Устройство для дискретного измерения интервалов времени

 

О П И С А Н И Е < 911452

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социапнстнческик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 02. 06. 80 (21) 2931429/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) П риорнтет (5l) M. Кл.

С- 04 F 7/00

Ркуаарстаанный камитат

CCCP вв делам нзабретекий и открытий

Опубликовано 07.03.82. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 07.03.82 (53) УДК 531.76 (088.8)

Н.П. Емеленко (72) Автор изобретения

Я

I (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИО(РЕТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в приборах для дискретного измерения интервалов времени, принцип работы которых основан на нониусном методе.

Известно устройство для измерения временных интервалов, содержащее нониусный и эталонный генераторы, счетчик грубого и точного отсчетов, два элемента И и триггер 1 1 1. . Однако при измерении временных интервалов этим устройством невозможно учесть конечные длительности импульсов нониусного и эталонного генераторов, так как совпадение может происходить на различных участках импульса, что снижает точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для дискретного измерения интервалов времени, содержащее эталонный генератор, блок выделения импульса последнего совпадения, счет чик грубого отсчета, последовательно подключенные первый триггер и первый элемент И, последовательно соединенные нониусный генератор, второй элемент И, блок деления на два, первый элемент ИЛИ и счетчик точного отсчета, последовательно подключенные второй триггер и третий элемент И, выход которого соединен то со вторым входом первого элемента ИЛИ, первый вход устройства подключен к первым входам первого триггера и эталонного генератора, второй вход которого соединен с первым т5 входом нониусного генератора и с выходом блока выделения импульса последнего совпадения, первый вход которого подключен к первому входу

20 второго триггера и к выходу второго элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом первого элемента И, второй вход первого триггера подключен ко второму входу

1452 4

25 зв

З5

4S

56

3 91 устройства и ко второму входу нониусного генератора, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И, второй вход блока выделения импульса последнего совпадения подключен к группе входов счетчика точного отсчета. Кроме того, в этом устройстве выход эталонного генератора соединен со вторыми входами первого и второго элементов И, выходы первого элемента И и счетчика точного отсчета подключены к счетчику грубого отсчета. При отсутствии совпадения импульсов эталонного и первого импульса нониусного генераторов, это устройство учитывает конечные длительности импульсов и повышает точность измерения интервалов времени. Определение количества импульсов нониусного генератора до полного совпадения их с импульсом эталонного генератора происходит следующим образом. Импульсы нониусного генератора поступают на вход счетчика точного отсчета до первого совпадения их с импульсом эталонного генератора, далее на вход счетчика точного отсчета поступает каждый второй импульс совпадения с выхода второго элемента И, и генераторы выключаются импульсом с выхода блока выделения импульса последнего совпадения. Длительность импульса первого совпадения с выхода второго элемента И находится в интервале 6Т (величина Т равна разности периодов эталонного и нониусного генераторов), второго - в интервале 2ДТ, третьего - в интервале 3ДТ и.возрастает до значения длительности импульса нониусного генератора (длительности импульсов эталонного и нониусного генераторов предполагаются равными), далее происходит уменьшение длительности, предпоследнее - в интервале 2bT, последнее - в интервале h.T. Для определения количества импульсов до полного совпадения с импульсом эталонного генератора количество совпадений делится на два. Однако дли-. тельность импульса первого совпадения может находиться в пределах от

6Т до длительности импульса нониусного генератора (при совпадении импульсов эталонного и первого импульса нониусного генераторов) и это устройство не может дать увеличения точности измерения интервалов време-. ни при этом (21.

Недостаток этого устройства снижение точнос-." измерения интервалов времени при совпадении импульсов эталонного и первого импульса нониусного генераторов, так как момент этого совпадения в интервале времени, равном длительности импульса нониусного генератора, является неопределенным, и совпадение может быть .первым и последним одновременно.

Цель изобретения - повышение точности измерения временных интервалов.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для дискретного измерения интервалов времени, содержащее эталонный генератор, блок выделения импульса последнего совпадения, счетчик грубого отсчета, последовательно подключенные первый триггер и первый элемент И, последовательно соединенные нониусный генератор, второй элемент И, блок деления на два, первый элемент ИЛИ и счетчик точного отсчета, последовательно подключенные второй триггер и третий элемент И, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, первый вход устройства подключен к первым входам первого триггера и эталонного генератора, второй вход которого соединен с первым входом нониусного генератора и с выходом блока выделения импульса последнего совпадения; первый вход которого подключен к первому входу второго триггера и к выходу второго элемента И, второй вход которого соединен . со вторым входом первого элемента И, второй вход первого триггера подключен ко второму входу устройства и ко второму входу нониусного генератора, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И, второй вход блока выделения импульса последнего совпадения подключен к группе входов счетчика точного отсчета, введены блок выделения импульса первого совпадения, второй элемент ИЛИ, .последовательно соединенные первый элемент задержки,четвертый элемент И, третий элемейт ИЛИ и последовательно подключенные второй элемент задержки и коммутатор, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, выход

5 91145 которого подключен ко входу первого элемента задержки, первый выход блока выделения импульса первого совпадения соединен со вторым входом четвертого элемента И и со вторым входом коммутатора, третий вход которого подключен к выходу эталонного генератора и ко входу второго элемента задержки, выход второго элемента И соединен с первым входом tO блока выд, ения импульса первого совпадени. 1торой вход которого подключен i. ыходу нониусного генератора, второй »:ход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко . второму входу второго триггера, второй вход второго элемента ИЛИ соединен со. вторым входом блока выделения

I импульса последнего совпадения и со вторым выходом блока выделения импульса первого .совпадения, выход счетчика точного отсчета подключен ко второму входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетчиком грубого отсчета.

На чертеже представлена блок-схема устройства для дискретного измерения интервалов времени.

Устройство для дискретного изме" рения интервалов времени содержит эталонный генератор 1, первый триггер 2, первый элемент И 3, коммутатор 4, первый элемент 5 задержки, второй элемент И 6, второй элемент 7 задержки, третий элемент И 8, первый элемент ИЛИ 9, счетчик 10 грубого отсчета, нониусный генератор

11, второй элемент ИЛИ 12, второй триггер 13, блок 14 выделения импульса первого совпадения, четвертый элемент И 15, третий элемент ИЛИ 16, блок 17 выделения импульса последнего -совтйдейия, блок 18 деления на два

-и счетчик 19 точного отсчета. Первый вход устройства для дискретного измерения интервалов времени соединен с клеммой "Старт", второй вход устройства - с клеммой "Стоп".

Устройство для дискретного измерения интервалов времени работает следующим образом.

В исходном состоянии эталонный . генератор 1 и нониусный генератор

ll выключены. С выхода первого триггера 2 подается сигнал Запрет на

»» 55 первый элемент У» 3. Четвертый элемент И 15 разрешен потенциалом с первого выхода блока 14 выделения

2, ь импульса первого совпадения, а коммутатор 4 установлен так, что выход эталонного генератора 1 под" ключен непосредственно к входам пе». ваго и второго элементов И 3 и И 6.

С выхода второго триггера 13 подается сигнал "Запрет" на третий элемент И 8 второй (импульсный) вход которого соединен с выходом нониусного генератора 11. Счетчики грубого 10 и точного 19 отсчетов находятся в нулевом состоянии. При появлении импульса на клемме "Старт" первый вход устройства включается эталонный генератор 1, а также переключается первый триггер 2, с которого поступает разрешение на первый элемент И 3. Импульсы с выхода эталонного генератора 1 поступают через коммутатор 4, первый элемент И 3, первый элемент 5 задержки, четвертый элемент И 15 и третий элемент ИЛИ 16 на вход счетчйка 10 грубого отсчета.

При появлении импульса на клемме

"Стоп" (второй вход устройства) включается нониусный -генератор 11, с первого триггера 2 поступает "Запрет" на первый элемент К 3, а со второго триггера 13 выдается разрешение, на третий элемент И 8. При совпадении и-ого импульса эталонного генератора 1 и первого импульса нониусного генератора 11 на входах второго элемента И 6 с его выхода поступает импульс на первый вход блока 14 выделения импульса первого совпадения, блока 17 выделения импульса последнего совпадения и на вход второго триггера 13, с которого поступает "Запрет" на третий элемент И 8. Блок 14 срабатывает только в.случае совпадения импульса эталонного l и первого импульса нониусного 11 генераторов и формирует потенциальный и импульсный сигналы по этому совпадению. Первый (потенциальный) выход блока 14 запрещает четвертый элемент Il» 15, который не пропускает и-ый импульс с эталонного генератора 1, через коммутатор 4, первый элемент И 3, первый элемент 5 задержки на счетчик 10 грубого отсчета и переключает коммутатор

4, который подключает выход эталонного генератора 1 через второй элемент 7 на входы первого и второго элементов И 3 и И 6, для разнесения по времени импульсов с эталонного 1 и нониусного генераторов на входах

8 ти измерения за счет неопределенности совпадения и-го импульса эталонного генератора 1 и первого импульса нониусного генератора 11, и точность измерения времени интервалов повышается.

Предлагаемое устройство может найти применение для измерения с большой точностью временных интервалов.

Формула изобретения

Устройство для дискретного измерения интервалов времени, содержащее эталонный генератор, блок выделения импульса последнего совпадения, счетчик грубого отсчета, последовательно подключенные первый триггер и первый элемент И,последовательно соединенные нониусный генератор, второй элемент У», блок деления на два, пер-. вый элемент ИЛИ и счетчик точного отсчета, последовательно подключенные второй триггер и третий элемент И, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, первый вход устройства подключен к первым входам первого триггера и эталонного генератора, второй вход которого, соединен с первым входом нониусного генератора и с выходом блока выделения импульса последнего совпадения, первый вход которого подключен к первому входу второго триггера и к выходу второго элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом первого элемента И, второй вход первого триггера подключен ко второму входу устройства и ко второму входу нониусного генератора, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И, второй вход блока выделения импульса последнего совпадения подключен к группе входов счетчика точного отсчета, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения временных интервалов, в устройство введены блок выделения импульса первого совпадения, второй элемент ИЛИ, последовательно соединенные первый элемент задержки,чет-, вертый элемент И, третий элемент ИЛИ и последовательно подключенные второй элемент задержки и коммутатор, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, выход

7 911452 второго .элемента И 6. Одновременно импульсный выход блока 14 устанавливает число "Дискрет" измерения Д,Т =

= Т - Ти, укладывающихся на интервале, равном времени срабатывания второго элемента 7 задержки, где Т - период следования импульсов эталонного генератора

Т„ - период следования импульсов нониусного генератора 11; 10 устанавливает блок 17 в исходное состояние и переключает через второй элемент ИЛИ 12 второй триггер 13, с которого подается вновь разрешение на третий элемент И 8, через него импуль- s сы с нониусного генератора 11 поступают на первый элемент ИЛИ 9 и далее - на вход счетчика 19 точного отсчета.

Через некоторое время происходит совпадение импульсов нониусного 11 и эталонного 1 генераторов на втором элементе И 6 (причем ТИ < Т ), через второй триггер 13 выдается запрет прохождения импульсов с но- гз ниусного генератора 11 на счетчик 19 точного отсчета. С выхода второго элемента И 6 (при совпадении импульсов) на первых входах блоков !

4 и 17 триггера 13 и на входе бло- з0 ка 18 деления на два появляется импульс, с выхода блока деления на два 18 каждый второй импульс через первый элемент ИЛИ 9 поступает на счетчик 19 точного отсчета. При переполнении этого счетчика импульс с выхода счетчика 19 точного отсчета поступает через третий элемент ИЛИ 16 на вход счетчика 1О грубого отсчета.

После того, как импульсы эталонного 40

1 и нониусного 11 генераторов последний раз совпадают на входах второго элемента И 6 и расходятся в блоке 17 выделяется импульс последнего совпадения и подается на вход 4> выключения эталонного 1 и нониусного

11 генераторов.

Таким образом, в счетчике точного отсчета 19 фиксируется не число

"Дискрет" с учетом части длительности импульсов нониусного генератора .11

$0

or первого его совпадения с импульсом эталонного генератора 1 до ne" .реднего фронта импульса нониусного генератора 11, а число "Дискрет" с учетом всей длительности импульса с погрешностью Т (причем ЬТ Т - T ), следовательно, исключается возможность снижения точнос91

Составитель И. Пластинин

Редактор И. Ковальчук Техред M.Ãåðãåëü, Корректор С. Шекмар

Заказ 1122/37 Тираж 429 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 которого подключен ко входу первого элемента задержки, первый выход блока выделения импульса первого совпадения соединен со вторым входом четвертого элемента И и со вторым входом коммутатора, третий вход которого подключен к выходу эталонноГо генератора и ко входу второго элемента задержки, выход второго элемента И соединен с первым входом блока выделения импульса первого совпадения, второй вход которого подключен к выходу нониусного генератора, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу второго триггера, второй .вход

1452 10 второго элемента ИЛИ соединен со вторым входом блока выделения импульса последнего совпадения и со вторым выходом блока выделения импульса

s первого совпадения; выход счетчика точного отсчета подключен ко второму входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетчиком грубого отсчета.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Цифровые электроизмерительные приборы. Под ред. В .И. Иляндина.M.

"Энергия", 1972 r., с. 99.

15 2. Авторское свидетельство СССР

Ф 460525, кл. G 04 F 7/00, 1973 (прототип).