Устройство для измерения серии временных интервалов

 

ОПИСАНИЕ

HЗОБ>Е>EНHЯ <" 69О434

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{61) Дополнительное к авт. свид-ву{22) заявлено 17.0177{21) 2442728/18-10 с присоединением заявки М—

{23) Приоритет<Я)М. Кл.

G F 10/04

Госуаарствеииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (53) УДК 681.11 ° (088.8) Опубликовано 053.0.79. Бюллетень Йо 37

Дата опубликования описания 053. 079 (72) Авторы изобретения

О.Н.Музыченко и С.И.Каразин (73) Заявитель (54) УС1РОАСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СЕРИИ

BPEMEHHHX NHTEPBAJI0B

Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть нспользова

ыо, в частности, в устройствах обработки инФормации.

Известны устройства для измерения серии временных интервалов1 работающие по методу счета эталонных импульсов, проходящих в заданный интервал времени (1).

39

Недостатком устройств такого рода лвляется сравнительно низкая точность измерения, обусловленная дискретнос- . тью счета.

Известно устройство для измерения серии временных интервалов, содержа- . »5 щее генератор импульсов эталонной частоты, ключ вход которого являет.ся входом устройства, а выход соединен с входом триггера управления, два элемента И, связанные с двумя счетчиками и выходами триггера управления, блок запомынания, связанный с запрещающим входом ключа и через группы элементов И и ИЛИ вЂ” . с выходами трех счетчиков, выходы двух из ко- .

25 торых через элемент ИЛИ соединены с входом третьего, цепи формирова.ния импульсов считывания н установки в нуль .счетчиков, каждая иэ которых содержит формирователь импульсов и З( элемент задержки, включенные между выходами триггера. управления и установочыввж входамн счетчиков, устройство управления, связанное с выходом ключа,, блоком запоминания и другимн установочнюаи входами счетчиков (2).

Это устройство позволяет записывать в запомиыакв»ее устройство для последукщего считывания коды всех иэмереыных счетно-импульсньв» методом временных интервалов, следующих непосредственно один за другим.

Однако точность измерения каждого временыого интервала ограничивается точностью счетно-имтульсного метода измет еыия времени и определяется погрешностью дискретности счета.

Цельв изобретения является пожиаение точности измерения. .11ля этого в устройство дополнительно введены второй генератор импульсов эталонной частоты, четщзе триггера, два элемента И, элемент ИЛИ, третий формирователь импульсов, третий элемент задержки, генератор пилообразного напряжения, дифференциальный усилитель, источник эталонного напряжения, преобразователь напряжение-код, регистр, прн этом выходы первого и второго генераторов нмпуль690434 сов эталонной частоты подключены к входам двух элементов И, а запускающие входы — к выходам первого и вто- рого триггеров, одни входы которых подключены соответственно к выхоцам первого и второго формирователей импульсов к к первым входам третьего и четвертого триггеров, а другие входы — к вторым входам четвертого и третьего триггеров и к выходам

«первого и второго дополнительных 10 элементов И, первые входы которых связаны соответственно с выходами первого и второго генераторов импульсов эталонной частоты, а вторые вхо,ды - с входами первого и второго Фор ,мирователей, выходы третьего и четвертого триггеров подключены через элемент ИЛИ к входу генератора пилообразного напряжения и входу третьего формирователя, выход которого свя:зан с входом преобразователя напряжение-код и через третий элемент

:задержки - со вторым входом генератора пилообразного напряжения, выход которого подключен к входу дифФеренциального усилителя, связанного 25 вторым входом с источником эталонного напряжения, а выходом - со вторым входом преобразователя напряжениекод, выходы которого подключены и . блоку запоминания, причем входы ре- 30 гистра связаны с блоком управления.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройствау на Фиг. 2 - временные диагравваю, поясняющие его работу..

Устройство содержит ключ 1, триг- 35 гер 2 управления, Формирователи 3-5 импульсов, триггеры 6-9, генераторы

10,11 этаЛониой частоты, элементЫ

И 12-18, элементы ИЛИ 19-24,.элементы

25-27 задержки, счетчики 28-30, блок 4О

31 запоминания, устройство 32 управления, генератор 33 пилообразного напряжения, дифференциальный усилитель 34, источник 35 эталонного напряжения, преобразователь 36 напряжениекод, регистр 37 кода дробной части.

Входом предлагаемого устройства является вход ключа 1, выход которого соединен с триггером 2 управления и входом устройства 32 управления.

Первый, выход триггера 2 управления5О соединен с входом формирователя 3 импульсов и первыми входами элементов И 12, 14,второй выход триггера 2 управления соединен с входом формирователя 4 и первыми нходами элементов, Я

И 13,15.

Вторые входы элементов И 14, 15 подключены соответственно к выходам генераторов 11, 10 и к вторым входам элементов И 13, 12, выходы которых щ связаны со счетными входами счетчиков

29, 28.

ВходЫ запуска генераторов 10, 11 подключены соответственно к ныходам триггеров 8,9. Первый вход триггера

8 связан с выходом элемента И 15 и входом (первым) триггера 7, Второй аход триггера 8 подключен к выходу формирователя 4, второму входу триггера 7, входу элемента 26 задержки, входу элемента ИЛИ 20 и к первым входам группы. элементов И 16, нторые входы которых связаны с выходами счетчика 29, а выходы - с первыми входами группы элементов ИЛИ 19.

Второй вход триггера 9 подключен. к выходу формирователя 3, второму входу триггера 6, входу элемента 25 задержки, нторому входу элемента

ИЛИ 20 и к первым входам группы эле ментов И 18, вторые входы которых связаны с выходами счетчика 28, а выходы - с нторыми нходами группы элементов ИЛИ 19, выходы которых подключены к входам блока 31 запоминания °

Выход элемента 25 задержки соединен с входом элемента ИЛИ 23, выход которого связан с входом сброса счетчика 28 и первым входом элемента

ИЛИ 21, второй вход которого подключен к выходу элемента 26 задержки и входу сброса счетчика 29, а выход к входу сброса счетчика 30, счетный вход Которого подключен к выходу элемента ИЛИ 22, первый и второй вхо-. ды которого соединены с выходами ° соответственно счетчикЪв 28,29.

Выход элемента ИЛИ 20 подключен к первым входам группы элементов

И 17, вторые входы которых соединены с выходами счетчика 30, а выходы с другими входами блока 31 запоминания. установочные входы счетчиков 28, 30 и регистра 37 кода дробной части связаны с выходом устройства 32 управления, второй выход которого подключен к второму входу элемента

ИЛИ 23, а третий выход - к входу бло ка 31 запоминания, выход которого связан с вторым входом ключа 1, а другие выходы — с устройством 32 управления.

«

Группа входов блока 31 запоминания связана с выходами преобразователя

36 напряжение-код, первый вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя 34, а второй - к ныходу формирователя 5 импульсов, связанному с входом элемента 27 задержки, выход которого подключен ;к входу генератора 33 пилообразного напряжения, соединенному своим выходом с первым входом дифференциального усилителя 34, второй вход которого подключен к выходу источника 35 эталонного напряжения. Второй вход генератора 33 пилообразного напряжения соединен с входом формирователя 5 и с выходом элемента ИЛИ 24, дна входа которого подключены к выходам триггеров 6,7. 690434

Устройство работает следующим образом.

Первый входной импульс через открытый ключ 1 поступает на вход триггера 2 управления, устанавливая его в одно из состояний, в результате чего открывается одна из пар элементов И 12, 14 или 13, 15, например, 12, 14 (фиг. 2,б).

При этом из перепада напряжения на выходе триггера 2 (фиг.2,в) формируется импульс на выходе формирователя 4 импульсов (фиг.2,г), который переключает триггер 8 так, что потенциал на его выходе вызовет запуск генератора 10, причем начало генера-. ции первого импульса происходит одновременно с переключением триггера

8 (фиг! 2, д и е).

По такому принципу, в частности, работают генераторы ударного воз буждения. 20

С этого момента времени начйнается счет импульсов генератора 10 счетчиком 28, прк этом отсутствует ошибка дискретности начала отсчета, . При переполнении счетчика 28 его импульсы переноса поступают через элемент HJIH 22 на::счетчик 30. Второй импульс измеряемой серии, подаваемый на вХод ключа 1, соответствующий концу первого и началу второго времен- З0 ного интервала, переключает триггер

2 управления так, что открываются элементы И 13, 25 к закрываются элементы И 12, 14, а выходной импульс формирователя 3 (фиг. 2,б) переклю- 35 чает триггер 9, в результате чего запускается генератор 11 (Фиг.2юл и м) кроме того,пеоеключается тюк*гер б (фиг. 2,ж).

Очередной импульс генератора 10 проходит через открытый элемент И 15 на вход триггера 8 и переключает его так, что генерация импульсов генератором 10 прекращается (фкг. 2, е и д) .

Kpoh49 того, импульс с выхода элемента И 15 поступает на второй вход триггера б, возвращая последний в исходное состояние (фиг.2,ж). Таким образом, на выходе триггера 6

50 которого равна интервалу времени между импульсом на входе устройства и началом следующего эа ним импульса генератора 10.

Импульс формирователя 3 поступает на входы группы элементов И 18 и через элемент ИЛИ 20 - на входы группы элементов И 17, обеспечивая считывание кода счетчика 28 через эле" менты И 18 и элементы HJIH 19 к счетчика 30 через элементы И 17 в блок ф)

31 запоминания.

Импульс формирователя 3 поступает также через элемент 25 задержки и .элементы ИЛИ 23 и 21 на входы сброса счетчиков 28, 30, устанавливая по 1ледние в исходное состояние. Импульс с выхода триггера б через элемент

ИЛИ 24 поступает на вход генератора

33 пилообразного напряжения, который формирует напряжение, пиковое значе. ние которого,)IpotIopIIHoHBJIbHo длительности импульса триггера б (фиг.2,н) .

Разрядная цепь генератора 33 имеет большую постоянную времени. и его выходное напряжение, достигнув пика, .остается практически постоянным. Это напряжение сравнивается на дифференциальном усилителе 34 с эталонным

Напряжением источника 35, которое соответствует длительности периода генераторов 10, ll в результате чего на выходе дифференциального усилителя 34 формируется напряжение, про" порциональное разности его входных напряжений или разности периода импульсов генераторов 10 (11) и части. этого периода, не вошедшей s измеренный интервал {длительнсхРгь импульса см. фиг.2, ж и н), т.е. дробной части измеренного интервала. бто напряженке преобразуется преобразователем Зб в цифровой код, который считывается в соответствующую ячейку блока 31 запоминания по . сигналу с выхода формирователя 5 им, пульсов, ф рмирующего свой выходной импульс (фйг.2,к) по заднему фронту ямпульса с выхода элемента ИЛИ 24, импульс формирователя 5 задерживается элементом 27 задержки на время, необходимое для считывания,и,поступая на второй вход генератора Ç,переключает его разрядную цепь, так что генератор 33 пилообразного напряжения возвращается в исходное состоя-. ние (фкг.2,и}. Во время прохождения этих процессов происходит счет импульсов генератора ll счетчиком 29 °

Очередной импульс на входе ключа 1 вызовет прекращение счета счетчиками 29,30, запуск генератора 10 (фиг.2,е) и счетчика 28, прекращение генерации импульса генератором 11

{фиг.2,м}, формирование импульса триггером "7 (фкг.2,н), и считывания кода счетчиков 28,30 к преобразователя 36 и т.д.

При переполнении блока 31 запоминания сигнал с его выхода поступает на вход ключа l и запирает его, в результате чего поступление входных импульсов прекращается. В режиме считывания устройство 32 управления подает через элементы ИЛИ 23, 21 сигнал сброса на счетчики 28,30.

Далее устройство 32 управления форми« рует команды, по которым коды младших разрядов записываются через установочные входы в счетчик 28, коды старших разрядов аналогично в счетчик 30, коды дробной части - в регистр 37 кода дробной части.

690434

После регистрации кода очередного интервала счетчики 28-30 обнуляются, и в них записываются коды следующего интервала.

Формула изобретения

Устройство для измерения серии временных интервалов, содержащее генератор импульсов эталонной частоты, ключ, вход которого является входом устройства, а выход соединен с вхо- 10 дом триггера управления, два элемента И, связанные с двумя счетчиками и Выходами триггера управления, блок запоминания, связанный с запрещающим вхОдом ключа и через группы элементов И и ИЛИ вЂ” с выходами трех счетчиков, выходы двух из которых через элемент ИЛИ соединены с входом третьего, цепи формирования импульсов считывания и установки в нуль счет- 2О чиков, каждая иэ которых содержит формирователь импульсов и элемент задержки, включенные между выходами триггера управления и установочными входами счетчиков, блок управления, связанный с выходом ключа, блоком запоминания и другими установочрыМи входами счетчиков, о т л и ч аю. щ е е с я тем, что, с целью повышейия точности измерения, дополнительно введены второй генератор импульсов эталонной частоты, четыре триггера, два элемента И, элемент ИЛИ, третий формирователь импульсов, третий элемент задержки, генератор пилообразного напряжения, дифференциальный усилитель, источник эталонного напряжения, преобразователь найряжение-код, регистр; при этом

:выходы первого и второго генераторов импульсов эталонной частоты подключены к входам двух элементов И, а запускающие входы к выходам первого и второго триггеров, одни входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго формирователей импульсов и к первым входам третьего и четвертого триггеров, а другие входы - к вторым входам четвертого и третьего триггеров и к выходам первого н второго дополнительных элементов И, первые входы которых связаны соответственно с выходами первого и второго генераторов импульсов эталонной частоты, а вторые входы - с входами первого и второго Формирователей, выходы третьего и четвертого триггеров подключены через элемент ИЛИ к входу генератора йилообразного напряжения и входу третьего формирователя, выход которого связан с входом преобразователя напряжение-код и через третий элемент задержки - .:.co вторым входом генератора пилообразного напряжения, выход которого подключен к входу. дифференциального усилителя, связанного вторым входом а источником эталонного напряжения, а выходом - со вторым входом преобразователя напряжение-код, выходы которого подключены к блоку запоминания, причем входы регистра связаны с блоком управления.

Источники информации, принятые во

:внимание при экспертизе

1. Шляндин .В.И. Цифровые измерительные преобразователи и приборы..

N. Высшая школа, l973 с. 170.

2. Авторское свидетельство СССР

У 479077, кл. G 04 F ll/08, 1975 (прототип}.

690434

Фиг. /

Фиг. 2

ЦНИИПИ Заказ 5963/44 Тираж 502 Подпионое

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4