Устройство для преобразования интервала времени в цифровой код Советский патент 1987 года по МПК H03M5/08 

Изобретение относится к автоматике и может использоваться для преобразования сигналов датчиков с частотным выходом в двоичный код.

Целью изобретения является повышение точности устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 - функциональная схема блока совпадения; на фиг. 4 - функциональная схема второго селектора импульсов.

Устройство (фиг. 1) содержит вход 1, формирователь 2 импульсов, блок 3 совпадения, генератор 4 импульсов эталонной частоты, второй счетчик 5 старших разрядов, первый селектор 6 импульсов, первый ген е- ратор 7 пилообразного напряжения, блок 8 сравнения, второй селектор 9 импульсов, второй генератор 10 пилообразного напряжения, первый реверсивный счетчик 11 младших разрядов и блок 12 задержки.

Блок совпадения (фиг. 3) содержит элемент НЕ 13, триггер 14, первый, второй элементы И 15 и 16 и элемент ИЛИ 17.

Второй селектор импульсов (фиг. 4) содержит триггер 18 и блок 19 совпадения.

Устройство работает следуюш,им образом.

Сигнал измеряемого временного интервала (фиг. 2а) и импульсы эталонной частоты (фиг. 26) поступают на блок 3 совпадения и целое число импульсов эталонной

державшись в блоке 12 задержки на время, необходимое для прохождения последнего импульса эталонной частоты через селектор 9, поступает на управляющий вход счетчика 11 и переводит его в режим вычитания. По заднему фронту сигнала измеряемого временного интервала (фиг. 2а), формирователь 2 вырабатывает импульс (фиг. 2г), запускающий генератор 7 пилообразного напряжения (фиг. 2е). Этот же 10 импульс переводит в рабочее состояние блок 8 сравнения и открывает селектор 9, импульсы эталонной частоты через который начинают поступать на счетчик 11 и вычитаются из ранее накопленного числа импульсов.

20

По переднему фронту первого импульса эталонной частоты, пришедшего после заднего фронта сигнала измеряемого временного интервала, селектор 6 формирует импульс (фиг. 2д), запускающий генератор 10 пилообразного напряжения (фиг. 2е). Сигналы с генераторов 7, 10 пилообразного напряжения поступают на блок 8 сравнения, который вырабатывает импульс (фиг. 2ж) в момент равенства напряжений генераторов 7, 25 10. Импульс с выхода блока 8 сравнения сбрасывает в исходное состояние оба генератора 7, 10, а также поступает на вход селектора 9, который пропускает последний импульс с генератора 4 на счетчик 11 и закрывается для импульсов эталонной частоты.

частоты подсчитывается счетчиком 5, причем -,п ,

:Ju Кроме того, импульс с выхода блоков 8

сравнения, задержавшись в блоке 12 задержки, поступает на управляющий вход счетчика 11 и переводит его в режим суммирования. На выходах счетчиков 5, 11 формируется двоичный код требуемой разрядности преобразуемого интервала времени.

последним импульсом, поступающим счетчик 5, является первый импульс эталонной частоты, пришедший вслед за задним фронтом сигнала измеряемого временного интервала (фиг. 2в).

По переднему фронту сигнала измеряе- 5 мого временного интервала формирователь 2

вырабатывает импульс (фиг. 2г), запускающий генератор 7 пилообразного напряжения (фиг. 2е). Этот же импульс переводит в рабочее состояние блок 8 сравнения

Изменение интервала осуществляется в соответствии с формулой

1изм tH3M-j- TI Т2,

(1)

где tnsM -- измеряемый интервал;

и открывает селектор 9, импульсы эталонной 40 i, Т2, t«3« соответствуют фиг. 2. частоты через который начинают поступатьИнтервал fwaM измеряется с помощью

на реверсивный счетчик 11 (фиг. 2з). По счетчика 5 старших разрядов: переднему фронту первого импульса эталон-1изм пнзмТэт(2)

ной частоты, пришедшего после переднего

фронта сигнала измеряемого временного ин-где пизм-количество импульсов, посчитанных счетчиком 5;

Тэт - период эталонного сигнала. Интервалы времени Ci и Т2 измеряются благодаря использованию генераторов 7, 10 пилообразного напряжения и блока 8

тервала, селектор 6 формирует импульс (фиг. 2d), запускающий генератор 10 пилообразного напряжения (фиг. 2е). Сигналы с генераторов 7, 10 поступают на блок 8 сравнения, который вырабатывает импульс

(фиг. 2ж) в момент равенства напряжений Q сравнения.

сигналов.Для напряжения на выходе генератора 7

Импульс с выхода блока 8 сравненияможно записать

сбрасывает в исходное состояние оба генератора 7, 10 пилообразного напряжения,Uri Кг t(3) а также поступает на вход селектора 9,

который пропускает последний импульс с 55 где Ki () - скорость нарастания напряжения генератора 7; t - время с момента включения генератора 7.

генератора 4 на счетчик 11 и закрывается для импульсов эталонной частоты. Кроме того, импульс с выхода блока 8 сравнения, за

державшись в блоке 12 задержки на время, необходимое для прохождения последнего импульса эталонной частоты через селектор 9, поступает на управляющий вход счетчика 11 и переводит его в режим вычитания. По заднему фронту сигнала измеряемого временного интервала (фиг. 2а), формирователь 2 вырабатывает импульс (фиг. 2г), запускающий генератор 7 пилообразного напряжения (фиг. 2е). Этот же импульс переводит в рабочее состояние блок 8 сравнения и открывает селектор 9, импульсы эталонной частоты через который начинают поступать на счетчик 11 и вычитаются из ранее накопленного числа импульсов.

По переднему фронту первого импульса эталонной частоты, пришедшего после заднего фронта сигнала измеряемого временного интервала, селектор 6 формирует импульс (фиг. 2д), запускающий генератор 10 пилообразного напряжения (фиг. 2е). Сигналы с генераторов 7, 10 пилообразного напряжения поступают на блок 8 сравнения, который вырабатывает импульс (фиг. 2ж) в момент равенства напряжений генераторов 7, 10. Импульс с выхода блока 8 сравнения сбрасывает в исходное состояние оба генератора 7, 10, а также поступает на вход селектора 9, который пропускает последний импульс с генератора 4 на счетчик 11 и закрывается для импульсов эталонной частоты.

,

сравнения, задержавшись в блоке 12 задержки, поступает на управляющий вход счетчика 11 и переводит его в режим суммирования. На выходах счетчиков 5, 11 формируется двоичный код требуемой разрядности преобразуемого интервала времени.

Изменение интервала осуществляется в соответствии с формулой

1изм tH3M-j- TI Т2,

(1)

Для напряжения на выходе генератора 10 справедливо

(t-T,),(4)

где К2 - скорость нарастания напряжения

генератора 10; т, - соответствует TI на первом этапе

измерения и Т2 на втором. Скорость нарастания напряжения генератора 7 должна быть меньше скорости нарастания напряжения генератора 10, тогда в момент времени Т напряжения на выходах генераторов 7, 10 будут равны:

Ur, Ur2 Ki.t, К2(-т,-)(5)

Из выражения (5)

т, (1 ) i,(6)

Время i измеряется счетчиком 11:

,К П, Тэт

(7)

где п, - количество импульсов эталонной частоты, посчитанное на счетчике 11

Устройство работает таким образом, что сначала на реверсивном счетчике 11 измеряется интервал временить а затем на этом же счетчике 11 измеряется интервал времени Т2, причем одновременно происходит вычитание ТА из ti.

В случае разность этих интервалов времени, измеримая с помощью счетчика И, оказывается отрицательной. При этом она автоматически представляется в дополнительном коде.

Как следует из выражения (6), для обеспечения высокой точности измерения интервалов времени Т2 и TI необходимо обеспечить стабильность отношения скоростей нарастания напряжений генераторов 7, 10.

Формула изобретения

. Устройство для преобразования интервала времени в цифровой код, содержащее формирователь импульсов, ,вход которого объединен с первым входом блока совпадения и является входом устройства, выход формирователя импульсов соединен с управляющим входом первого селектора импульсов. генератор импульсов, выход которого соединен с информационным входом первого селектора и вторым входом блока совпадения, выход которого соединен с в.чодом первого счетчика, второй селектор импульсов, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, выход первого и второго счетчиков являются выходами устройства.

отличающееся тем, что; с целью повышения точности устройства, в него введены блок задержки, генераторы пилообразного напряжения и блок сравнения, объединенные вход запуска первого генератора пилообразного напряжения, управляющий вход блока

сравнения и первый управляющий вход второго селектора импульсов подключены к выходу формирователя импульсов, выход первого селектора импульсов соединен с входом запуска второго генератора пилобразного напряжения, выходы первого и второго генераторов пилообразного напряжения соединены соответственно с первым и вторым информационными входами блока сравнения, выход которого соединен непосредственно с входами «Сброс первого и второго генераторов пилообразного напряжения, вторым управляющим входом второго селектора импульсов и через блок задержки с управляющим входом второго счетчика, информационный вход второго селектора импульсов подключен к выходу генератора имиуль

сов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок совпадения содержит элементы И, элементы НЕ, триггер и элемент ИЛИ, выход первого элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход элемента НЕ соединен с входом установки в «1 триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ и входом установки в «О триггера, первый вход 0 первого элемента И и вход элемента НЕ объединены и вторые входы первого и второго элементов И объединены и являются соответственно первым и вторым входами блока совпадения, выход элемента ИЛИ является выходом блока совпадения.

Изобретение относится к автоматике и может использоваться для преобразования сигналов датчиков с частотным выходом в двоичный код. Целью изобретения является повышение точности устройства. Преобразование интервала времени в цифровой код осушествляется с помош,ью счетчика 5 старших разрядов и счетчика 11 младших разрядов. Устройство содержит вход 1, формирователь 2 импульсов, блок 3 совпадения, генератор 4 импульсов, счетчики 5, 11, селекторы 6, 9 импульсов, генераторы 7, 10 . пилообразного напряжения, блок 8 сравнения и блок 12 задержки. Блок совпадения выполнен на элементе 13 НЕ, триггере, элементах И и элементе ИЛИ. Селектор 9 импульсов выполнен на триггере и блоке совпадения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. ICO оо со o 00 F4 -4 /J Фи2.1