Измеритель серии временных интервалов Советский патент 1983 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к электрон ным измерениям и может быть использовано для измерения и запоминания серии следунвдих друг за другом случайных или псевдослучайных интервалов времени. Известен измеритель временных интервалов, основанный на подсчете числа импульсов эталонной частоты, уменьшающихся на изгмеряёмом интервале, и содержащий генератор импульсов эталонной частоты, триггер, набор ключей, счетчик, запоминающий блок и формирователь импульсов, Основной недостаток этого устройства заключается в возможности появления грубых ошибок, вызванных переполнением счетчика или запоминающего блока при измерении случайных интервалов времени в условиях априорной неопределенности относительно длительности и количества этих интервалов. Кроме того, данное устройство обладает большой избыточностью емкости счетчика и заТюмингшицего блрка, так как для измерения длительных интервалов времени используется та же тактовая частота счетных импульсов, что и для измерения коротких интервалов. Наиболее близким по технической сущности- к изоб ретению является измеритель серии временных интервалов, содержащий генератор импульсов эталонной частоты, триггер ключ, счетчик, запоминающий блок, формирователь, два элемента И, элемент И-НЕ и элемент ИЛИ-НЕ, причем выход генератора импульсов соединен с входом ключа, второй вход которого подключен к прямому выходу три гера, выходы счетчика соединены с соответствующими входами запоминающего блока, к выходам которого под ключены входы элемента ИЛИ-НЕ СзД. Недостатки этого устройства заключаются в следующем. Измерение серии псевдослучайных и случайных интервалов времени требует построения измерителя, работаю щего в широком диапазоне длительностей временных интервалов, что приводит к необходимости построения счетчика и запоминающего блока с т кой емкостью, которс1Я определяется величиной максимального ожидаемого интервала времени. При этом точнос измерений опреде:дяется исходя из величины минимального измеряемого интервала, что для всех больших ин тервалов оборачивается избыточност При измерениях серии следующих дру за другсял интервалов существенно различной длительности, заранее рыбрать нужный поддиапазон не пред ставляется возможным, так как выбор поддиапазона в расчете на максимальный интервал приводит к потере информации о коротких интервалах, а выбор минимальной часто ы следования счетных импульсов приводит к потере информации о больших ин- . тервалах. Цель изобретения - повышение точности измерений путем автоматизации процесса измерений серии временных интервалов различной длительности. Поставленная цель достигается тем, что в измеритель серии временных интервалов, Содержащий формирователь импульсов, два элемента И, элемент И-НЕ, генератор импульсов эталонной частоты, выход которого соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого подключен к прямому выходу триггера, первый счётчик; выходы которого соединены с первой группой входов.запоминающего блока, к выходам которого подключены входы элемента ИЛИ-НЕ, введены второй счетчик, дешифратор, делитель частоты, и дополнительных ключей и два элемента ИЛИ, причем выход формирователя импульсов соединен с первыми входами триггера и первого элемента ИЛИ, входами установки нуля второго счетчика и делителя частоты и входом записи и сдвига запоминающего блока, выход первого ключа соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, к остальным входам которого подключены выходы И дополнительных ключей, выход второго элемента ИЛИ подключен к счетному входу первого счетчика, выходы кото- рого соединены с соответствующими входами первого элемента И, выход которого соединен с вторыми входамитриггера и второго элемента ИЛИ и счетным входом второго счетчика, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом установки нуля первого счетчика, выходы второго счетчика подключены к соответствующим входам дешифратора, входам элемента И-НЕ и к второй группе входов запоминающего блока, выходы дешифратора соединены с первыми входами и дополнительных ключей, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам делителя частоты, вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого подключен к выходу генератора импульсов эталонной частоты, второй, вход второго элемента И подключён к выходу элемента И-НЕ, а третий вход - к инверсному выходу триггера, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с запрещающим входом формирователя. На чертеже приведена структурная схема устройства. Измеритель содержит формирователь 1 импульсов, триггер 2, ключ 3, элементы 4 и 5 ИЛИ, счетчик 6, элемент 7 И, генератор 8 импульсов эталонно частоты, -счетчик 9, элемент 10 И-НЕ дешифратор 11, запоминающий блок 12 дополнительные ключи 13 - 13и, эле мент 14 ИЛИ-НЕ, элемент 15 И, делитель 16 частоты. Входом устройства является вход формирователя 1. Устройство работает следуюйдам образом. На вход формирователя 1 поступают видеоимпульсы, интервалы между которыми необходимо измерить и запомнить. Формирователь 1 при отсутс ВИИ запрещающего сигнала, с выхода элемента 14 ИЛИ-НЕ формирует стандартный короткий;импульс, соответствуювдай переднему фронту входно го импульса. Запрещающим для формирователя 1 является сигнал уровня О, который появляется на выходе элемента 14 ИЛИ-НЕ, если запоминающий блок 12 не обнулен. Этот факт используется, кроме того, в качестве блокировки против случайного стирания измерительной информации из запоминающего блока 12. Новый цикл измерений серии временных интервалов возможен только после пред варительного обнуления запоминакйцег блока 12 ( такое обнуление предусмот рено производить от дополнительной кнопки), при этом на выходе элемента 14 ИЛИ-НЕ появляется сигнал уров ня 1, разрешающий работу формирователя 1. Короткий импульс с выхода формирователя 1 обнуляет счетчик 9, делитель 16 частоты, а через элемен 5ИЛИ - счетчик 6, и устанавливает триггер 2 в единичное положение, пр этом на прямом выходе последнего устанавливается высокий потенциал, открывающий ключ 3. В результате этого счетные импульсы с выхода генератора 8 импульсов эталонной частоты начинают поступать- на счетный вход счетчика 6 через последователь но соединенные ключ 3 и элемент 4 ИЛИ. Счетчик 6 производит подсчет поступающих с выхода генератора 8 импульсов до одного из следующих моментов. Если измеряемый интервал мал по сравнению с емкостью счетчика 6, т, e.k-fc|,,j|i s-2 Т{ч,, , где К - ко личество разрядов счетчика 6 , TC, период следования счетных импульсов генератора 8, то после поступле ния на вход формирователя 1 второго отсчетного импульса произойдет зйпись и сдвиг показаний счетчика 6в запоминающем блоке 12 и обнуление счетчика 6 (задержка момента об нуления счетчика 6 относительно мом та записи информации в блоке 12 обеспечивается временем срабатывани элемента 5 ИЛИ . После этого счетчик 6 начинает изменение второго интервала времени так как триггер 2 остается в единичном положении, и высокий потенциал на его прямом выходе обеспечивает поступление счетных импульсов генератора 8 через открытый ключ 3 и элемент 4 ИЛИ на вход счетчика 6. ЕслиД4.й5;1, .Т0Ц, то при заполнении счетчика 6 на всех его выходах появляются единичные потенциалы, что приведёт к срабатыванию элемента 7 И, на выходе которого появляется высокий потенциал. Этот потенциал устанавливает триггер 2 в нулевое состояние, которое характеризуется низким уровнем напряжения на прямом выходе триггера 2 и высоким на его инверсном выходе. Отсутствие высокого потенциала на прямом выходе триггера 2 приводит к закрытию ключа 3, в результате чего прекращается поступление счетных импульсов генератора 8 через ключ 3 и элемент 4. ИЛИ. Одновременно высокий потенциал с выхода элемента 7 И через элемент 5 ИЛИ обнуляет счетчик б и записывает 1 в счетчик 9. -Депдафг ратор 11 преобразует двоичный код счетчика 9 в унитарный код, когда любому числу соответствует на одном из выходов дешифратора 11 и О на всех остальных выходах. Так, в рассматриваемом случае 1 будет только на первом выходе дешифратора 11 Это приведет к открытию ключа 13 все остальные ключи 13, 13 ..., 13, будут закрыты. Одновременно с этим высокий потенциал с инверсного выхода триггера 2 будет приложен к третьему входу элемента 15 И, к второму входу которого также будет приложен высокий потенциал с выхода элемента 10 И-НЕ, поэтому счетные импульсы генератора 8 начнут поступать через элемент 15 И на вход делителя 16 частоты. Делитель 16 частоты выполнен на основе двоичного счетчика, поэтому на выходе первого разряда частота следования счетных импульсов будет делиться на 2, на выходе второго разряда - на 4 и т.д. Так как выходы разрядов делителя 16 частоты подключены к входам соответствующих ключей 13 , 13-г. 13у,, то в рассматриваемом случае тактовые импуль|сы с периодом , через ключ 13f :и элемент 4 ИЛИ начнут поступать на счетный вход счетчика 6. . Если измеряемый интервал ... ЪЬмъд 2. выходах счетчика 6 опять появляются единичные потенциалы, срабатывает элемент 7 И, обнуляется счетчик 6, счетчик 9 приобретает значение 2, с помощью дешифратора 11 открывается ключ 13 и закрывается ключ 13., . Это приводит к увеличению в 4 раза по сравнению с начальным периодом следования счетных импульсов.

, Описанный процесс повторяется циклически:,; до тех пор, пока не кончится измеряемый интервал, т.е. пока не поступит третий отсчетный импульС. При этом импульс, сформированный фо мирователем 1, устанавливая триггер 2 а .единичное состояние, прекращает поступление счетных импульсов через арлемент 15 И на делитель 16 частоты, ,а следовательно, и на счетчик 6. Одновременно этот же импульс, обнуляя счетчики 6 и 9, записывает их показания в запоминающий блок 12. Для записи информации от счетчика 9 в запоминающем блоке 12 предусмотрено налмчне дополнительных К разрядов (где К 15 количество разрядов счетчика 9. Тем же импульс1эм с выхода формирователя 1 обнуляется и делитель 16 частоты. С началом третьего интервала весь описанный вьхае процесс измерений повто- 20 ряется.

I Если на вход измерителя поступит интервал, длительность Которого превеличину Р.- Я Ч1 1о-Гс..

вышает

25

то на всех выходах счетчика

9появляются единичные потенциалы,, что приведет к срабатыванию элемента

10И-НЕ, в результате чего нулевой потенциал с его выхода отключает зле мент 15 И, а следовательно, на счетчик 6 не будут поступать-счетные импульсы. Узлы устройства будут оставаться в таком положении, до поступ;ления очередного отсчётного импульса .который перепишет информацию b заполнении счетчиков 6 и 9 в запоминающий блок 12.

Работа устройства прекращается полностью при заполнении запоминающего блока 12, когда хотя бы на одно Из выходов последнего слова запоминающего блока 12 появится сигнал 1 и сработает элемент 14 ИЛИ-НЕ (на его выходе вместо 1 появится О Л, который положит запрет на работу формироват еля 1.

Величина измеряемого интервала времени может быть определена по по-казаНиям счетчиков 6 и 9 с помощью следующей зависимости:

4%M- Ni2- 2. 4l i-imc4, 5Ьде показания счетчика Ь, ( - показания счетчика 9.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет автоматически измерять и запоминать серии заранее неизвестных временных интервалов существенно различной длительности.

В общем случае получаемый от использования этого устройства выиграш можно приближенно оценить зависи.мостью ., л1Кг+-1)

, .

.где с « количество измеряемых и эапоминаекклх интервалов времени в серии.

ИЗМЕРИТЕЛЬ СКГОИ ВРЕМЕННЫХ ИН7ЕРВА2ЮВ, содержаций формирователь импульсов два элемента И, элемент , генератор импульсов этгиюяной частоты, вьисод которого соединен с первым входом первого , второй вход которого подклхнен к прямому выходу триггера, первый счетчни, выхода которого соединены с первой группой входов запаминапкего блока, к выходам которого подключены входы элемента ИЛИ-НЕ, отличающий с я тем, что/ с целью повышения точности измерений путем автоматизации процесса измерений серки временных интервалов различной длительности, в него введены второй счетчик i дешифратор, делитель частоты, п хюполнительных ключей и два элемента ИЛИ, выход формирователя импульсов соединен с первшси входами триггера и первого элемента ЮШ, входами установки нуля, второго счетчика и делителя частоты и входом - ааписи и сдвига запоминающего блока, выход первого ключа соединен с входам второго элемента ИЛИ, к остгшьшлм входам которого подключе1Ш выходы л дополнительных, ключей, выход второго Элемента . ИЛИ пбдключен к счетному входу первого счетчика, выхода которого соединены с соответствуивами входами первого элемента И, выход которого соединен с вторц т входами триггера и второго элалента ИЛИ и счетным входом второго счетчика, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом установки яуля первого счетчика, выходы второго счетчи- § к a подкдючвшы к соотвстствуицим входам деашфратора, входам элемента И-НЕ и второй группе входов запоминающего блока, выхода девжфратора соединены с nepssAm п дополнительных клюпей, вто1яые входы которых подключены к соответствующим выходам делителя частоты, вход которого соединен с выходсм второго элемента И, первый вход которого поДключен к выходу генератора импульсов эталонной частоты, второй вход второго элемента И подключен к выходу элемента И-НЕ, a третий вход - к ин;версному выходу триггера, выход эле|мента ИЛИ-НЕ соединен с запрещающим шходом фОЕ шрователя.