Измеритель временных интервалов

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«» 809037

Союз Соеетскнз

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.04.79 (21) 2748744118-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет —. (51) М. Кл.з

G 04F 10/04

Геаударственнмй комитет. СССР (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения временных интервалов в серии импульсов.

Известно устройство для измерения серии временных интервалов, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов и ключ, две схемы ИЛИ, связанные с двумя счетчиками, выходом ключа и выходами триггера управления, запоминающее устройство, соединенное через схемы

И и ИЛИ с выходами счетчиков, цепи формирования импульсов считывания и установки в нуль счетчиков, подключенные между выходами триггера управления и схемами И, а также блок управления, связанный со входом триггера управления, третий счетчик, четыре схемы ИЛИ и две схемы И, соединенные через элемент ИЛИ с цепью считывания и непосредственно соединенные с третьим счетчиком, выходы схем И связаны с запоминающим устройством, причем выходы первых двух счетчиков через элемент ИЛИ соединены со входом третьего счетчика, цепь установки в нуль которого через элемент ИЛИ соединена с цепями установки в нуль первых двух счетчиков, кроме того установочные входы всех разрядов счетчиков соединены с запоминающим устройством через блок управления, имеющим связь с запрещающими входами ключей в цепи генератора эталонной частоты и на входе устройства, и с элементом ИЛИ в це5 пи установки в нуль одного из счетчиков (1).

Недостатком этого устройства для измерения временных интервалов является сложность схемы формирования программы считывания результатов измерения из счетчи10 ков в запоминающее устройство и установки счетчиков в нуль.

Кроме того, устройство обладает недостаточной надежностью из-за записи в запоминающее устройство ложных результатов при наличии в серии временных интерва15 лов, превышающих емкости счетчиков.

Известен преобразователь временных интервалов в цифровой код, содержащий последовательно соединенные первую схему совпадения, основной счетчик и запоминающее устройство второй вход которого через вспомогательный счетчик подключен к выходу второй схемы совпадения, причем первые входы обеих схем совпадения соединены с выходом задающего генератора, а

809037 вторые входы соединены с выходами триггера управления, первый выход вспомогательного счетчика подключен к цепям установки в исходное состояние основного счетчика, а второй выход — к установочному входу триггера управления (2).

Недостатком этого устройства является низкая точность преобразования и низкая надежность.

Наиболее блИзким по технической сущности к предлагаемому является измеритель временных интервалов, содержащий генератор калиброванной частоты, выход которого подключен к входам двух схем совпадения, другие входы которых подключены к соответствующим выходам управляющего триггера, а выходы схем совпадения подключены к входам соответствующих счетчиков, схемы опроса и запоминающее устройство, четыре многовходовые схемы И и триггер, причем первые входы первой и второй схем И подключены к единичному выходу управляющего триггера, другие входы первой и второй схем И подключены к выходам первого счетчика, первые входы третьей и четвертой схем И подключены к нулевому выходу управляющего триггера, другие входы третьей и четвертой схем И подключены к выходам второго счетчика, шина опроса второго счетчика через первую схему И подключена к выходам первого счетчика и к нулевому выходу дополнительного тр ггера, нулевой вход которого объединен с шиной установки в нуль второго счетчика и через вторую схему И подключен к соответствующим выходам первого счетчика, шина опроса первого счетчика через третью схему И подключена к выходам второго счетчика, единичный вход которого объединен с шиной установки в нуль первого счетчика и через четвертую схему И подключен к соответствующим выходам второго счетчика (3) .

Недостатком этого измерителя временных интервалов является сложность, обусловленная наличием двух многоразрядных накапливающих счетчиков и схем опроса.

Кроме того, устройство обладает недостаточной точностью из-за записи в запоминающее устройство ложных результатов при наличии в серии временных интервалов, превышающих емкости счетчиков.

Цель изобретения — повышение надежности и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель временных интервалов, содержащий триггер, генератор калиброванной частоты, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены соответственно к счетным входам первого и второго счетчиков младших разрядов, два блока опроса, запоминающий блок, управляющий триггер, прямой выход которого соединен со вторым входом первого элемента И и пер4S

56

2О

ЗО

4 выми входами первого и второго многовходовых элементов И, инверсный выход управляющего триггера подключен ко второму входу -второго элемента И и первым входам третьего и четвертого многовходовых элементов И, выходы первого и второго блоков опроса подключены к первому и второму входам запоминающего блока, первая и вторая группа выходов первого счетчика младших разрядов подключены ко вторым входам соответственно первого и второго многовходовых элементов И, первая и вторая группа выходов второго счетчика младших разрядов подключена ко вторым входам соответственно третьего и четвертого многовходовых элементами И, выходы второго и четвертого многовходовых элементов

И соединены со входами установки нуля соответственно второго и первого счетчиков младших разрядов, дополнительно введены счетчик старших разрядов, блок опроса, триггер, формирователь и три элемента ИЛИ, причем выходы счетчиков младших разрядов через первый элемент ИЛИ подключены ко входу счетчика старших разрядов, первый выход которого соединен с R входом дополнительного триггера, S вход которого соединен со входом установки нуля счетчика старших разрядов, выходам второго элемента ИЛИ и Т входом триггера, прямой выход которого подключен к третьим входам многовходовых элементов И, инверсный выход триггера соединен с объединенными а и

К входами управляющего триггера, выходы которого через формирователь подключен к

S входу триггера, выходы первого и третьего многовходовых элементов И подключены к первым входам соответствующих блоков опроса непосредственно и через третий элемент ИЛИ к первому входу дополнительного блока опроса, второй вход которого соединен со вторым выходом счетчика старших разрядов, а выход — с дополнительным входом запоминающего блока, прямой выход дополнительного триггера подключен к четвертым входам первого и третьего многовходовых элементов И, выходы второго и четвертого многовходовых элементов И соединены со входами второго элемента ИЛИ.

На чертеже приведена структурная схема измерителя временных интервалов.

Измеритель временных интервалов состоит из счетчиков 1 и 2 младших разрядов, соединенных через элемент ИЛИ 3 со счетчиком 4 старших разрядов, к выходам счетчиков 1, 2 и 4 подключены соответственно блоки 5 — 7 опроса, соединенные со входами запоминающего блока 8, генератора 9 калиброванной частоты, подключенного к входам элементов И 10 и 11, выходы которых подключены к входам счетчиков 1 и 2, а другие входы — к выходам управляющего триггера 12; четырех многовходовых элементов И 13 — 16, входы элементов 13 и 14 подключены к выходам счетчика 1, а вхо809037 ды элементов 15 и 16 — к выходам счетчика 2, выходы элементов И 13 и 15 соединены с блоками 6 и 5 опроса соответственно и через элемент ИЛИ 17 — с блоком 7 опроса, другие входы элементов И 13, 14, и 15

16 попарно соединены с прямым (нулевым Q и инверсным (единичным Q) выходами управляющего триггера 12, выходы . элементов И 14 и 16 соединены с входами установки в нуль счетчиков 2 и 1 и через элемент ИЛИ 18 — с входом установки в нуль счетчика 4 и входом установки в единицу триггера 19, вход установки в нуль которого соединен с выходом счетчика 4, а прямой выход — с четвертыми входами элементов И 13 и 15, выход элемента ИЛИ 18 подключен также к счетному входу Т триггера 20, вход установки в единицу которого подключен через формирователь 21 к выходам управляющего триггера 12, прямой выход триггера 20 соединен с входами элементов 13 — 16, а инверсный выход— с управляющими ",! и К входами управляющего триггера 12, вход синхронизации С которого является входом 22 устройства.

Устройство работает следующим образом

В исходном состоянии при включенном напряжении питания на прямых Q выходах триггеров 12, 19 и 20 — нулевые запрещающие потенциалы, счетчик 1 установлен в нуль, управляющий триггер 12 подготовлен к приему импульсов измеряемой серии разрешающим потенциалом с единичного выхода Q триггера 20. Вследствие наличия разрешающего потенциала с выхода Q триггера 12 на входе элемента И ll, импульсы генератора 9 проходят на вход счетчика 2 и, после его переполнения, через элемент ИЛИ на счетчик 4, причем на выходах элементов И 15 и 16 импульсы опроса и установки в нуль не формируются, так как на их входах присутствуют запрещ=ющие потенциалы с выходов Q триггеров 19 и 20. Если не осуществлять начальную установку в нуль триггера 19,. то после переполнения счетчика 4 триггер 19 автоматически установится в нуль и подаст запрещающий потенциал на входы элементов И 13 и 15, участвующих в формировании импульсов опроса.

Следовательно, возможность записи в запоминающий блок кода, отражающего начальное состояние неустановленных в нуль триггеров счеТчика 4 и установленных в нуль триггеров счетчика 1 после подачи напряжения питания исключена, в то же время наличие в схеме измерителя счетчиков, работающих непосредственно после включения питания без подачи входных импульсов измеряемой серии на устройство, позволяет использовать их выходы для синхронизации и обеспечения работоспособности других устройств (на чертеже не показаны), таких как преобразователь кодов, схемы импульсного питания матрицы запоминающего устройства, схемы индикатора с ди6 намической индукцией символов, обычно входящих в состав измерителей.

Первый импульс измеряемой серии вре.менных интервалов поступает на вход 22

) устройства и переключает управляющий триггер 12 в противоположное состояние, потенциалы с выхода которого открывают элемент И 10 и закрывают элемент И 11.

С этого момента счетчики 2 и 4 останавливаются и начинается счет импульсов калиб-! о рованной частоты, которые подаются на вход счетчика младших разрядов 1. Однократным импульсом, образованным формирователем 21 от переключения управляющего триггера 12, триггер 20 устанавливается в состояние, при котором запреща-!

5 ющии потенциал с его выхода Я запирает триггер 12 от переключения последующими импульсами возможных помех, следующими за входным импульсом измеряемой серии, а на входы элементов И 13 и 14 формирования импульсов опроса запоминающего блока и установки в нуль подается разрешающий потенциал с другого выхода триггера 20, но импульс опроса по-прежнему не может быть сформирован, так как на выходе Q триггера !9, а значит и входах эле25 ментов И 13 и 15 запрещающий потенциал.

Последующий импульс установки в нуль формируется элементом И 14 и производит установку в нуль счетчиков 2 и 4, а также установку разрешающего потенциала на выходе Q триггера 19. Концом импульса установки в нуль триггер 20 возвращается в исходное состояние, запирающее элементы И 13 — 16 от повторной выдачи импульсов опроса и установки в нуль и разрешающее переключение управляющего триггера вторым импульсом измеряемой серии.

Следовательно, код счетчиков 2 и 4 не переносится в запоминающий блок после прихода первого импульса измеряемой серии, так как элементы И 13 и 15, формирующие импульсы опроса, подготавливаются к

40 работе триггером 19 только после выдачи элементом И 14 одиночного импульса установки в нуль, что происходит спустя определенное время после прихода. первого импульса измеряемой серии. торым импульсом измеряемой серн со входа 22 управляющий триггер 12 устанавливается в противоположное состояние, а потенциалы с его выходов открывают элемент И 11 и запирают элемент И 10. С этого момента начинается счет импульсов калиброванной частоты, которые подаются на вход счетчика младших разрядов 2, счетчики 1 и 4 останавливаются, фиксируя код преобразованного временного интервала между первым и вторым импульсом измеряемой серии. Однократным импульсом, выработанным в момент переключения управляющего триггера 12 сигналом формирователя 21 триггер-20 опять устанавливается в состояние, характеризующееся наличием

809037

10

Формула изобретения запрещающего потенциала на 5 и К входах управляющего триггера 12 до полного завершения цикла переноса кода измеренного временного интервала в запоминающий блок и последующей установки в нуль счетчиков 1 и 4 импульсами, сформированными на выходах элементов И 15 и 16, на входы которых поступил разрешающий потенциал с выходов С: триггеров 20 и 12 и ранее с триггера !9. Однако, в случае переполнения счетчиков 1 и 4 кодом временного интервала между первым и вторым импульсом, этот код не переносится в запоминаю.ций блок, так как триггер 19 после переполнения счетчика 4 подает запрещающий потенциал на вход элемента И 15, когорый сформировал бы импульс опроса по приходу второго импульса измеряемой серии.

Итак, после окончания записи кода в запоминающий блок один из счетчиков младших разрядов и счетчик старших разрядов оказываются установленными в нуль, управляющий триггер подготовлен к приему очередного импульса измеряемой серии, а другом счетчике младших разрядов все этого время идет счет импульсов калиброванной частоты. При этом число импульсов калиброванной частоты, поступивших к этому времени в счетчик младших разрядов, не должно превышать -его емкости. Измерение всех последующих временных интервалов серии происходит аналогично.

Схема включения триггера 20 позволяет обеспечить однократное формирование импульсов опроса и установки в нуль младшими разрядами счетчиков, что предоставляет возможность объединения старших разрядов накопительных. счетчиков и блоков опроса в единый счетчик и схему его опроса.

Поскольку время считывания и установки в нуль занимает интервал значительно меньший того, который позволяет измерить емкость объединенного счетчика, схема существенно упрощается, так как число триггеров старших разрядов в объединенном счетчике при той же емкости и элементов в схеме его опроса вдвое меньше, чем у известного измерителя, что также повышает надежность измерителя в целом, уменьшает его габариты, стоимость и потребляемую мощность.

Схема включения триггера 20, запрещающий потенциал с выхода Я которого удерживают до появления первого импульса серии измеряемых интервалов оба многовходовых элемента И 13 и 15, которые формируют импульс опроса, переносящий код счет|иков на входы запоминающего блока, позволяет устранить запись ложного кода, отражающего начальное состояние неустановленных в нуль триггеров счетчика 4 и установленных в нуль триггеров счетчика 1 пос8 ле подачи напряжения питания. Наличие в схеме измерителя счетчиков, работающих после включения питания и в перерывах между измеряемыми сериями без подачи входных импульсов измеряемой серии на управляющий триггер, позволяет использовать выходы счетчиков, в связи с чем не требуется применения дополнительных устройств для синхронизации и обеспечения работоспособности других устройств (на чертеже не показаны): схемы масштабирования, преобразователя кодов, схемы импульсного питания матрицы запоминающего устройства, схемы индикатора с динамической индикацией символов — обычно входящих в состав измерителей.

Схема включения триггера 20, разрешающий потенциал с выхода Q которого поступает на элементы И 13 и 15, формирующие импульс опроса в случае поступления на вход S триггера импульса с формирователя 21, а запрещающий потенциал с выхода

9., того же триггера удерживает в это время управляющий триггер по 1 и К входам от переключения до полного переноса кода измеренного интервала из счетчиков в запоминающий блок и окончания импульса установки счетчиков в нуль, задним фронтом которого по входу С триггер 20 возвращается в исходное состояние, а запрет с 9 и К входов управляющего триггера снимается, позволяет устранить запись ложных кодов при наличии коротких помеховых интервалов, следующих за очередными импульсами измеряемых интервалов.

Измеритель временных интервалов,содержащий триггер, генератор калиброванной частоты, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены соответственно к счетным входам первого и второго счетчиков младших разрядов, два блока опроса, запоминающий блок, управляющий триггер, прямой выход которого соединен со вторым входом первого элемента И и первыми входами первого и второго многовходовых элементов И, инверсный выход управляющего триггера подключен ко второму входу второго элемента И и первым входам третьего и четвертого многовходовых элементов И, выходы первого и второго блоков опроса подключены к первому и второму входам запоминающего блока, первая и вторая группа выходов первого счетчика младших разрядов подключены ко вторым входам соответственно первого и второгс многовходовых элементов И, первая и вторая группа выходоввторого счетчика младших разрядов подключена ко вторым входам соответственно третьего и четвертого м "oroa ogoa ix элементов И, выходы второго

809037

Составитель Е. Мосолков

Техред А. Бойкас Корректор Н. Швыдкая

Тираж 468 Подписное

Редактор С. Шевченко

Заказ 10876/52

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и четвертого многовходовых элементов И соединены Чо входами установки нуля соответственно второго и первого счетчиков младших разрядов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности измерений, в него дополнительно введены счетчик старших разрядов, блок опроса, триггер, формирователь н три элемента ИЛИ причем выходы счетчиков младших разрядов через первый элемент ИЛИ подключены ко входу счетчика старших разрядов, первый выход которого соединен с R входом дополнительного триггера, S вход которого соединен со входом установки нуля счетчика старших разрядов, выходом второго элемента ИЛИ и Т входом триггера, прямой выход которого подключен к третьим входам .многовходовых элементов И, инверсный выход триггера соединен с объединенными J и К входами управляющего триггера, выходы которого через формирователь подключены к Sвходу триггера,,выходы пер:вого и третьего многовходовых элементов 2о

И подключены к первым входам соответствующих блоков опроса непосредственно и через третий элемент ИЛИ к первому входу дополнительного блока опроса, второй вход которого соединен со вторым выходом счетчика старших разрядов, а выход — с дополнительным входом запоминающего блока, прямой выход дополнительного триггера подключен к четвертым входам первого и третьего многовходовых элементов

И, выходы второго и четвертого многовходовых элементов И соединены со входами второго элемента ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 479077, кл. G 04 F 10/04, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР № 508923, кл. Н 03 К 13/02, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2512905, кл. G 04 F 8/00, 11.07.77.