, что улучшает эксплуатационные характеристики и упрощает конструкцию.

Снабжение устройства для измерения временного интервала вторым регистром, выходы которого являются вторыми информационными выходами устройства, а входы подключены к соответствующим (k+1)÷n выходам разрядов первого счетчика, вход сброса которых соединен с входом сброса второго счетчика и с выходом элемента задержки, при этом входы записи регистров объединены, подключены к выходу формирователя импульсов и к входу сброса 1÷k выходов первого счетчика, позволяет упростить конструкцию и снизить погрешность измерения. Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для измерения временного интервала. На фиг. 2 изображена диаграмма работы устройства для измерения временного интервала.

Устройство для измерения временного интервала, содержит формирователь 1 импульса, вход которого является входом 2 устройства, а выход подключен к входу элемента 3 задержки, генератор 4 импульсов, выход которого соединен с входом делителя, выполненного в виде счетчика 5, выход переполнения которого соединен со счетным входом счетчика 6, выходы разрядов которого подключены к соответствующим входам регистра 7, выходы которого являются информационными выходами 8 устройства. Выходы регистра 9 являются информационными выходами 10 устройства, а входы подключены к соответствующим (k+1)÷n выходам разрядов счетчика 5, вход сброса которых соединен с входом сброса счетчика 6 и с выходом элемента задержки, при этом входы записи регистров объединены, подключены к выходу формирователя импульсов и к входу сброса 1÷k выходов счетчика 5.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы с генератора 4 поступают на вход С счетчика 5 (вход делителя) (фиг. 1, 2а). В момент времени t₁, определяемый коэффициентом деления, на выходе p переполнения этого счетчика формируется опорный импульс, который поступает на счетный вход счетчика 6 (фиг. 1, 2,б).

В момент t₂ на выходе формирователя 1 появляется начальный импульс измеряемой частоты (периода), который поступает на R_k счетчика 5, обнуляя 1÷k его разрядов, и - на входы V разрешения записи регистров 7, 9, в результате чего информация из счетчиков 5, 6 переписывается в эти регистры (фиг. 2,в). Одновременно счетчик 5 начинает накапливать импульсы, поступающие с генератора.

Через некоторое время, достаточное для перезаписи указанной информации, но не превышающее времени до момента заполнения k-го разряда счетчика 5, на выходе элемента 3 задержки формируется импульс, сбрасывающий в ноль (k+1)÷n разрядов счетчика 5 и обнуляющий счетчик 6.

В момент t₃ на счетный вход счетчика 6 поступает первый опорный импульс, который будет привязан к начальному импульсу измеряемой частоты с точностью 1/q периода опорной частоты, где q - коэффициент деления делителя. Если q будет равно 1000, то точность привязки составит 1/1000 и т.д. (рис. 2, б, в). Счетчик будет накапливать опорные импульсы.

При поступлении в момент времени t₄ конечного импульса измеряемой частоты в счетчике 6 сформируется информация о целом числе опорных импульсов, уложившихся во временной интервал, между импульсами измеряемой частоты, а (k+1)÷n разрядах счетчика 5 будет информация о величине доли целого периода опорной частоты. Например, если (k+1)÷n разряды представляют собой выходы десятичного счетчика, то число импульсов в последнем будет соответствовать десятым долям целого периода опорной частоты, т.е. этот счетчик будет выполнять функцию нониусной шкалы. Умножая число, записанное в регистры 9, 7 (учитывая, что в регистре 7 хранится целая часть числа, в регистре 9 - дробная), на величину периода опорной частоты, вычисляют период следования импульсов измеряемой частоты. Далее описанный процесс повторяется.

Внедрение изобретения позволит создать простое по конструкции устройство для измерения временных интервалов.

1. Способ измерения временного интервала, включающий подсчет заполняющих интервал тактовых импульсов, формируемых делителем частоты генератора, и привязку первого тактового импульса к начальному импульсу интервала с точностью, определяемой коэффициентом деления делителя, отличающийся тем, что подсчитывают число импульсов в делителе между моментами прихода последнего тактового импульса и конечного импульса интервала и используют это число в качестве нониусной шкалы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что делитель выполняют декадным.

3. Устройство для измерения временного интервала, содержащее формирователь импульса, вход которого является входом устройства, а выход подключен к входу элемента задержки, генератор импульсов, выход которого соединен с входом делителя, выполненного в виде первого счетчика, счетный вход которого является входом делителя, а выход переполнения является выходом делителя и соединен со счетным входом второго счетчика, выходы разрядов которого подключены к соответствующим входам регистра, выходы которого являются первыми информационными выходами устройства, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено вторым регистром, выходы которого являются вторыми информационными выходами устройства, а входы подключены к соответствующим (k+1)÷n выходам разрядов первого счетчика, вход сброса которых соединен с входом сброса второго счетчика и с выходом элемента задержки, при этом входы записи регистров объединены, подключены к выходу формирователя импульсов и к входу сброса 1÷k выходов первого счетчика.