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

111

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при построении различных измерительных устройств повышенной точности и помехозащищенности в которых измеряемая величина преобразуется в пропорциональный интервал времени.

Целью изобретения является повышение точности измерения в условиях воз действия помех и расширение функциональных возможностей измерителя за счет обеспечения точных измерений в случае нерегулярного прихода импульса Стоп, а также обеспечения непрерывности измерений.

На фиг. 1 представлена функциональная схема цифрового усредняющего измерителя временных интервалов, на фиг. 2 - временные диаграммы работы измерителя при условии .

Цифровой усредняющий измеритель содержит триггер 1, ключ 2, счетчик 3 импульсов емкостью N, генератор 4 импульсов эталонной частоты, элемент 5 задержки, блок 6 сравнения кодов, ключи 7 и 8, буферный реверсивный счетчик 9 емкостью К, электронный переключатель 10 и второй реверсивный счетчик 11 емкостью N.

Первьй вход цифрового усредняюще.го измерителя подключен к S-входу триггера 1 и R-входу счетчика 3 импульсов, второй вход измерителя соединен с R-входоМ триггера 1 и входом элемента 5 задержки импульсов, выход триггера 1 подключен к первому входу ключа 2, второй вход которого соединен с выходом генератора 4 эталонной частоты и выход подключен к Т-входу счетчика 3 импульсов, группа выходов которого подключена к первой группе входов блока 6 сравнения кодов, выход элемента 5 задержки импульсов соединен с первыми входами второго 7 и третьего 8 ключей, вторые входы которых подключены к первому Меньше и второму Больше выходам блока 6 сравнения кодов соответственно, выход третьего ключа 8 подключен к первому входу электронного переключателя 10 и к входу прямого счета первого реверсивного счетчика 9, выходы прямого и обратного счета коvoporo подключены к второму и третье му входам переключателя 10 соответственно, выход второго ключа 7 соединен с четвертым входом переключателя 10

422

и входом обратного -счета счетчика 9, пятый.вход переключателя 10 соединен с третьим выходом Старшие разряды равно блока 6 сравнения кодов, первый и второй выходы переключателя 10 соединены с входами прямого и обратного счета второго реверсивного счетчика 11, группы выходов которого подключены к второй группе входов блока 6 сравнения кодов.

Элемент 5 задержки импульсов Стоп может быть выполнен .по любой схеме одновибратора с формирователем на выходе либо без формирователя, если будут применены реверсивные счетчики с динамическими входами. Элемент задержки можно выполнить также в виде расширителя импульсов.

В качестве электронного переключателя может быть использован элемент И-ИЛИ и одновибратор.

Блок сравнения кодов может быть выполнен по любой схеме, обеспечивающей выдачу сигналов: Старшие разряды - равно, А больше В и А меньше В, например, для сравнения четырех декадных счетчиков.

Измеритель работает следующим образом.

С шины Старт устройства короткий импульс Старт (фиг.2а) поступает на S-вход триггера 1, переводя его в одиночное состояние, и на R-вход счетчика 3, устанавливая его в нулевое состояние. Первый ключ 2 открывается по первому входу единичным сигналом с прямого выхода триггера 1. При этом импульсы эталонной частоты fg, поступающие на второй ВХОД первого ключа 2 с генератора 4 пройдут на выход ключа 2 (фиг.2г) и поступят на Т-вход счетчика 3 импульсов емкостью N.

С шины Стоп устройства (фиг.26) короткий импульс Стоп поступает на вход элемента 5 задержки и на R-вход триггера 1, переводя его в нулевое состояние. При этом первый ключ 2 закрьшается по первому входу нулевым потенциалом с прямого выхода триггера 1 и поступление импульсов эталонной частоты на Т-вход счетчика 3 прекращается, поэтому в счетчике 3 остается число Л, пропорциональное временному интервалу между импульсами Старт и Стоп.

Коды чисел А и В, записанных, соответственно в счетчиках 3 и 11 по3рязрядно, с группы информационных выходов счетчиков поступают соответственно на первую и вторую группы информационных входов блока 6 сравнения. В случае большой разницы кодов, например при включении устройства, нулевой потенциал с выхода Старшие разряды - равно блока 6 поступает на первый вход электронного переключателя 10 и обеспечивает прохождение сигналов на первый и второй выходы переключателя ТО соответственно с выходов третьего (фиг.2е) и второго ключей 8 и 7 через второй и третий входы переключателя 10, При небольшой разнице кодов чисел А и В счетчиков 3 и 11, задаваемой оставшейся группой младших разрядов, на выходе Старшие разряды - равно блока 6 сравнения кодов появится единичный потенциал, который переведет переключатель 10 в противоположное положение и обеспечит прохождение на его вь1ходы сигналов соответственно с выходов прямого и обратного переноса буферного реверсивного счетчика 9, поступающих .на четвертый и пятый вхо ды переключателя 10. Импульс Стоп, пройдя через элемент 5; поступает на первые входы второго и третьего ключей 7 и 8, на вторые входы которых поступают управ ляющие потенциалы с выходов Меньше и Больше соответственно блока 6 сравнения кодов. Если число А меньше В, то с выхода Меньше блока 6 сравнения кодов на второй вход второго ключа 7 поступает разрешающий единичный потенциал, и задержанньш импульс Стоп с выхода элемента 5 задержки (фиг.2в поступает через первый вход второго ключа 7 на вход обратного счета буферного реверсивного счетчика 9, уменьшая его состояние на 1, и на пятый вход переключателя 10. При большой разнице чисел А и В задержанный импульс Стоп, пройдя через переключатель 10 на вход обратно го счета реверсивного счетчика 11, уменьшит его состояние на единицу. Если число А больше В, то разрешающий единичный потенциал появится на выходе Больше блока 6 сравнения кодов, откроет третий ключ ,8 по вто рому входу, задержанный импульс Стоп пройдет на вход прямого счет 424 буферного реверсивного счетчика 9 и через переключатель 10 - на вход прямого счета реверсивного счетчика 11 (в случае большой разницы А и В) и увеличит состояние обоих счетчиков 9 и 11 на единицу. Таким образом, после выключения при большой разнице чисел А и В в зависимости от их соотношения задержанные импульсы Стоп поступают непосредственно на вход прямого или обратного счета реверсивного счетчика 11, изменяя его состояние. Когда числа А и В станут равны с точностью до группы старших разрядов, то- на третьем выходе Старшие разряды - равно блока 6 сравнения кодов появится единичный потенциал, который поступит на пятьй вход переключателя 10 и обеспечит подачу задержанных импульсов Стоп на входы прямого и обратного счета реверсивного счетчика 11 через буферньй реверсивный счетчик 9 емкостью К. После того, как числа А и В станут равны, на обоих выходах: Меньше и Больше блока 6 сравнения кодов появится нулевой потенциал, закрывающий по вторым входам второй и третий ключи 7 и 8, запрещая прохождение на их выходы задержанного импульса Стоп, тем самым запрещая изменение состояния реверсивных счетчиков 9 и 11. В случае непоступления импульса Стоп на шину Стоп измерителя на выходе элемента 5 задержки, независимо от состояния сч етчика 3, не появится задержанный импульс Стоп, и состояние реверсивных счетчиков 9. и 11 не изменится, т.е. в данном измерителе происходит непрерывное измерение временного интервала с коррекцией среднего включения в реверсивном счетчике 11 после каждого периода Т импульсов Старт на величину О или 1/К.,. Повьш1ение точности измерения в условиях помех достигается благодаря тому, что независимо от величины помехи в каждом периоде Т частоты следования импульсов Старт, помеха вносит искажение в реверсивньй счетчик 11, равное t -, или действие помехи любой величины и даже одного знака в течение времени

t Т не вносит искажений в реверсиный счетчик 11.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения в случае нерегулярного следования импульсов Стоп, при этом абсолютная погрешность измерения равна О в случае, если импульс Стоп не приходит в течение -времени меньше, чем , существенно повысить точность измерения при воздействии помех, так как абсолютная погрешность измерения равна О при действии помехи любой величины в течение времени меньше, чем Г-К, повысить точность измерения при наличии промахов в измеряемых интервалах вследствие того, что устройство реагирует на любой промах за один период Т изменением состояния измерительного счетчика на величину, равную 1/К, и производить непрерывные измерения интегрального значения временного интервала, кроме того, уменьшить динамическую погрешность измерения, например при измерении дальности перемещающихся объектов,

за счет перехода к непрерывному измерению.

Фиг. 2

ЦИФРОВОЙ УСРЕДНЯЩИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащий триггер, S и R-входы которого подключены к шинам Старт и Стоп соответственно устройства, а выход подключен к первому входу первого ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов эталонной частоты, выход первого ключа подключен к счетному входу счетчика импульсов, второй ключ, отличающийся тем., что, с целью повьшения точности измерения в условиях воздействия помех и расширения функциональных возможностей, в него введены элемент задержки, блок сравнения кодов, третий ключ. два реверсивных счетчика и переключатель, причем шина Старт подключена к R-входу счетчика импульсов, информационные выходы которого соединены с первой группой входов блока сравнения кодов, шина Стоп через элемент задержки подключена к первым входам второго и третьего ключей, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока сравнения кодов, третий выход которого подключен к первому входу переключателя, второй вход которого соединен с выходом 3 третьего ключа и входом прямого счета первого реверсивного счетчика, (Л вход обратного счета которого соединен с выходом второго ключа и третьим входом переключателя, четвертый и пятьй входы которого дрдключены соответственно к выходам прямого и обратного переноса первого реверсивного счетчика, а первый и второй выходы переключателя соединены соответственно с входами прямого и обратного счета второго реверсивного счетчика, информахдаонные выходы которого подключены к второй группе входов блока сравнения кодов.