Устройство для измерения временных интервалов с самоконтролем Советский патент 1987 года по МПК G06F11/28 G05B23/02 

13

трактов устройства. Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, третий элемент И 2, коммутатор 3, первый 4 и второй 5 блоки сравнения, первый 6 и второй 7 элементы НЕ, первый элемент И 8, двенадцатьй элемент И 9, генератор 10 импульсов эталонной частоты, второй элемент И 11, одиннадцатый элемент И 12, пятнадцатый элемент И 13, счетчик 14 импульсов, третий триггер 15, реверсивный счетчик 16

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении контрольно-измерительной аппаратуры и измерении временных интервалов.

Цель изобретения - повышение точности измерения устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - схема блока задержки; на фиг. 3 - схема коммутационного блока; на фиг. 4 - временные диаграммы функционирования устройства.

Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, третий элемент И 2, коммутатор 3, первый 4 и второй 3 блоки сравнения, первый 6 и второй 7 элементы НЕ, первый 8 и двенадцатый 9 элементы И, генератор 10 импульсов эталонной частоты, второй 11, одиннадцатый 12 и пятнадцатый 13 элементы И, счетчик 14 импульсов, третий триггер 15, реверсивный счетчик 16 импульсов, десятый 17 и девятый 18 элементы И, первый 19 и второй 20 триггеры, четвертый элемент И 21, дешифратор 22, тринадцатый элемент И 23, четвертый триггер 24, че-- тьфнадцатый элемент И 25, третий элемент НЕ 26, третий 27 и второй 28 коммутационные блоки, пятый 29, шестой 30, седьмой 31 и восьмой 32 элементы И, первый коммутационный блок 33, блок 34 задержки, первый 35 и второй 36 информационные входы устройства, вход Пуск 37, вход Сброс 38, шину 39 адреса, шину 40 данных и шину 41 управления устройства.

импульсов, десятый элемент И 17, девятый элемент И 18, первый триггер 19, второй триггер 20, четвертый элемент И 21, дешифратор 22, тринадцатый элемент И 23, четвертый триггер 24, че- ырнадцатый элемент И 25, третий элемент НЕ 26, третий 27 и второй 28 коммутационные блоки, пятый элемент И 29, шестой 30, седьмой 31 и восьмой 32 элементы И, первый коммутационный блок 33 и блок 34 задержки. 4 ил.

5

0

5

0

5

Коммутационньй блок (фиг. 3) содержит элементы И 42, блок задержки (.фиг. 2} - элементы 43 - 45 заДерж- ки, элементы И 46 - 49, триггеры 50 и 51, элемент ИЛИ 52.

Устройство работает следующим образом.

Измерение сигнала осуществляется в два этапа; первый - калибровка устройства с помощью одного из измеряемых сигналов, поступающих на вход 35, второй - собственно измерение сдвига фаз сигналов, поступающих на входы 35 и 36 устройства.

По сигналу Сброс, поступающему на вход, триггеры 15,19,20 и 24 устанавливаются в исходное состояние. В исходном состоянии вход 36 отключен от первого входа блока 5 сравнения, который соединен с входом 35 устройства. В счетчик 16 импульсов записывается код, переводящий все его разряды в единичное состояние. Сигнал, эквивалентный логической единице, поступаюир1й с инверсного выхода триггера 20, задает счетчику 16 импульсов режим реверсивного счета импульсов эталонной частоты, поступающих с выхода генератора 10.

В счетчик 14 импульсов записывается код количества периодов измерений, в течение которого будет происходить измерение. Измерение сдвига фаз в течение задаваемого количества периодов позволяет повысить точность измерения. В блок 34 задержки записывается код, определяющий время задержки сигнала между его входом и выходом.3- 1325487

. Таким образом, на выходе элементасигнал поступает на соответствующие И 8 формируются иь1пульсы калибровки,входы элементов И 23 и 25. Это обес- по длительности С) равные временипечивает разрешение прохождения сиг- задержки сигнала, осуществляемой бло нала с выхода элемента И 8 через эле- ком 34 задержки и блоком 5 срайнения, „е„т И 23, а через элементы И 25 и (Элементом 6 НЕ, элементом 8 И НЕ 26 - закрытие элементов И 11 и 13 4.1 t.... (задержка сигнала входны- время переходных процессов в мо- ми элементами измерителя). Период„ срабатывания элемента 3 комму- следования импульсов равен периоду , , и подключения второго сигнала следования входного сигнала, поступа- ода 36 к второму входу блока 5 ющего на вход 35.сравнения.

Импульсы калибровки поступают на д окончании переходного процесса

соответствующие входы элементов И 11, выхода элемента И 23 поступает сиг12 и 23, а через открытый элемент И 9- gнал, обеспечиванмций срабатывание триг-

на пятый вход элемента И 13.гера 24. В этом случае на инверсном

По команде Пуск,поступающей навыходе триггера 24 появится сигнал,

вход 37, подготавливаются к открытиюэквивалентный логическому нулю, коэлементы И 11 и 13. Импульс калибров-торый поступает на вход элемента

ки, поступающий на вход 35, записыва- дНЕ 26 и обеспечивает открытие элеменется в счетчик 14 импульсов и.откры-тов И 11 и 13. На этом заканчивается

вает элемент И 13. Элемент Ц 13 обес-подключение второго сигнала, поступа. печивает прохождение импульсов эта-клцего на вход 36, и начинается этап

лонной частоты в счетчик 16 импуль-измерения, сов в течение наличия импульса калиб- 25

ровки. Таким образом, в счетчике 16 н этом этапе на выходе элемента

импульсов, работакицем в режиме ревер- 8 формируются импульсы длительносивного счета, подсчитывается в об-- тью f + t . Счетчик 16 имратном ходе время, определяемое бло-пульсов начина1т п од чет импульсов в

ком 34 задержки и временем задержки орежиме прямого счета с учетом того,

сигнала входными элементами ycтpoйct- j он хранил обратный код времени

ва. В результате прохождения заданно-калибровки. В этом случае получаем го количества периодов импульсов ка-.

либровки на вход 35 в счетчике 16 устанавливается определенный обратный код, которьй соответствует времени ° сДв.(раз сд.фоз N T, где N - количество импульсов;

длительность каждого импульса. На Таким образом, по окончании этаэтом этап калибровки заканчивается.„а измерения в счетчике 16 импульсов

Счетчик 14 импульсов формирует им- 40записана информация, соответствую- пульс переполнения, который поступа-щая сдвигу фаз между двумя сигналами ет на первый вход элемента И 18. Пос-за N периодов. При этом погрешность ледний открьшается и вьщает сигнал,измерения определяется лишь выбран- эквивалентный логической единице, наным методом измерения и равна по аб- счетный вход триггера 20. В результа- 45солютной величине времени длительнос- те этого на прямом выходе триггерати одного импульса эталонной частоты. 20 появляется сигнал, поступакяций наПо прохозвдению N периодов счетчиком суммирующий вход счетчика 16 импуль-14 заканчивается формирование импульсов и обеспечивающий задание режимаса переполнения, который через эле- прямого счета. Этот же сигнал с выхо- CQмент И 17 поступает на триггер 19. В да триггера 20 подготавливает к от-результате срабатывания триггера 19 крытию элементы И 12 и 17, что обес-на его инверсном выходе формируется печивает прохождение импульса с выхо-сигнал, эквивалентный логическому ну- да элемента И 8 на счетный вход триг-лю, который закрывает элементы И 11 и гера 15. При этом триггер 15 пере- gg13. Закрытие последних запрещает пробрасывается и на его прямом выходехождение импульсов на вход счетчика появится сигнал, поступающий на уп-14 импульсов и импульсов эталонной равляющий вход коммутатора. Одновре-частоты с выхода генератора 10 на вход менно с прямого выхода триггера 15счетчика 16 импульсов.

ормула и

5

зоб

13

р е т е н и я

Устройство для измерения временных интервалов с самоконтролем, содержащее генератор импульсов эталонной частоты, первый и второй блоки сравнения, счетчик импульсов, первый и второй элементы И и коммутатор, подключенный первым информационным входом

ходами и с установочными входами реверсивного счетчика импульсов, а группой вторых информационных входов-выходов - с шиной данных устройства, подключенной к группе первых информационных входов-выходов третьего коммутационного блока, соединенного первым и вторым управляющими входами с

к первому информационному входу уст- 10 выходами соответственно шестого и пяройства и к первому входу первого блока сравнения, вторым информационным входом - к второму информационному входу устройства, а выходом - к первотого элементов И, а группами вторых информационных входов и выходов - соответственно с разрядными выходами и с установочными входами счетчика имтого элементов И, а группами вторых информационных входов и выходов - соответственно с разрядными выходами и с установочными входами счетчика имму входу второго блока сравнения, со- 15 пульсов, подключенного выходом переединенного вторым входом с выходом источника опорно1 о напряжения и с вторым входом первого блока сравнения, подключенного выходом к первому входу первого элемента И, связанного выхо- 20 дом с первым входом второго элемента И, подключенного выходом к счетному входу счетчика импульсов, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения устрой- 25

полнения к первым входам девятого элемента И и десятого элемента И, соединенного выходом со счетным входом первого триггера, а вторым входом - с входом прямого счета реверсивного счетчика импульсов, с прямым выходом второго триггера и с первым входом одиннадцатого элемента И, подключенного вторым входом к инверсному выхо30

40

ду третьего триггера, третьим входом - ства, в него введены три коммутацион- выходу первого элемента И, к перво- ных блока, дешифратор реверсивный г счетчик импульсов, четыре триггера,

три элемента НЕ, тринадцать элементов И и блок задержки, подключенньш первым входом к выходу второго блока сравнения, первым выходом через первый элемент НЕ - к второму входу первого элемента И, а группами вторых входов и выходов - соответственно к первым группам информационных выходов и входов первого коммутационного блока, соединенного группой вторых информационных входов-выходов с шиной данных устройства, а первым и вторым управлякщими входами - с вьрсодами соответственно третьего и четвертого элементов И, подключенных первыми входами к шине управления устройства, а вторыми входами - к .первому вько- ду дешифратора, связанного с шиной адреса устройства, вторым выходом с первыми входами пятого и шестого элементов И, а третьим выходом - с первыми выходами седьмого и восьмого элементов И, подключенных вторыми входами к вторым входам соответственно пятого и шестого элементов И и к шине управления устройства, а выходами соответственно - к первому и к второму управляющим входам второго коммутационного блока, соединенного группами первых информационных входов и выхому входу двенадцатого элемента И и к первому входу тринадцатого элемента И, а выходом через второй элемент НЕ - к второму входу двенадцатого элемента И и непосредственно - к счетному входу третьего триггера, связанного нулевым входом с нулевыми входами первого, второго и четвертого тригге- 35 ров и с входом Сброс устройства, а прямым выходом - с управляющим входом коммутатора, с первым входом четырнадцатого элемента И и с вторым входом тринадцатого элемента И, подключенного выходом к единичному входу четвертого триггера, а третьим входом - к инверсному выходу четвертого триггера и к второму входу четырнадцатого элемента И, соединенного выходом через третий элемент НЕ с первым входом пятнадцатого элемента И, подключенного вторым входом к выходу генератора импульсов эталонной частоты, третьим входом - к второму входу второго элемента И и к инверсному выходу первого триггера, четвер- тьм входом - к третьему входу второго элемента И и к входу Пуск устройства, пятым входом - к выходу двенадцатого элемента И, а выходом - к счетному входу реверсивного счетчика импульсов, связанного входом обратного счета с инверсньтм выходом

45

50

55

1325487

дов соответственно с разрядными выI

ходами и с установочными входами реверсивного счетчика импульсов, а группой вторых информационных входов-выходов - с шиной данных устройства, подключенной к группе первых информационных входов-выходов третьего коммутационного блока, соединенного первым и вторым управляющими входами с

выходами соответственно шестого и пятого элементов И, а группами вторых информационных входов и выходов - соответственно с разрядными выходами и с установочными входами счетчика импульсов, подключенного выходом переполнения к первым входам девятого элемента И и десятого элемента И, соединенного выходом со счетным входом первого триггера, а вторым входом - с входом прямого счета реверсивного счетчика импульсов, с прямым выходом второго триггера и с первым входом одиннадцатого элемента И, подключенного вторым входом к инверсному выхо

ду третьего триггера, третьим входом - выходу первого элемента И, к перво-

му входу двенадцатого элемента И и к первому входу тринадцатого элемента И, а выходом через второй элемент НЕ - к второму входу двенадцатого элемента И и непосредственно - к счетному входу третьего триггера, связанного нулевым входом с нулевыми входами первого, второго и четвертого тригге- ров и с входом Сброс устройства, а прямым выходом - с управляющим входом коммутатора, с первым входом четырнадцатого элемента И и с вторым входом тринадцатого элемента И, подключенного выходом к единичному входу четвертого триггера, а третьим входом - к инверсному выходу четвертого триггера и к второму входу четырнадцатого элемента И, соединенного выходом через третий элемент НЕ с первым входом пятнадцатого элемента И, подключенного вторым входом к выходу генератора импульсов эталонной частоты, третьим входом - к второму входу второго элемента И и к инверсному выходу первого триггера, четвер- тьм входом - к третьему входу второго элемента И и к входу Пуск устройства, пятым входом - к выходу двенадцатого элемента И, а выходом - к счетному входу реверсивного счетчика импульсов, связанного входом обратного счета с инверсньтм выходом

713254878

второго и с вторым входом девято- ходом к счетному входу второго го элемента И , подключенного вы- триггера.

На б

1

7Г7 Г7

От 5

3

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении контрольно-измерительной аппаратуры и измерений временных интервалов. Цель изобретения - повышение точности измерения - достигается за счет использования непосредственно измеряемого сигнала в определении поправки, возникающей за счет неидентичности элементов входных J5 ffiP W Cvam. Фаг.Г

rf3

ОтЗЗ I

..

на 33 фиг 2

Иа (от)

Фиг.З