Измеритель временных интервалов Советский патент 1976 года по МПК G04F10/04 

Это позволяет уменьшить температурную и временную погрешности и увеличить помехоустойчивость измерителя. На фиг. 1 показана функциональная схема измерителя временных интервалов; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы его работы. Измеритель временных интервалов содержит генератор 1 образцовой частоты, верньерный генератор 2 ударного возбуждения, схему 3 совпадения, триггеры 4-7, счетчики 8, 9, 10 импульсов, схемы «И 11 -19, блок 20 управления и инвертор 21. Блок управления выдает два потенциальных сигнала «О или «1, в зависимости от которых в измерителе задаются два режима: рабочий режим измерителя и режим самоконВ режиме измерения с блока управления 20 поступает сигнал «О, IB результате чего на выходе инвертора 21 появляется сигнал «1, который открывает схему «П 15 для прохождеция сигнала с выхода схемы совпадения 3 на вход триггера 5. В исходно.м состоянии схема «И 11 открыта для прохол ;дения сигнала 22 «Старт (фиг. 2), так .как в этом случае на ее вход подается сигнал «1 с выхода триггера 4. Схема «И 12, «а вход которой поступает сигнал 23 «Стоп (фиг. 2) в исходном состояНИИ закрыта сигналом «О с выхода триггера 7, в результате чего предотврашается появление команды «Стоп перед командой «Старт. Сигнал «Старт проходит через от1крытую схему «И И и .переключает триггер 5. Выходной сигнал 24 (фиг. 2) триггера 5 вызывает запуск верньера-юго генератора ударного возбуждения, на выходе которого появляются ситналы 25 (фиг. 2) с периодом повторения Tjj. Кроме того, сигнал «Старт, снимаемый с выхода схемы «И 11, переключает триггер 4, после чего схема «И 1. закрывается. При этом измеритель становится нечувствительным ко всем импульсам помех, которые могут последовать за основным сигналом по входу «Старт. Электрические сигналы верньерного генератора ударного возбуждения через открытую в исходном состоянии схему «И 18 поступают на вход счетчика 8 и иа первый вход схемы совпадения 3, на второй вход которой поступают импульсы 26 (фиг. 2) генератора 1 образцовой частоты, имеющие период повторения Го. При совпадении во времени некоторого импульса верньерного генератора ударного возбуждения и соответствующего импульса генератора образцо|Вой частоты срабатывает .схема совпадения 3 и на ее выходе появляется импульс 27 (фиг. 2), вызывающий переброс три1ггера 7. Этот же импульс проходит через открытую схему «И 15 и вызывает переброс триггера 5 в исходное состояние, при котором генератор ударного возбуждеимя 2 выключается. Выходными сигналами 28, 29 (фиг. 2) триггера 7 закрывается схема «И 18 и открываются схемы «И 17, 19. К момент} залиратшя схемы «И 18 -в счетчике 8 накапливается ni им-иульсов верньерного генератора ударного возбуждения. При открывании схемы «И 19 на вход счетчика 10 поступают им.пульсы генератора образцовой частоты 1. Второй входной сигнал 23 «Стоп (фиг. 2) переключает триггер 5. Выходной сигнал триггера 5, соответствующий второму входному сигналу, вызывает повторный запуск верньерного генератора ударного возбуждения. Выходные импульсы 25 (фиг. 2) верньерного генератора ударного возбуждения проходят через схему «И 17 на вход счетчика 9 и поступают на первый в.ход схемы совпадения 3. При совпадении импульсов генераторов 1 и 2 схема совпадения 3 сра.батывает и на ее выходе появляется второй сигнал 27 (фиг. 2), который переключает триггеры 5, 7 в исходное состояние. При этом выключается верньерный генератор ударного возбуждения, закрываются схемы «И 17, 19, и поступление импульсов на входы всех счетчиков прекращается. К моменту закрывания схем «И 17, 19 в счетчике 10 накапливается «г (фиг. 2) импульсов генератора образцовой частоты, а в счетчике 9 - «з импульсов верньерного генератора ударного возбуждения, Измеряемый временной интервал между первым и вторым входными сигналами можно предоставить через временные отрезки /)1зм 1+ 2-г зВременные отрезки t, /2, /3 могут быть выражены следующим образом через числа импульсов Л, П2, Пз, накопленных в счетчиках 8, 9, 10 и периоды повторения импульсов верньерното генератора ударного возбуждения и генератора образцовой частоты То и То: i J «t-j . В) 2 2 - 01 3 3 В С учетом принципа действия иониусного преобразователя измеренный интервал времени можно представить следующей формулой: Т,-Т, ДГ; изм i вТ s о (п,+п - п,}То + (п, - п,)Т. (1) Из приведенной формулы видно, что погрешность измерителя зависит от нестабильности частоты верньерного генератора ударного возбуждения. Для уменьшения погрешности измерения в измерителе задается режим самоконтроля, при котором проверяется общая ра.ботоспособность измерителя и определяется действительная величина частоты верньерного генератора ударного возбуждения, что позволяет найти действительную величину ДГд и учесть ее при вычислении измеряемого интервала времени по приведенной формуле. В режиме самоконтроля блок управления 20 выдаст -сигнал «I, который открывает схемы «И 14, 16 И через инвертор 21 закрывает схему «И 15. При этом импульсы генератора образцовой частоты начинают поступать через открытую схему «И 16 .на входы схем «И 11, 12. Так как в исходном состоянии схема «И 11 открыта, то первый импульс 30 (фиг. 3) генератора образцовой частоты, прошедший через Схему «И 16 так же, как при нервом входном сигнале, проходит через схему «И 11 и перебрасывает триггер 5, залускаюпгий верньерный генератор ударного возбуждения. Срабатывает схема совпадения 3, но выходной импульс 27 (фиг. 3) со схемы совладения не проходит на вход триггера 5, так 1как схемы «И 14 и 15 закрыты. Схема «И 15 закрыта сигналом «О, снимаемым с выхода инвертора 21, а схема «И 14 - сигналом «О, снимаемым С выхода триггера 6. Таким образом, триггер 5 не сбрасывается в исходное состояние после первого срабатывания схемы совпадения 3, поэтому верньерный генератор ударного возбуждения -продолжает выдавать пм пульсы 25 (фиг. 3) на вход схемы совпадения 3. При первом срабатывании схемы совпадения 3 пмпульс с ее выхода перебрасывает триггер 7 в состояние, при котором открываются схемы «И 17, 12, 13. При этом импульс 26 (фиг. 3) генератора образцовой частоты 1, следующий ПО времени за импульсом совпадения, проходит через схемы «И 12 и 13 и перебрасывает триггер 6. Сигнал 31 (фиг. 3) с выхода триггера 6 открывает схему «И 14. Так как верньерный генератор ударного возбуждения продолжает выдавать импульсы на вход схемы совпадения 3, то через интервал времени 4 вторично срабатывает схема совпадения 3, сигнал 27 (фиг. 3) с ее выхода .проходит через открытую в этот момент схему «И 14 и перебрасывает в исходное состояние триггер 5, после чего верньерный генератор ударного возбуждения выключается. Графики, приведенные на фиг. 3, свидетельствуют о том, что в счетчиках 10 и 9 накапливаются соответственно nzh импульсов генератора образцовой частоты и «зл импульсов верньерного генератора ударного возбуждения, число которых укладывается в интервале t., между двумя последовательными выходными импульсами 27 (фиг. 3) схемы совпадения 3. С учетом принципа нониусного прео бразователя видно, что интервал времени /4 может быть выражен следующим образом: t пчи Т nsk, /г.з/1-«2/i 1, где Го, Гв - периоды частоты образцового генератора и верньерного генератора ударного возбуждения; nzk, Изл - число импульсов, зарегистрированных в счетчиках 10 и 9 в режиме самоконтроля. Из приведенной формулы (2) вндно, что действительная величина периода Т верньерного генератора ударного возбуждения может быть определена как frtrrl2 7 Б-, -- з ЗАТ-Т т -тм ГТ . П R, f, L отсюда /„зм (П, +П, л,) П+ («з-.)( 1 , У / .1 h - h т {п,+ п., - Пз + ) Г„. Таким образом, погрешность измерения из-за нестабильности частоты верньерного генератора ударного возбуждения исключена. Формула и 3 о б р с т е п и я Пзмеритель временных интервалов, содержаший генератор образцовой частоты, выход которого подключен к первому входу схемы совпадения и через первую схему «И - кпервому счетчику, верньерный генератор ударного возбуждения, выход которого соединен через вторую схему «П с вторым счетчиком, через третью схему «И - с третьим счетчиком и через схему совпадения - со счетным входом первого триггера, первый выход которого подключен к второму входу третьей схемы «И, а второй выход - к вторым входам первой и второй схем «И, второй триггер, нервый установочный вход которого через четвертую и пятую схему «И соединен с соответствующими входами измерителя, а выход с входом верньерного генератора ударного возбуждения и с третьими входами второй и третьей схем «И, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения температурной и временной -погрешности и увеличения помехоустойчивости измерителя, он дополнительно содержит блок управления, два триггера, инвертор и четыре схемы «И, причем блок управления подключен к инвертору, через шестую схему второму установочному входу второго триггера и через седьмую схему «И - к вторым входаМ четвертой и ПЯТОЙ схем «И, выходы которых подсоедииены к входу третьего триггера н через восьмую схему «И - к входу четвертого триггера, один выход которого подключен к третьему входу пятой схемы «И, а другой выход- к второму входу шестой схемы «И, второй выход первого триггера соединен с вторым входом восьмой и с четвертым входом пятой схемы «И, выход генератора образцовой частоты подключен к второму входу седьмой Схемы «И, выход инвертора подсоединен к второму установочному входу второго триггера через девятую схему «И, второй вход iKOTopoft подключен IK выходу схемы совпадения и к третьему входу шестой схемы «И, выход третьего триггера соединен с третьим ВХОДОМ четвертой схемы «И. 5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авт. св. № 303617, G 04F 10/04, 20.03.68. 2.Авт. ОБ. № 428353, G 04F 10/04, 17.01.72 (прототип).

-и

-«

-м

|

(

CVJ

Ь