Цифровой хронометр Советский патент 1978 года по МПК G04C3/00 

вторения TO - (фиг. 2,а) поступает на

вход ключа 4. Старт-импульсом триггер 1 с раздельным входом опрокидывается в «1 (фиг. 2,6), что приводит к открыванию ключа 4, и импульсы стандартной частоты в течение измеряемого временного интервала t подсчитываются счетчиком 5 (фиг. 2,б).

С единичного выхода триггера 1 с раздельным входом импульс, соответствующий измеряемому временному интервалу, поступает также на линии задержки 6ь . . ., 6„ с временами задержки ть . .., т (фиг. 2, г, е) и далее на ключи , . . ., 7„, под воздействием чего они открываются. На вторые входы ключей поступает также последовательность импульсов с выхода формирователя 3, которые подсчитываются в течение измеряемого временного интервала дополнительными счетчиками 8i, . .., 8и (фиг. 2,д,ж). Стоп-импульс возвращает триггер 1 в первоначальное состояние, что приводит к закрыванию ключей 4, 7i, . . ., 7.„. На этом цикл измерения заканчивается. Следует отметить, что времена задержки п, . . ., т,г могут быть неизвестными.

Таким образом, для повышения точности измерения производятся многократные измерения с последующим усреднением результата. Нросуммировав значения измеряемого временного интервала tx, , . . ., tx , полученные па выходе каналов и, разделив сумму на п (п - количество каналов), получаем усредненное значение измеряемого временного интервала:

- + 1- +....+ix

1 -Ч J

п- jгде tx - усредпепное значепие измеряемого временного интер|Вала.

В предлагаемом устройстве время измерепия увеличивается всего лишь на наибольшее время задержки соответствующей линии задержки 6j, где , .. ., п.

Очевидно, что неточность изготовления линий задерл ки не влияет на точность измерения. Наоборот, случайный разброс параметров линий обеспечивает случайный характер появления старт-импульсов в интервале TQ.

Предположим, что число импульсов, подсч.итанйое счетчйком б за измеряемый временной интервал, равно АХ. Тогда можно сказать, что показания дополнительных счетчиков 8, . .., Зп отличаются от показаний счетчика 5 на единицу, т. е. равны АХ-1 или AX+I. В качестве счетчиков 8ь ..., 8п тогда можно использовать два последовательно соединенных триггера со счетными входами 13i, .. ., ISre и 14i, ..., 14n. При этом запоминается не все число, а два младших его разряда.

Анализ состояния триггеров -ISi, . .., 13„ и

14i 14„ счетчиков 8ь ..., 8п и триггеров

15 и 16 счетчика 5, являющихся младшими разрядами двоичного числа, производится блоком сравнения 9 после окончания счета в основном и дополнительных счетчиках. Для

этого используют набор логических элементов И 17-20, соединенных с элементом ИЛИ 10 и набор логических элементов И 21-24, соединенных с элементом ИЛИ И. Входы элементов 7-20 соединены с выходами триггеров 13-16 таким образом, что при двоичном коде триггеров 15 и 16, большем двоичного кода триггеров 13ь . -. 13п и 14i, . . ., 14,г, на выходе схемы ИЛИ 10 образуется единица, поступающая на вычитающий вход реверсивного счетчика 12, а при обратном отношении кодов - единица образуется на выходе схемы ИЛИ И, соединенной с суммирующим входом счетчика 12. При переписи

° содержимого счетчика 5 в счетчик 12 производится последовательный опрос триггеров счетчика 12. Со счетчика 5 импульсы поступают соответственно на вход (k-{-)-YO и т. д. триггеров счетчика 12, где - степень двойки, т. е. /г 2S таким образом, в счетчик 12 заносится результат умножения содержимого счетчика 5 на п.

После осуществления суммирования реверсивным счетчиком 12 результат можно прочитать следующим образом: состояние триггера счетчика 12, начиная с (k+l)-ro, будут соответствовать целой части полученной суммы, причем состояние (-f-l)-ro триггера соответствует младшему разряду целой части двоич0 ного числа. Состояние триггеров 1, . . ., k счетчика 12 соответствует старшим разрядам дробной части полученной суммы, т. е. осуществлено деление на п. В результате проведенных операций получено усредненное значение измеряемого временного интервала 4. Использование параллельно включенных каналов измерения выгодно отличает предлагаемый цифровой хронометр от известного, так как уменьшается

0 погрешность получаемого результата при незначительном увеличении времени измерения. Кроме того, благодаря тому, что предлагаемый хронометр в качестве дополнительных счетчиков содержит по два триггера со счетными входами вместо набора триггеров по числу разрядов, соответствующих необходимому двоичному числу, снижается его себестоимость.

Формула изобретения

Цифровой хронометр, содержащий последовательно соединенные генератор стандартной частоты, формирователь импульсов стандартной частоты, ключ, вход которого подключен к триггеру с раздельным входом, счетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения точпости измерения, в него введены параллельно включенные каналы измерения, каждый из которых состоит из ключа, линии задержки и счетчика, схема сравнения, содержащая логические элементы И, логические элементы ИЛИ и реверсивный счетчик, причем входы линий задержки подключены к

единичному выходу триггера с раздельным

входом, а выходы их подключены к ключам каналов нзмерення, входы этих ключей соединены с выходом формирователя импульсов стандартной частоты, а выходы подключены к счетчикам каналов измерения, первые два триггера счетчика и триггеры счетчиков каналов измерения подключены к схеме сравнения, выходы которой через элементы ИЛИ подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, выход счетчика подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Подунаев Г. А., Осминин А. А., Повыщение точности двухканальных схем электронно-цифровых измерений интервалов времени. «Измерительная техника, № 4, с. 52-54. 2. Шляндин В. М. Цифровые электроизмернтельные приборы. М., «Энергия, 1972.

V

Го