Устройство для измерения временного интервала Советский патент 1993 года по МПК G04F10/04 

Фиг,1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматике, вычислительной технике, приборостроении.

Известно устройство для измерения временного интервала, содержащее генератор импульсов, RS-триггер, S- и R-входы которого подключены соответственно к шинам Старт и Стоп, элемент И, первый вход которого подключен к выходу генератора, счетчик, счетный вход которого подключен к выходу элемента И, а информационные выходы подключены к группе шин результата измерения, элемент ИЛИ.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, так как в нем не учитывается составляющая погрешности измерения, вызванная неопределенностью временного положения старт-импульса относительно импульсной последовательности генератора.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для измерения временного интервала, содержащее генератор импульсов, R-триггер, два D-триггера, элемент ИЛИ. элемент И, счетный триггер и счетчик. Прямой выход генератора соединен с первым входом элемента И и с тактовым входом второго D-триггера. S- и R-входы RS-тригге- ра подключены соответственно к шинам Старт и Стоп, прямой выход - к D-входам первого и второго D-триггеров, соответственно прямой м инверсный выходы которых подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к тактовому входу счетного триггера, выход счетного триггера подключен к шине поправки, a S- ход -- к шине Сброс и к входу обнуления счетчика, счетный вход которого подключен к выходу элемента И, а информационные выходы подключены к группе шин основной части результата измерения.

Недостатком известного устройства является его сравнительная сложность.

Цель изобретения - упрощение устройства за счет сокращения объема оборудования и количества связ.ей.

Цель достигается тем, что в устройство для измерения временного интервала, содержащее генератор импульсов, RS-триггер, два D-триггера, элемент ИЛИ, элемент И, счетный триггер и счетчик, причем прямой выход генератора соединен с первым входом элемента И и с тактовым входом первого D-триггера, а инверсный вход - с тактовым входом второго D-триг тера, S- и R-входы RS-триггера подключены соответственно к шинам Старт и Стоп, прямой

выход подключен к D-входам первого и второго D-триггеров, прямой и инверсный выходы которых соответственно подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ,

выход которого подключен к тактовому входу счетного триггера, выход которого подключен к шине поправки, а S-вход - к шине Сброс и к входу обнуления счетчика, счетный вход которого подключен к выходу элемента И, а информационные выходы подключены к группе шин основной части результата измерения, введен дополнительный счетный триггер, тактовый вход которого подключен к выходу основного счетного

триггера, прямой выход-к дополнительной шине Знак, а R-вход подключен к шине Сброс, при этом второй вход элемента И подключен к прямому выходу второго D- триггера.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для измерения временного интервала; на фиг, 2-5 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для измерения временного

интервала содержит генератор 1 импульсов, RS-триггер 2, D-триггеры 3,4, элемент ИЛИ 5, счетные триггеры 6,7, элемент И 8, счетчик 9. Прямой выход генератора 1 подключен к первому входу элемента И 8 и к

С-входу D-триггера З, а инверсный выход к С-входу триггера 4. S-вход триггера 2 подключей к шине 10 Старт, а R-вход- к шине

11 Стоп. Выход триггера 2 подключен к

D-входам триггеров 3,4,.прямой и инверсный выходы которых подключены к входам элемента ИЛИ 5. Второй выход элемента И 8 подключен к выходу триггера 4, а выход - к счетному входу счетчика 9, информационные выходы которого подключены к групповой шине 12 основной части результата измерений. Тактовый вход триггера 6 подключен к выходу элемента ИЛИ 5, а прямой выход - к шине 13 поправки и к тактовому входу триггера 7, выход которого подключен

к дополнительной шине 14 Знак. Шина 15 Сброс подключена к входам обнуления счетчика 9 и триггера 7 и к входу установки триггеров.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 формирует на своих выходах прямую и инверсную импульсные последовательности типа меандр с периодом

г. Триггер 2 находится в состоянии О, обеспечивая О на D-входах триггеров 3,4, которые вследствие этого по С-входам также установятся в О, и элемент И 8 закрыт для импульсов генератора 1. Перед изменением мпульсом по шине 15 счетчик 9 и триггер 7

обнулятся. D-триггер 6 установится в Г по

5-вхбй$ - В момент начала измеряемого интервала Тх на шину 10 поступает старт-импульс, устанавливая триггер 2 в 1, а в момент Окончания Тх на шину 11 поступает стоп-им- пульс, возвращая триггер 2 в исходное со- Јтояние. Таким образом, на прямом выходе триггера 2 формируется строб-импульс, Длительность которого равна длительности Тх. - -- .

Случай, когда начало и конец строб-им- йульса приходятся на нулевые состояния Прямой импульсной последовательности, иллюстрируется временными диаграммами фйг ,2. Начало строб-импульса находится в области ti...t2, а окончание - в области te...t7. Легко вычислить, что максимальная и мини- мал ьная длительности строб-импульса, выраженные через т, составляют

TMaKc t7-ti 4,5г;

TMHH t6-t2 3,5r.

Рассмотрим формирование результата измерения. С началом строб-импульса на О-входах триггеров 3,4 устанавливается 1. и в момент t2 по перепаду 0/1 прямой импульсной последовательности триггер 3 устанавливается в 1 по С-входу. Триггер 4 устанавливается в 1 в момент ts в результате воздействия на его С-вход перепада 0/1 инверсной импульсной последовательности, С момента тз элемент И 8 открыт для импульсов генератора 1. По окончании строб-импульса на D-входах триггеров 3,4 вновь установится О, и в момент t триггер 3, а в момент te триггер 4 возвращаются в исходное состояние. В интервале Тз..Де че- .рез элемент И 8 на вход счетчика 9 поступают четыре счетных импульса, в интервале tv...t8 на обоих входах элемента ИЛИ 5 потенциал О, и на его выходе формируется отрицательный импульс, под воздействием которого триггер 6 опрокидывается, устанавливается, в нулевое состояние. Поскольку на шине 13 поправки - О, то результат измерения составляет

N 4r, а погрешность измерения А| 0,5 т.

На фиг. 3 иллюстрируется случай, когда начало строб-импульса приходится на нулевое состояние прямой импульсной последовательности (ti,..t2), а конец - на единичное состояние этой последовательности (t5..,t6). Максимальное и минимальное значения измеряемого интервала, очевидно, составят

Тмакс te-ti 4 Г;

Тмин 3 Т,

Аналогично предыдущему случаю в момент 12 триггер 3, а в момент гз триггер 4 устанавливаются в 1. По окончании строб- импульса первым в О устанавливается 5 триггер 4 в момент te, а потом в момент t - триггер 3. В интервале to.-.te нз вход счетчика 9 поступают три импульса, ,

Триггеры 6,7 не изменяют своего состояния, поэтому по окончании измерения 10 на шине 13 - 1, а на шине 14 - О.. Код поправки

Р + 0,5г,

так как О на шине 13 означает 3, а 1 означает -. 5Результат измерения составляет

Nu п+Р 3 г+0,5 г 3,5 г, очевидно погрешность измерения А| 3,5г.

На фиг. 4 представлен случай, когда на- 0 чало строб-импульса приходится на единичное состояние (т.2...1з), а окончание - на нулевое состояние (t6...t) прямой импульсной последовательности. Здесь максималь- ное и минимальное значения измеряемого 5 интервала составляют

Тмзкс t7-t2 4 Т, Тмин t6-t3 3 Т.

Как видно из эпюр, с началом строб-импульса в единичное состояние устанавлива- 0 ется триггер 4 в момент t3, а триггер 3 - в момент t4. В интервале t3...t4 на выходе эле- мента ИЛИ 5 формируется импульс, по которому триггер 6 опрокидывается, устанавливаясь в О, По окончании строб- 5 импульса первым в О возвращается триггер 3 в момент t, а затем в момент te - триггер. 4 При этом в интервале t7...ts на выходе элемента ИЛИ 5 вновь формируется импульс, по которому триггер 6 вновь о про- 0 кидывается, устанавливается в 1. По перепаду 0/1 на выходе триггера б опрокидывается триггер 7, устанавливается в 1, На шинах 13,, что означ ает величину поправки

5 Р -0,5г. . . 1:. -- В интервале ts...ta через элемент И 8 на вход счетчика 9 поступают четыре счетных импульса, т.е.-

. . .... : .. 0 Очевидно, что результат измерения Nu п+Р 4 г+0,5.,5г; 1Д1 0,5 г.

На фиг. 5 начало и окончание строб-импульса.приходятся на единичное состояние прямой импульсной последовательности: 5TMaKc t6-t2 3,5r; TMHH t5-t3 2,5r.

Здесь, как и в предыдущем случае, в интервале t3...t4 на выходе элемента ИЛИ 5 формируется импульс, и в момент м триггер

6 устанавливается в О. Элемент И 8 открывается в момент ta. По окончании строиб-им- пульса состояние 1 возвращаемся, триггер 4 в момент te. закрывая элемент 8, а триггер 3 устанавливается в О. Как видно из эпюр, триггер 6 до конца намерения в нулевом состоянии,т.е. Р°0.

В интервале ta.-.ts на вход счетчика поступают три счетных импульса, т.е. п 3,

Тогда результат измерения составляет

, -.-.-..:..7:-:. ::V:-; :.;,-:;/ ... :.

а погрешность измерения I А|. s 0,5 г. как и в предыдущем случае. V j :

Погрешность измерения не превышает 0,5 г и в тех случаях, когда начало и/или конец строб-импульса совпадают. Пусть нё- чало строб-импульса приходится на момент t2, а окончание - на момент te. При этом длительность измеряемого интервала

Tx t6-t2.3 5 - -;v; : ::v; ; ; :.::-; V ;

В момент i-2 срабатывание триггера 3 имеет вероятностный характер. В момент id. вероятностный характер имеет срабатыйе: триггера 4. :;f: - :i ;-;;;-:::- v ;-..: .; ;

бели триггер 3 срабатывает в момент t2, а триггер 4 в момент л не успевает сработать, то устройство работает в соответствии

с эпюрами фиг. 2, и результат измерения составит;

Ы-4т..,.. -./.; .,,,.. .Если и триггер 4 успевает сработать в

момент п, то устройство работает с соответ- ствйисфиг.З: /; : ; ....

. Nu«3,5r. ..;-.; . ;,.

ЕСЛИ в момент t;z триггер 3, а в момент te триггер 4 не успевают сработать, что результат измерения формируется в соответствии с фиг.4 :

; ,5t:....-л . Если триггер 3 в момент tz ке сработал,

а триггер 4 в момент te успевает сработать,

то результат измерения формируется по

фиг.. Аг ; : -: . . .

;, ; .Щ;-- ::: /- -:: -. ;

Сравнивая измеренные значения с дей- ствительными видим, что Ногрешность из- мерения не превышает 0,5 г ;

Таким образом, предлагаемое устройст- ао обеспечивает точность измерения такую же, 4то и прототип; при этом имея меньший объем оборудования, исключаются два ло- гических элемента, а вместо одного из D- триггеров используется счётнь1Й триггер.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматике, вычислитель ной технике, при- .боростроении. Устройство содержит 1 генератор 1 импульсов, RS-триггер 2, D-триггеры 3, 4, элемент ИЛИ 5, счетные триггеры 6, 7, элемент И 8, счетчик 9 импульсов. 5 ил.

Ф о рм ул а и з о б р ете н и я Устройство Дли измерения временного интервала ,содержащее генератор импуль- со0, RS-тр ггер, два О-трйггзра, элемент ИЛИ, элемент И, счетный триггер и счетчик, причем прямой выход генератора срёдйнен с первым входом элемента И и стактовум входом первого D-трйггёра, а инверсный выход - с тактовым уходом второго b-TpHf- repa, S-и В-оходы RS-f риггера подключены Соответственно к шинам Старт и Стоп, прямой выход подключен к D-входам перво- го и второго D-триггеров, прямой выход первого D-трйггёра и инверсный выход второго D-трйггера подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ,

выход кбтбрбгб подключен к тактовому входу счетного триггера, выход которого подключён к шине поправки, а S-вход - к шине Сброс и к входу обнуления счетчика, счет ный вход которого подключен к выходу элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом второго D-триггера, а информационными выходами устройства являются групповые шины основной части результата измерения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, в него введен дополнительный счетный триггер, тактовый вход которого подключен к выходу основного счетного триггера, прямой выход - к дополнительной шине Знак, а R-вход подключен к шине Сброс.

Фи11

Фиг.4

-h-ьч

; it tj U

Фи15

f

s ts