Способ измерения временного интервала и устройство для его осуществления Российский патент 2020 года по МПК G04F10/00 

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.

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.

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.