Устройство для измерения интервалов времени Советский патент 1989 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- зовано для измерения и индикации однократных и повторяющихся временных интервалов.

Цель изобретения - повышение достоверности измерения временных интервалов.

На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг 2 - вpe зeнныe диаграммы, по- ясняющие работу устройства, Устройство содержит генератор 1 эталонных импульсовэ элементы И 2 и 3s RS-триггеры 4 и , реверсивный счетчик 6; индикатор 7,, компараторы 8 и 9, источник 10 опорного напряжения, дифроаналоговый преобразователь 11, одновибраторы- 12-14 и имф™ ратор 15,

Генератор 1 эталонных импульсов содержит кварцевый генератор 16 выход которого является входами соответственно делителей 17 и 18 частоты, выходы которых являются первыми вхо- соответственно первого 2 и второго 3 элементов И.

Выход шифратора 15 является управляющем входом генератора эталонньк импульсов.

Второй вход первого элемента И 2 подклгочен к прямо гу выходу первого КЗ-триггера 4, выход второго управляемого делителя 18 частоты, соединен- с первым входом второго элемента И 3, выход которого соединен со входом обратного счета реверсивного . счетчика 6, второй вход второго элемента И 3 соединен с инверсным выходом первого RS-триггера 4, а третий вход второго элемента И 3 соединен с прямым выходом второго RS-триггера 5 причем вход сброс реверсивного счетчика 6 соединен с S-БХОДОК первого RS-триггера 4 и выходом первого одновибратора 12, вход которого подключен к шине Старт, а пина Стоп соединена с первым- входами первого 8 и второго 9 компараторов, выходы KOTopbDj соединены со входами второго 13 и третьего 14 одновибрато- ров соответственно; а второй вход первого компаратора 8 соединен с вы- ХОДОМ ДАЛ 115 аналоговый вход ПАИ 11 соединен с источником 10 опорного напряжения и вторым входом второго компаратора 9, причем выход второго од- новибратора 13 соединен с R--вxoдoк

0

0

0

5

5

первого RS-тpиггgpa 4 и S-входом второго КЗ-триггера 5, выход третьего одновибратора 14 соединен с S-входом второго RS-триггера 5,

Устройство работает следующим образом.

Импульс Старт прямоугольной формы поступает через одновибратор 12 на В-вход RS-триггера 4, переводя его в единичное состояние, и на R-вход счетчика 6, обнуляя его. При этом счетные импульсы п с кварцевого генератора 16 через делитель 17 частоты и открытый RS-триггером 4, логический элемент И 2 с частотой f начинают поступать на вход прямого счета счетчика 6, имеющего необходимое количество разрядов. Выходы счет- чив:а 6 подключены к цифровому индикатору (дисплею)..Треугольный импульс Стоп поступает на вход компараторов 8 и 9. В качестве источ 1и- ков опорных напряжений для компараторов 8 и 9 используются источник 10 опорного напряжения, имеющий произвольное напряжение U, являющееся опорным для компаратора 9, и цифро- аналоговой преоб-разователь 11, который (в зависимости от кода управляющего ЦАП) вьздает опорное напряжение и, для компаратора В, причем И всегда больше U,

При достижении сигналом Стоп уровня и срабатывания компаратора 8 на его, выходе формируется перепад уровня, который одновибратором 13 . преобразуется в единичный импульс и, воздействуя ,на входы RS-триггеров

4к 5, переводит их в противоположное состояние. При этом логический элемент И 2 закрывается, а логический элемент И 3 отпирается в резуль - тате чего счетные импульсы п, с генератора 16 через управляемый делитель 18 с частотой f. начинают поступать на вход обратного счета счетчика 6. Когда уровень сигнала Стоп достигнет уровня срабатывания компаратора 9, то на его выходе формируется перепад уровня, который одно- вибратором 14 преобразуется в единичный импульс., взводящий RS-триггер

5Б цергоначальное состояние. Элемент И 2 в этом случае закроется, а в счетчике 6 будет зафиксировано количество п импульсов, равное разности мелсду количеством Ппс импульсов,поступивших на вход прямого счета и

количеством п импульсов, поступивших на вход обратного счета.

Из фиг.2 следует, что искомый интервал времени равен

СП

п

X

(1)

где Т

ОП1

- период следова,ния счетных импульсов с часто-.

той f4,

п - количество счетных импульсов с частотой f,. Момент времени TX вьзделить чрезвычайно трудно, особенно если импульс Стоп имеет сильно затянутый фронт. Выделение же импульса Стоп на каком-то определенном пороге неизбежно влечет появление методической погрешности, зависящей от крутизны переднего фронта, т.е. всегда будет фиксироваться временный интервал Т

ПС

равньй

Т„ + Т

H iB.J

ПС

где Т ПС - время прямого счета/

-Tj,,g - ошибка, т.е. время избыточного прямого счета. Количество счетных импульсов за

а следовательно, fz. Uj

f,

Так как цифроаналоговый преобразователь 11 может вьщавать различные

и

соотношения ---, то естественно,

,

что для приведения переднего фронта импульса Стоп к началу,, необходимо чтобы соответственно изменялась и частота fg. Для этого делитель 18 частоты вьшолнен с переменным коэффициентом деления.

В связи с тем, что перестройка опорного напряжения U, и частоты должна происходить синхронно, то управляет ими один и тот же код управления, поступающий по шине управления.

Двоичный управляющий код не может без преобразования управлять делителем 18 частоты, поэтому этот код преобразуется в необходимую логическую комбинацию нулей и единиц.

Поддержание при этом автоматически соотношения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и индикации однократных и повторяющихся временных интервалов. Цель изобретения - повышение достоверности измерения. Устройство для измерения временных интервалов содержит генератор 1, логический элемент И 2, RS-триггер 4, счетчик 6 импульсов, индикатор 7. В устройство дополнительно введены логический элемент И 3, RS-триггер 5, компараторы 8 и 9, источник 10 опорного напряжения, цифроаналоговый преобразователь 11, одновибраторы 12 - 14, шифратор 15. Генератор 1 содержит кварцевый генератор 16, делители 17,18 частоты. Введение новых элементов с образованием новых элементов с образованием новых связей обеспечивает достижение цели изобретения. 2 ил.

время Т

ЙЭБ

равно

П„

hye

on,

Для компенсации этой ошибки необходимо из счетчика вычесть , т.е. будет справедливо решение:

Пу

1) Т„

ТИЗБ

)

(2)

on on . де Трр - время обратного счетаj Тдп/2. период следования счетных импульсов с частотой fg.

Очевидно, что соотношение (2) удет справедливо, если

Тиэб 1ос.

LOHI

Топа

или

ИЭБ

f, Т

ot

-U

т.е.

Из подобия ЛАБД и ЬВСЕ следует.

что

,

и

44

f г f,

)

5

0

5

0

где и, - опорное напряжение первого компаратора, формируемое на ЦАП

опорное напряжение второго компаратора, формируемое источником опорного напряжения}

частота импульсов с выхода делителя частоты с постоянным коэффициентом деления

частота импульсов о выходе делителя частоты с переменным коэффициентом деления, приводит к возможности работы не только с импульсами Стоп различной формы, но и с различной крутизной переднего фронта с сохранением точности.

(

и„ f, f. При измерении временного интервала, образованного передними фронтами прямоугольных импульсов, пред- лагаемого устройство работает аналогично, -но время включения RS-тригге- ра 5 будет столь кратковременным, что импульсы обратного счета на вход счетчика 6 практически не пройдут.

715

Формула изобретения

Устройство для измерения интервалов времени, содержащее генератор эталонных импульсов, первый выкод которого соединен с первым входом первого элемента И выход которого подключен к счетному входу счетчика, соединенного с индикатором, а. второй вход соединен с- прямьм выходом трих -- гера, единичный вход которог о подключен к -шине Старт устройства5 о т- личающееся тем, 4TOs с целью повьшения достоверности-изме- peHiiHj в него дополнительно введены второй элемент Hj .второй триггер„ три одновибратора, два когспаратора. источник опорного напряжения, цифро- аналоговый преобразователь шифратор кода, причем второй выход, генератора эталонных импульсов соединен с первы входом второго элемента Hj выход которого соединен с входом обратного счета счетчика, второй вход второго элемента И соединен с вторым вьггсодом первого триггера, а третий вход сое

йзт

8

г,- п 5

динен с первым выходом второго триггера, причем, вход Сброс счетчика .соединен с единичным входом первого триггера и выходом первого одновиб- ратора, вход которого подключен к шине Старт, а шина Стоп соединена с первыми входами первого и второго компараторов л ВЬЕСОДЫ которых соединены соответственно с входами второго и третьего одновибраторов, а второй вход первого компаратора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, первый вход которого соединен с источником опорного на- прАжения и с вторьм входом второго компаратора, причем выход второго о.дновибратора соединен с нулевым входом первого триггера и единичным входом второго триггера, а выход третьего одновибратора соединен с нулевьм входом второго триггера, шина управления соединена с управляющими входами цифроаналогового преобразователя и пшфратора управляющего кода, выход которого является входом генератора эталонных импульсов о