Рециркуляционный измерительный преобразователь время-код Советский патент 1983 года по МПК H03K13/20 

Устройство относится к импульсной технике и может быть использова но в радиоизмерительных приборах для измерения временных интервалов в широкой диапазоне их изменения.

Известны преобразователи времякод, содержащие блок сравнения, генератор импульсов, интегратор, триггер и селектор периода СО.

Однако это устройство требует большого объема оборудования при технической реализации, а измерение интервалов времени в широком диапазоне сопровождается большой избыточностью информации, что затрудняет согласование измерителя с каналами связи и потребителями полученной информации, что существенно ограничивает область применения устройства в сложных информационно-измерительных системах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является рециркуляционный преобразователь вре мя-код, содержащий k элемента ИЛИ, 5 элементов задержки и элемент И, образующие несколько контуров циркуляции измеряемого интервала, дег кадный счетчик и регистр сдвига Zj,

Однако это устройство может измерять в|эеменные интервалы с малой текущей относительной погрешностью только в наносекундном диапазоне изменения измеряемых интервалов. Это объясняется тем, что в известном устройстве диапазон измерения .определяется элементом задержки, стоящим в контуре циркуляции.

Целью изобретения является уменьшение текущей относительной погрешности в широком диапазоне измеряемых интервалов времени,

Поставленная цель достигается тем что в рециркуляционный измерительный преобразователь время-код, содержащий пять элементов задержки, декадный счетчик, выход которого соединен с входом сдвигающего регистра и через первый элемент задержки с первым входом декадного счетчика, элемент И, первый вход которого подключен к выходу второго элемента задержки, а выход третьего элемента задержки, соединен с первым входом элемента ИЛИ, дополнительно введены три элемента И и инвертор, выход которого подключен к Е. второго элемента задержки, а вход инвертора соединен с первыми входаМИ первого, второго и третьего дополнительных элементов И, выходы , которых соединены соответственно с входами третьего, четвертого и пятого элементов задержки, причем выход четвертого элемента задержки соединен с вторым входом элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом пятого элемента задержки, а выход элемента ИЛИ подключен к второму входу декадного счетчика и к вторым входам первого, второго и третьего дополнительных элементов И, а третьи входы этих элементов И подключены к разрядным выходам сдвигающего регистра, приэтом четвертый вход элемента ИЛИ соединен с выходом основного элемента И, второй вход которого соединен с входом инвертора. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе измерения устройство адаптируется под величину входного интервала, т.е, осуществляется выравнивание масштабов{в пределах выбранного критерия) измеряемой величины и шага дискретизации. Изменение шага дискретизации обеспечивается соответствующим изменением контура циркуляции импульсов квантования, Причем с начала используется контур с наименьшим временем циркуляции импульсов (первый поддиапазон устройства). Если в процессе измерения оказывается, что шаг квантования слишком мал для измерения поступившего интервала происходит автоматическое переключение на второй поддиапазон, т;е. увеличивается шаг квантования. В этом случае в формировании шкалы измерения участвует второй контур с временем циркуляции в п раз превышающим время циркуляции первого контура (где п - основание приня-г той системы счисления), Далее процесс измерения происходит аналогично в пределах возможностей измерителя.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого рециркуляционного . измерительного преобразователя время-код.

Рециркуля1 онный измерительный преобразователь время-код содержит элементы И, инвертор 5, элементы задержки 6-10, декадный счетчик 11,. элемент 12 ИЛИ, сдвигающий регистр 13. .,

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии декадный счетчик 11 обнулен, а во всех, кроме первого, разрядах сдвигающего регистра 13 записаны нули. Выходными сигналами сдвигающего регистра блокированы элементы 2 и 3 И и открыт элемент k И,

Пр1еобразуемый интервал времени а виде прямоугольного импульса длительностью tTyt поступает на первый ход элемента 1 И через инвертор 5 и элемент .6. задержки, а на второй вход - непосредственно.

Таким образом в результате коньюнктивного преобразования на:-виходе элемента 1 И сформируется короткий импульс, соответствующий началу измеряемого интервала времени, который через элемент 12 ИЛИ поступает на декадный счетчик 11 и второй вход.элемента А И, Длительность этого импульса определяется временем задержки в элементе 6 заержки. При наличии измеряемого импульса на входе устройства на первом и третьем входах элемента i И находятся разрешающие уровня напряжения, следовательно, .сформированный короткий импульс начинает циркулировать по замкнутому конту- , у из элементов k 9 и 12, Элемент задержки 9 определяет минимальный начальный период Т циркуляции импульса в контуре и выбирается исходя из разрешающей сгюсобности элементной базы. Начальный период циркуляции Т должен также обеспечивать достаточно полное заполнение декадного счетчика 11 для малых временных интервалов начала диапазсжа,

Для автоматического переключения периода квантования критерием выбора шага квантования является запись текущего кода, сЬответствующего измеряемой величине, во всех разрядах декадного 11, Заполнение счетчика при этом будет лежать в пределах от 10 до 100% его полной емкости, В зависимости от длительности измеряемого интервала возможны два случая: измеряемый временной интервал таков, что при шаге квантования Т счетчик заполняется меньше, чем на 100% его полной емкости и измеряемый интервал таков, что декадный счетчик 11 переполня-г ется.

Последний случай свидетельствует о том, что шаг квантования Т мал,а импульс переполнения декадного счетчика П является сигналом к переключению шага квантования на больший. С выхода декадного счетчика 11 импульс переполнения подается на сдвигающий регистр 13 и осуществляет сдвиг единицы во второй разряд регистpa 13 и запись в его первый разряд

нуля. Этот же импульс переполнения

проходит через элемент 10 задержки

на первый триггер последней декады

декадного счетчика 11 и записывает

единицу старшего разряда. Тогда показания счетчика являются такими же, как при квантовании временного интервала с шагом lOyiT.

Таким образом, блокированы нулевым уровнем напряжений стают элементы 2 и 4 И, а элемент 3 И - открыт. Импульс обращения начинает циркулировать по замкнутому контуру из элементов 3,8 и 12, причем элемечт

8 задержки обеспечивает величину

периода обращения равным 104 Т, Изменение масштаба в предложенном измерительном преобразователе происходит без потери информации о измеряемом

интервале, . ,

Единичным сигналом с выхода тсдвигающего регистра 13 осуществляется масштабирование полученной цифровой информации путем переноса занятой в отсчетном устройстве.

При циркуляции с периодом 10 Ч Т возможны те же два случая. Если период обращения оказывается снова малым, то процесс передвижения на один

разряд единицы в регистре 13 и увеличение еще в десять раз периода циркуляции повторится.

Процесс циркуляции происходит в замкнутом контуре 2, 7 и 12, с периодом обращения 100ХТ и т,д, в пределах возможностей измерителя.

Предлагаемое устройство позволяет измерять временные интервалы с малой текущей относительной погрешностью в широком диапазоне изменения измеряемой величины. Автоматизация процесса адаптации в предложенном устройстве существенно расширяет область его применения и позволяет исключить традиционную для известных многодиапазонных измерителей операцию ручного выбора диапазона измерения.

51

По сравнению с известными, предложенный преобразователь позволяет осуществлять преобразование вида интервал-код в широком диапазоне изменения временных интервалов, В устройстве-прототипе диапазон измерения ограничен максимальной величиной задержки, создаваемой элементом задержки. Создание стабильных временных задержек даже порядка 5 500 НС является сложной технической задачей, что и отграничивает диапазон преобразования в известных устройствах

t06 .

Предлагаемый преобразователь с такими же точностными характеристиками перекрывает диапазон работоспособности известных устройств и согласно предложенному алгоритму работы при максимальном элементе задержки в 500 НС верхняя граница диапазона преобразования составляет 50000 НС, т.е. в 1QQ раз больше.

Увв7 ичение диапазона преобразования в 100 раз в предлагаемом устройстве не вызывает увеличения объема оборудования для технической реализации преобразователя.

РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРЕМЯ-КОД, содержащий пять элементов задержки, декадный счетчик, выход которого соединен с входом сдвигающего регистра и через первый элемент задержки с первым входом декадного счетчика, элемент И, первый вход которого подключен к выходу второго элемента задержки, а выход третьего элемента задержки соединен с первым входом элемента ИЛИ, отличающийся тем, что, с целвю уменьшения текущей относительной погрешности в широком диапазоне измеряемых интервалов времени, в него дополнительно, введены три элемента И и инвертор, выход которогоiярдкяючен к входу второго элемента задержки, а вход инвертора соединен с первыми входами первого, второго, и третьего дополнительных элементов И, выходы которых соединены соответственно с. входами третьего, четвертого и пятого элементов задержки, причем выход четвертого элемента задержки соединен с вторым входом элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом пятого элемента задержки, а выход элемента ИЛИ подключен к второму входу декадного счетчика и к вторым входам первого, второго и третьего дополнительных элементов И, а третьи входы этих элементов И. подключены к разрядным выходам сдвигающего регистра, при этом четвертый вход элемента ИЛИ соединен с выходом основного элемента И, второй вход которого соединен с входом инвертора . 00 tc 4;