Рециркуляционный измерительный преобразователь время-код Советский патент 1980 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть ис пользовано в радиоизм рительных йри борах для измерения временных интер валов, а также в системах телеметри для аналого-дискретного преобразова ния. Известен измеритель временных ин тервалов, позволяющий получить цифровой код, пропорциональный длитель ности входного интервала 1. К недостаткам такого измерителя следует овнести то, что для получения результата преобразования необходимо осуществить дополнительную обработку показаний нескольких счет чиков . Это приводит к увеличению времени преобразования и объема используемого оборудования. В этом устройстве увеличение точности дост гается посредством увеличения числа отводов с измерительной линии задержки. Число отводов не должно превышать допустимое количество отв дов, при котором сохраняются неизменными параметры измерительной линии задержки. Это обстоятельство ограничивает точностные характеристики устройства. Наиболее близким по технической сущности является устройство для дискретного измерения временных интервалов , содержащее элементы задержки, триггеры, элементы И, ИЛИ, формирователи, которые образуют замкнутый рециркуляционный контур 2. К недостаткам такого устройства следует отнести малый диапазон входных измеряемых сигналов, что существенно ограничивает область применения устройства. Для увеличения диапазона измеряемых интервалов устройстве необходимо использовать линию задержки с большим временем задержки (больше длительности максимально возможного измеряемого интервала) , что приводит к ухудшению ряда метрологических характеристик измерителя, таких как точность и время измерения. Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых интер-г валов времени при сохранении тОчности измерений. Цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий формирователь импульсов, ко входу которого подключена входная шина устройства, триггер, первый вход которого соединей с ь ,;;Х;лЦО1Л фcp vШpoвaтeJiг импульсов, -laTi-jpa элемента задержки, элемент ИЛИ; два элемента И, выход первого из которых через первый элемент задержки подключен к первому входу ;элемента ИЛИ, выход второго элемента радержки соединен с первым входом STCpoo элемента И, дополнитально зза.у; йк элемент НЕ. два злемекта ИЛИ младиие и старшие разряды реверсивного счетчика, причем вход формирователя импульсов соединен непосредственно с первым входом первого элемента И и управляющими входами старW.4X и -1ла,1ацих разрядов реверсивного с &тчика и через последовательно г1и- яенные элементы НЕ и третий элемент задержки со вторым входом зле лента ИЛИ,, выход которого соединен со вторым входом первого элеменV Р, выход которого подключен к ;.,-;:vsoMy ВХОДУ первогодополнитвльзого элемента -ИЛИ, выход первого :-,,аеа лента задержки соединен со вторым ,ь содом триггера, выход которого подключен к первому входу второго дополнительного элемента ИЛИ, выход ;;оторого соединен непосредственно со входом второго элемента задержки и через четвертый элемент задержки со вторым входом второго элемента И, гыход которого подключен ко второму входу второго дополнительного элемента ИЛИ и к счетному входу младших разрядов реверсивного счетчика, выход которых через первый дополнительный элемент ИЛИ соединен со счетным входом старших разрядов реверсивного счетчика.

На фиг 1 предст;авлена структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Рециркуляционный измерительный преобразователь время - код содержит формирователь импульсов 1, элемент НЕ.2, триггер 3, элементы ИЛИ 4-6, элементы задержки 7-10, элементы И 11, 12, младшие разряды реверсивного счетчика 13, старшие разряды реверсивного счетчика 14,

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый интервал времени t (фиг 2.а) поступает на вход элемента НЕ 2 у на вход элемента И 11. С выхсйа тлемента НЕ 2 (фиг. 2.6) инвер.4 рованный сигнал задерживается э.пемеНтом задержки 7 на время t и через Элемент ИЛИ 5 поступает на второй элемента И 11. На выходе элемента И 11 формируется имПульсный сигнал длительностью f который через элемент ИЛИ б поступает на счетный вход старших разрядов ревер,j;BHOro счетчика 14. Старшие и млада:ие разряды реверсивного счетчика лЗ к ;4 ci-.c,. ssiT В режиме суммировал i ;; .. При версивные счетчики 13 и 14 устанавливаются в режим вычитания. Импульс с выхода элемента И 11, задержанный элементом задержки 10 на время Т, поступает через элемент ИЛИ 5 на второй вход элемента И 11, Далее процесс циркуляции импульса длительностью t и с периодом обращения Т будет происходить аналогично описанному выше

первому циклу обращения (фиг. 2.в) . Срыв циркуляции произойдет в момент окончания измеряемого интервала t Количество циклов циркуляции фиксируется старшими разрядами реверсивного счетчика 14. По окончании измеS ряемого интервала 1 в счетчике. 14 будет записан код, пропорциональный длительности измеряемого сигнала Т vt N-T.

Результат измерения больше фактического интервала на величину At- ,

следовательно, для его уточнения не. обходимо из кода N старших разрядов реверсивного счетчика 14 вычесть код, пропорциональный временному интервалу At . Для этого по концу измеряемого интервала формирователь 1 формирует короткий импульс (фиг. 2д),, который устанавливает триггер 3 в единичное состояние (фиг. 2е), В исходное состояние триггер 3 возвращается последним импульсом с выхода элемента задержки Ю (фиг. 2г). Таким образом на выходе триггера 3 формируется импульс длительностью Д-, который поступает через элемент ИЛИ 4 на входы двух параллельно включенных элементов задержки 8 и 9. Элементы задержки 8 и 9 выбираются исходя из следующих условий , Т .

Т Т

Т - Tj &Т, где Т - временная задержка, создаваемая элементом задержки 8; Т, - временная задержках,созда5 ваемая элементом задержки 9; ДТ - величина, определяющая дискретность измерения, выбирается исходя из допустимой погрешности измерения. 0 На входы элемента И 12 поступают импульсные сигналы длительностью At, но сдвинутые один относительно другого на время 4.Т (фиг. Яж, з) . На выходе элемента И 12 формируется S импульс длительностью , который поступает на счетный вход младших разрядов реверсивного счетчика 13, Счетчики 13 и 14 работают в режиме вычитания, так как входной

сигнал ( окончился . Выходной импульс элемента И 12 поступает также на второй вход элемента ИЛИ 4. Далее процесс циркуляции импульса в замкнутом контуре (элементы 4, 8, 9, 12) происходит аналогично, причем в каждом цикле длительность импульса обращения уменьшается на величину (фиг. 2 и, к, л, м, и) . Срыв циркуляции произойдет тогда, когда длительность импульса обращенияТ станет меньше величины ЛТ. По окончании процесса циркуляции в счетчиках 13 и 14 будет записан код пропорциональный измеряемому интервалу

.

где N - количество циклов обращеНИИ в контуре из элементов 4,.8, 9, 12. Для обеспечения равномерности общей шкалы отсчета, т.е. стыковки шкал точного (младшие разряды реверсивного счетчика 13) и грубого отсчета (старише разряды реверсивного счетчика 14), значение величины должно быть кратно степени основания принятой системы исчислени я.

Таким образом, предложенное устройство можно выполнить полностью на цифровых микросхемах без использования элементов аналоговой техники. Это обстоятельство существенно уменьшит затраты на настройку преобразователя и увеличит надежность устройства. Улучшение метрологических характеристик предложенного преобразователя (в отличие от известны устройств) не влечет за собой никак дополнительных затрат, так как это достигается путем уменьшения разности времени задержки ДТ, создавае мой элементами задержки 8 и 9. При использовании в качестве элементов задержки отрезков радиочастотного , кабеля (а это наиболее часто используемый способ создания прецизионной задержки) увеличение точности путем уменьшения дискрета преобразования & Т осуществляется с помощью укорачивания геометрической длины кабеля в элементе задержки 8, что не вьгзывет дополнительных затрат.

Формула изобретения

Рециркуляционный измерительный преобразователь время-код, содержащий формирователь импульсов, ко входу которого подключена входная шина устройства, триггер, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, четыре элемента задержки, элемент ИЛИ,два элемента И, выход первого из которых через первый элемент задержки подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход второго элемента задержки соединен с первым входом второго элемента И, отличающ.ийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых интервалов времени при сохранении точности измерений, в него дополнительно введены элемент НЕ, два элемента ИЛИ, младшие и старшие разряды реверсивного счетчика, причем вход формирователя иМпульсов со.динен непосредственно с первым входом первого элемента И и управляй.щими входами старших и младших разрядов реверсивного счетчика и черёз последовательно соединенные элемент НЕ и третий элемент задержки - со вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к первому входу первого дополнительного элемента ИЛИ, выход первого элемента задержки соединен; со вторым входом триггера, вход которого подключен к первому входу второго дополнительного элемента ИЛИ выход которого соединен непосредственно со входом второго элемента задержки и через че.твертый элемент задержки со вторым входом второго элемента И, выход которого подклю чен ко второму входу второго дополнительного элемента ИЛИ и к счетному входу младших разрядов реверсивного счетчика, выход которых через первый дополнительный элемент ИЛИ соединен со счетньлм входом старших разрядов реверсивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание При экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 264229, кл. G 10 F 10/00, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР 506827, кл. G 04 F 10/04, 1975.

. Фиг.1