Цифровой измеритель интервалов времени Советский патент 1985 года по МПК G04F10/04 

,1 Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в цифровой измерительной технике в частности, для построения цифровых измерителей времени (.таймеров), а . также в автоматике, вычислительной технике, радиолокации и эксперимент ал ьной фи аи 1СИ, Целью .изобретени-я является повыше ние надежности при одновременном повышении точности измерений благодаря методу фиксации момента совпадения импульсов счетной и нониусной послед вательностей. На фиг.1 изображена структурная схема цифрового измерителя интервалов времени; на фиг.2 - временные диаграммы сигналов на входах и выходах отдельных элементов измерителя в режиме с использованием нониусной последовательности. Цифровой измеритель интервалов времени содержит генератор 1 импульсов, генератор 2 ударного возбуждения (импульсов нониусной последовательности J, основные элементы И 3 и 4, дополнительный элемент И 5, о новной 6 и дополнительный 7 счетчики, первый 8 и второй 9 триггеры, элемент ИЛИ 10, реверсивньй счетчик 11, дешифратор 12 нуля, цифровой индикатор 13, при этом генератор 1 импульсов через элемент И 3 подклю чен к основному счетчику 6, а через элемент И 4, элемент И1М 10, триггер 9 и генератор 2 ударного возбуждения - к дополнительному счетчику 7. Дополнительный элемент И 5 входами . подключен соответственно к выходу генератора 1 импульсов и триггера 9, а выходом соединен с входом сложения реверсивного счетчика 11, входом вычитания подключенного к выходу генератора 2 ударного возбуждения, входом установки соединенного с входом установки счетчиков 6 и 7 и шиной Старт. Выходы реверсив нoгo счетчика 11 подключены к дешифратору 12 нуля, выходом соединенног с другим входом элемента ИЛИ 10. Вы- ход триггера 8 подключен к второму входу элемента И 3,-.а его единичный и нулевой входы подключены соответ-:ственно к шинам Старт, и Стоп. Шина Стоп, кроме того, соединена с единичным входом триггера 9, Реверсивный счетчик выполняется двухкаскад::ым, потому что он дол32ен иметь три различных состояния: ва состояния, периодически сменяюие одно другое до момента совпадения импульсов нониусной и счетной последовательности в классическом нониусном методе, и третье сосовпадения и отличающееся от двух предыдущих. Функционально реверсивный с етчик содержит два двойных разряда, устанавливаемых перед началом измерений сигналом Старт в положение +2. Дешифратор нуля выполнен на элементах И, срабатывающих при переходе обоих триггеров реверсивного счетчика в нулевое положение. Основой и дополнительный счетчики работают в двоично-десятичном коде. Число десятичных разрядов основного счетчика выбирается исходя из максимальной длительности измерительного интервала и длительности периода генератора 1. Количество двоично-десятичных разрядов дополнительного счетчика должно совпадать с минимальной величиной га. Генератор ударного возбуждения вырабатывает последовательность импульсов с возможно более стабильным периодом Т TO (l-lO ), однако к нему не предъявляются какие-либо ограничивающие требования по длительности импульсов. Генераторы 1 и 2 ; вырабатывают импульсные последовательности,- с минимально возможной, с точки зрения срабатывания счетчиков 6 и 11, длительностью. Подача по шине Старт импульса на входы установки счетчиков 6 и 7 в положение -1 обеспечивает нормальное показание цифрового индикатора 13 при измерении временных интервалов, меньших чем Т. 10 (для счетчика 6, поскольку положение импульса Старт должно соответствовать положению импульса генератора 1), и при изменении временных интервалов, равных целому количеству периодов Тр . (для дополнительного счетчика 7). Связь щины Старт с входом установки реверсивного счетчика 11 в положение +2 позволяет периодически изменять код этого счетчика в интервале +2 - +1 и обеспечивает отличное от них третье положение Нуль при попадании двух импульсов нониус™ ной последовательности в интервал между фронтами двух соседних импуль сов счетной последовательности. Устройство работает следующим об разом. Сигналы начала и конца измеряемо го интервала подаются соответственно на единичный и нулевой входы три гера 8. Генератор 2, импульсов нониусной последовательности является генератором ударного возбуждения с жесткими требованиями к периоду сле дования сигналов, но с пониженными требованиями к форме и длительности генерируемых им импульсов. В исходном положении триггеры 8 и 9 находятся в нулевом состоянии а генератор 2 импульсов нониусной последовательности не генерирует. По сигналу Старт счетчики 6 и 7 переводятся в состояние -1, а реверсивный двухразрядный счет. чик П-в состояние +2. Одновременно с этим триггер 8 устанавливается в состояние 1 и сигнал с его единичного выхода поступает на вход элемента И 3. Импульсы (метки времени ) с выхода генератора 1 импу сов (счетной последовательности) че рез элемент И 3 поступают на вход счетчика 6, где подсчитывается коли чество поступивших импульсов (фиг. По сигналу Стоп триггер 8 переводится -в состояние О (фиг.2б и поступление меток времени с генератора 1 импульсов (счетной последовательности ) на счетчик 6 прекращается. Одновременно с этим триг гер 9 переводится в состояние 1 (фиг.2в) и запускает генератор 2 импульсов нониусной последовательности, импульсы с выхода которого поступают на вход счетчика 7 и на вычитающий вход реверсивного счетчи ка 11 (фиг,21х) , а на суммирующий вход счетчика 11 начинают поступат импульсы с генератора 1 импульсов (счетной последовательности ) через элемент И 5 (фиг.2 и ) Соотношение между пзриодом следования импульсов Гр генератора 1 импульсов (счетной поел адовательности и периодом следования импульсов Тц генератора 2 импульсов нониусной последовательности выбирают из условия Т TO (1-10-) . В момент t перевода реверсивного , счетчика I1 в состояние О дешифратор 12 нуля вырабатывает сигнал, которым триггер 9 через элемент ИЛИ 10 устанавливается в нулевое состояние и срывает генерацию генератора2 импульсов нониусной последовательности. На фиг.2е показано изменение кода Ncy в двухкаскадном реверсивном счетчике 11. Число импульсов в счетчике 6 соответствует целому числу периодов Tj в интервале между импульсами .Старт и Стоп, а код в счетчике 7 - числу интервалов --- Т, Т - Т„ в промежутке между последним импульсов Т, прошедшим на основной счетчик 6, и сигналом Стоп, Результат со счетчиков 6 и 7 поступает на цифровой индикатор 13, В том случае, когда импульс Стоп совпадает с импульсом генератора I импульсов счетной последовательности, на выходе элемента И 4 появляется сигнал,который переводит триггер 9 в состояние О, и устройство прекращает работу. Поскольку срабатьшание элемента И 4 я триггера 9 происходит не мгновенно, то генератор 2 успевает выработать один импульс, который переводит счетчик 7 в состоянке О. Возможно включение на выходе элемента И 4 элемента задержки на часть периода Тц, что повышает надежность срабатывания генератора 2 при совпадении импульсов Стоп и импульсов с генератора 2, Результат с выходов счетчика 6 поступает на входы ифрового и щикатора 13,

Стоп

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНТЕР- : ВАЛОВ ВРЕМЕНИ, содержаний генератор импульсов, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого триггер а, первый и второй входы которого подключены соответственно к шинам старт-и стоп-импульсов,послед- няя из которых соединена с первым входом второго триггера, выход которого подключен к входу генератора ударного воз 5уждения, выход которого подключен к счетному входу дополнительного счетчика, выход : первого элемента И соединен со счетным входом основного счетчика, выходы основного и дополнительного счетчиков подключены соответственно к первому и второму входам цифрового индикатора, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности и точности измерений, в него ввег. дены третий элемент И, элемент ИЛИ, реверсивный счетчик и дешифратор нуля, причем шина стоп-импульсов соединена с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу деШ1фратора нуля, а выход - к второму входу второго триггера, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с входом сложения реверсивного счетчика, вход вычитания которого соединен с выходом генера Ч Ч тора ударного возбуждения, выходы с входами дешифратора нуля, а шина старт-импульсов соединена с установочными входами йсновного, допол нительного и реверсивного счетчиСАР ков.

Стоп

„Старт

и а П П П П I П П П П П