Устройство для измерения длительности импульсов Советский патент 1988 года по МПК G04F10/04 

N

О

сд о tc

Изобретение относится к импульс- ной технике и может быть использовано для измерения интервалов времени.

Целью изобретения является повьппе ;ние точности измерения за счет введе- |ния поправки, определяемой с помощью Iпьезокварцевого датчика температуры, : На чертеже представлена блок-схе- |Ма устройства для измерения длитель- |ности импульсов.

I Устройство для измерения длитель ности импульсов содержит генератор 1 тактовых импульсов, первый элемент И 2, первый элемент ИСКПЮЧАЩЕЕ ИЛИ 3, первый D-триггер 4, второй элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, второй D-триггер 6, входную шину 7, делитель 8 частоты, блок 9 синхронизации, содержащий два D-триггера 10 и 11 и элемент |И 12, третий D-триггер 13, четвертый lD-триггер 14, инвертор 15, второй эле iмент И 1й, первый счетчик 17 импульсов,., второй счетчик 18 импульсов, тре Iтий счетчик 19 импульсов, умножитель 20 частоты, первый сумматор 21, второй сумматор 22, одновибратор 23, инг ;дикаторньш регистр 24 и переключа- iтель 25 о

I Второй выход генератора 1 тактовых 1 импульсов подключен к С-входу триггера 6, D-входу триггера 13, к второму вхоДу первого эл емента ИСКПЮЧАЩЕЕ ИЛИ 3 и через инвертор 15 - к С-вхо- ду триггера 14, Первый выход генератора 1 через делитель 8 частоты подключен к второму входу блока 9 (D- I входу триггера 10). Прямой выход ;триггера 10 соединен с первым вхо- ; дом элемента И 12 и D-входом триггера 11, инверсный выход которого подключен к второму входу элемента И 12о Выход блока 9 (выход элемента И 12) через второй элемент И 16 подключен к счетному входу счетчика 18, выходы которого соединены с первыми входами первого сумматора 21, Шина 7 подключена к D-входам триггеров 4,6 и 14 и к С-входу триггера 13, выход которого через первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 подключен к первому входу блока 9 (к С-входам триггеров 10 и 11) и к второму входу первого элемента И 2. Выход элемента И 2 соединен с входом умножителя 20 частоты и со счетным входом счетчика 17.

Выход умножителя 20 частоты соединен со счетным входом счетчика 19, выходы которого подключены к вторым

5

0

0

5

0

5

0

5

входам первого сумматора 21, а вход управления направлением счета реверсивного счетчика 19 - к выходу переключателя 25. Выходь сумматора 21 соединены с вторьми входами второго сумматора 22, первые входы которого подключены к выходам первого счетчика 17, а выходы - к входам индикаторного регистра 24 Прямые выходы триггеров 6 и 14 подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 5, выход которого соединен с С-входом триггера 4. Прямой выход триггера 4 подключен к первым входам элементов И 2 и 16, а инверсньй выход - через одновибратор 23 к входу переноса в индикаторный регистр и к входам установки в О всех счетчиков и умножителя 20 частоты.

Генератор 1, содержащий в себе пьезокварцевый датчик температуры, представляющий собой генератор с пье- зокварцевым термозависимым резонатором в частотнозависимой цепи его обратной связи, размещен в одном корпусе (пассивном термостате), Делитель 8 частоты имеет переменный коэффициент, деления который изменяют при замене резонаторов генератора 1„

В данном устройстве счетчик 17 является суммирующим, счетчик 18 - вычитающим, а счетчик 19 - реверсивным.

Умножитель 20 частоты умножает частоту на коэффициент, гораздо меньший единицы, т.е фактически делит входную частоту. Использование умножителя 20 вместо делителя в данном случае необходимо для установки дробного коэффициента деления. Умножитель 20 позволяет установить коэффициент с любой требуемой точностью. Коэффициент умножения умножителя изменяют также при замене генератора 1.

Устройство для измерения длительности импульсов работает следующим образом,

В исходном положении счетчики 17- 19 и умножитель 20 частоты находятся в нулевом состоянии. С приходом вход-: ного импульса, длительность которого должна быть измерена, его передний фронт устанавливает триггер 13, в состояние, которое в этот момент имеется на выходе генератора 1. Ближайший после этого фронт тактового сигнала на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮВ|ЕЕ

ИЛИ 3 всегда положительный. Так, если в момент поступления положительного фронта импульса на вход С третьего триггера 13 на выходе генератора 1 был О, то триггер 13 устанавливает ся в О и элемент 3 будет логическим повторителем сигнала генератора 1 Поэтому следующий фронт генератора 1 (положительный) будет на выходе эле- мента 3 также положительным Если в момент поступления положительного фронта на вход С триггера 13 на выходе генератора 1 была 1, то триггер 13 устанавливается в 1 и элемент 3 начинает инвертировать сигнал с выхода генератора 1. Первый после этого фронт сигнала генератора 1 будет отрицательным, а на выходе элемента 3 он и в этом случае будет положитель- ным.

После поступления входного импульса на вход D-триггера 4 ближайшим после этого фронтом тактового сигнала с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 (этот фронт на выходе элемента 5 будет положительным) триггер 4 будет установлен в 1. Открываются элементы И 2 и 16 и начинается счет импульсов до окончания входного иэмеряемого импульса. Счетчик 17 подсчитывает импульсы генератора 1, поступающие с его вькода через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 и элемент И 2. Счетчик 18 (вы- читающий подсчитывает импульсы гене- ратора 1 с пьезокварцевым датчиком температуры в его частотозадающей цепи, поступающие через делитель 8 частоты и блок 9, в котором они привязываются к тактовым импульсам генера- тора 1.

На счетчик 19 ( реверсивньй) поступают импульсы умножителя 20 частоты, на вход которого приходят импульсы с вькода элемента И 2. В зависимости от положения переключателя 25 счетчик 19 считает в режиме сложения или вычитания.

После окончания измеряемого входного интервала ближайшим фронтом тактового сигнала с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 (этот фронт на выходе элемента 5 будет положительным) триггер 4 устанавливается в положение О, закрьюаются элементы И 2 и 16. В ответ на появление 1 на инверсном выходе триггера 4 одновиб- ратор 23 вырабатывает короткий положительный импульс,.который переносит

суммарное число из счетчиков 17-19 в индикаторный регистр 24 через сумматоры 21 и 22 и приводит в исходное состояние (нулевое) умножитель 20 частоты и счетчики 17 - 19.

В регистр 24 импульсом с выхода одновибратора 23 в конце измеренного импульса относится число

. .т

k,

+ „

00

+ S,

и fa. + S, 9

, -

(fo« + S fl)-kJ.T

00

}

V

(1)

де f - частота генератора 1 при

00

-0(

S, 9 k, k«

величина изменения частоты генератора 1 при изменении температуры на 1 С; частота датчика 7 при ОС; величина измерения частоты датчика при изменении температуры на 1°С; температура генератора 1 и датчиков;

коэффициент деления делителя 8;

коэффициент умножения умножителя 20.

2 определяют(2)

§-- ,

S k,

(3).

25 зо 40

45

(при этом 10 берут равным требуемой частоте дискретизации) и уточняются процессе настройки прибора. При этом еых становится равным и не зависит от температуры.

Для уменьшения диапазонов изменения коэффициентов k - и .k стараются подбирать частоты кварцев генератора 1 и датчика близкими к значениям

50 -для которых k,, 50-200, а .

Положение переключателя 25 соответствует знаку коэффициента k. При положительном коэффициенте счетчик 19 считает в режиме сложения, а при

55 отрицательном - в режиме вычитания.

Формула изобретения Устройство для измерения длительности импульсов, содержащее первый

10

t eHeparop тактовых импульсов, пер- элемент И, первый счетчик импуль- toB, счетный вход которого подклю- ijeH к выходу первого элемента И, пер- g )&ый D-триггер и второй элемент И, )|1ервый вход которого подключен к прямому выходу первого триггера, о т- личающееся тем, что, с )1;елью повышения точности измерения, :з него введены делитель частоты и умножитель частоты, первый и второй ; лементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй, третий и четвертый D-триггеры, пере- хлючатель, инвертор, второй и третий :четчики импульсов, первый и второй :умматоры, одновибратор и индикатор- аи регистр, блок синхронизации, лервый. вход которого подключен к вы- чоду первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШИ и к второму входу первого элемента И, первый выход генератора такто- зых импульсов через делитель частоты подключен к второму входу блока гинхрониза:ции, выход которого соединен с вторым входом второго элемента Л, выход второго элемента И подключен к входу второго счетчика импульсов, выходи которого подключены к первым

14050216

дам индикаторного регистра, второй выход генератора тактовых импульсов подключен к С-входу второго D-тригге- ра, D-входу третьего D-триггера, к второму входу первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и через инвертор - к С- входу четвертого D-триггера, прямой выход которого соединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ второй вход которого подключен к прямому выходу второго D-триггера, а выход - к С-входу первого D-триггера, прямой выход которого подключен к пер- 15 вому входу первого элемента И, а ин- версньй выход через одновибратор - к входу переноса с индикаторного регистра и к входам установки в О всех счетчиков импульсов и умножителя час20 тоты, выход первого элемента И через умножитель частоты подключен к счетному входу третьего счетчика импульсов, выходы которого соединены с вторыми входами первого сумматора, а вход управления направлением счета третьего счетчика импульсов - с выходом переключателя, причем входная шина устройства соединена с D-входами первого, второго и четвер-

25

тоты, выход первого элемента И через умножитель частоты подключен к счетному входу третьего счетчика импульсов, выходы которого соединены с вторыми входами первого сумматора, а вход управления направлением счета третьего счетчика импульсов - с выходом переключателя, причем входная шина устройства соединена с D-входами первого, второго и четвер-

Изобретение относится к импульсной технике. Устройство для измерения длительности импульсов содержит генератор 1 тактовых импульсов, элементы И 2, 16, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3,5 D-триггеры 4,6,13,14, входную шину 7, делитель 8 частоты, блок 9 синхронизации, содержащий D-триггеры 10,11 и элемент И 12, инвертор 15, счетчики 17-19 импульсов, умножитель 20 частоты, сумматоры 21,22, одновиб- ратор 23, индикаторный регистр 24 и переключатель 25. Устройство имеет повышенную точность измерения. 1 ил.

входам первого сумматора, выходы кото-30того D-триггеров и с С-входом третьерого соединены с вторыми входамиго D-триггера, выход которого подклювторого сумматора, первые входы кото-чен к первому входу первого элеменpord подключены к выходам первогота ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ. счетчика импульсов, а выходы - к вхо