Измеритель временных интервалов Советский патент 1980 года по МПК G04F10/04 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

1

Иэобретёние относится к области электроизмерений.и может быть использовано для измерения временных интервалов в автоматике, вычисли- j тельной технике, приборостроении;

Известны измерители временных интервалов, в Которых временной . интервал измеряется путем сочетания результата измерения методом после- |Q довательного счета и результата измерения с преобразованием масштаба отрезков времени, ограниченных стартовь импульсом (стоповым импульсом) и последующим (предьвдущим) счетным импуль-.. сом 1 .

Наиболее близким по технической сущности является измеритель, содержащий генератор счетных импульсов, соединенный с счетчиком грубого изме-20 рения через схему ИЛИ и через , подключенный к триггерам временных ворот в каналах стартО зого и стопового

M 9fйкшйл жм импульсов, два счетчика точного измерения отрезков времени, два преобра- 25 эонателя масштаба времени в кахдом из кангшов стартового и стопового импульсов, ключи, два формируняцих триггера, подключенных к вхбдам каналой, триггер сложения 2 . 30

Недостатком известного устройства является погрешность измерений, обусловленная погрешность вьщеленйя счётных ймпульеов, ограничивающих отрезки времени t и tg.

Цель изобретения - повышение точности измерения. .

Цель достигается .тем, что измеритель снабжен формирователем, регистром калибровки, элементом задержки, триггером управления калибровкой, ключом калибровки и переключателем калибрювки нуля.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая ckeMa изме1рйтёля- временных интервалов, на фиг. 2 - временные диаграммы ее работы.

Измеритель временных интервалов содержит генератор 1 счетных импульсов, соединенный с счетчиком 2 грубОго измерения через ключ 3 и схему 4 ИЛИ и со счетчиками 5 и б точного иэмерёийя t-, и . через 7, схему 8 ИЛИ и ключ 9 соответственно, причемй1язс&дйчётчика 5 через схему 4 ИЛИ соединен с входом счетчика 2. Клю 7 и 9 соединены соответственно с преобразователями 10 и 11 масштаба отрез1{ов времени t и t. Один из йходов преобразователей 10 и 11 соединен непосредственно соответственно с входом Старт и Стоп , второй вход преобразователя 10 соеди нен с выходом ключа 12 непосредственно, а второй вход преобразователя 11 - с выходом ключа 13 через элемент 14 задержки. Один из входов ключей 12 и 13 соединен с генератором 1, второй - соответственно с выходами О, триггеров 15 и 16 временных ворот, счетные входы Т которых соединены соответственно с выходами клю чей 17 и 18, причем выходы Q триг ёров 15 и 16 подключены соотрететвеннок входам ключей 17 и 18. Кроме того, выход Q триггера 16 и выход Q триггера 15 подключены к входам ключа .3. Вторые входы ключей 17 и 18 соединены с выходами 1 соответственно триггеров 19 и 20, входы S .которых подключены соответственно к входам Старт и Стоп, третьи - с выходом генератора 1. Ко входу счетчика 6 через ключ 21 и ко входу счетчика 5 через ключ 21 и схему В ИЛИ подключен выход генератора 1. Вт рой вход ключа 21 соединен с выходом Q триггера 22 сложения, вход S которого соединен с выходом преобразователя 11, вход R - с выходом сче чика 6. Третий вход ключа 21 соедине с вторым выходом преобразователя 10 Кроме того, две группы пере.ключателя калибровки П 1а и П 16, средние i контакты которых объединены, подключены соответственно к входам старт и стоп. Через третью.группу переключателя калибровки П 1в выход генератора 1 подключен к входу ключа 23 калибровки, второй вход которого подключен к выходу Q триггера 24управления калибровки, вход S которого, в свою очередь, подключен к выходу счетчика 6, вход R - к выхо ду счетчика 2. Выход ключа 23 калибровки подключен к входу регистра 25 калибровки непосредственно и к входу счетчика 5 через схему 8 ИЛИ. Пер вый и вторЬй коммутируемые контакты четве 5той группы переключателя П 1г калибровки подключены соответственно ко второму и третьему входу счетчика 5. Выходы разрядов Кс1ждой из декад 25а, ,255 и 25Ь регистра 25калибровки соединены соответственно с разрядами декад 5а, 5& и 5;б счетчика 5. Декады 2а, 28 и 26 счетчика 2 соединены между собой также как и декады счетчика 5 и регистра 25 последовательно, К контактам переключателя калибровки подключен формирователь 26. В исходном состоянии в режиме калибровки нуля счетчики 5 и 6 и регистр 25 установлены в нуль. Декады 2а, 25,-2ь устанавливаются в сос тояние, при котором в счетчике 2 . оказывается записанным число в десятичном коде 997, Триггеры 15, 16, 19, 20, 22 и 24, держат соответственно ключи 13, 17, 18, 21, 23, а также 3 и 12 в закрытом состоянии. Ключи 7 и 9, управляемые соответственно преобразователями 10 и 11 закрыты. С приходом на входы Старт и Стоп одного и того же импульса калибровки (см. фиг. 2а), что означает в сущности измерение временного интервала нулевой длительности, триггер 19 перебрасывается 1см. фиг. 26), открывая ключ 17. Первый из счетных импульсов, следующих с периодом ЧГд с генератора 1 (см. фиг. 2Ь), прошедший.через ключ 17 (см. фиг. 2г), задним фронтом переключает триггер 15 (см.фиг. 2А и 2е). При этом сигналом с выхода Q триггера 15 (см. фиг. 2д) ключ 17 закрывается, что Делает невозможным дальнейшее прохождение через него счетных импульсов. Сигнал с выхода Q триггера 15 открывает ключи 3 и 12. При этом через ключ 12 начинают проходить счетные импульсы (см. фиг. 2ж) на преобразователь 10, первый из которых будет соответствовать окончанию отрезка времени t., , начало которрго определяется мпульсом калибровки. Аналогично с приходом импульса калибровки в канале стопового импульса происходят процессы (см. фиг. 2j -. 2fi) по выделению отрезка времени t, с той лишь разницей, что переключение триггера 16.(см. фиг. 2к)закрывает ключ 3. В результате, счетные импульсы не проходят -через ключ 3 на вход схемы 4 ИЛИ. Преобразователи 10 и 11 масштаба времени обеспечивают увеличение в k-раз Длительностей соответственно отрезков времени хода преобразователей 10 и 11 импульk to отсы с длительностями крывают соответственно ключи 7 и 9. результате этого в счетчики 5 и 6 проходит число счетных импульсов, пропорциональное соответственно величинам о.трезков времени ktj По окончании действия импульса kt с преобразователя 10 снимается запрет на ключ 21, по окончании импульса kt с преобразователя 9 переключается триггер 22. При этом ключ 21 открывается и начинается одновременное прохождение счетных импульсов на счетчики э и 6 до момента переполнения счетчика 6, при котором триггер 22 возвращается в исходное состояние, а ключ 21 закралвается, т. е. при этом на счетчик 5 пройдет число счетных импульсов, недостающее до полного заполнения счетчика 6. Так как емкость счетчика 6 составляет число импульсов, соответствующее отрезку времени 3ktQ, то после измерения

отрезка времени kt число счетных импульсов, недостающее до полного заполнения этого счетчика (см.фиг.2м соответствует отрезку времени kt (или tj 3to -t ) .

В результате на счетчик 5 емкость которого составляет число импульсов, соответствующее отрезку времени kf, в общей сложности проходит число счетных импульсов, соответствующее отрезку времени kt,+ ktg, (ил« tj Возникающие при этом, импульсы переноса с выхода счетчика 5 через схему

4ИЛИ поступают на сче±чик 2 грубого измерения.

Очевидно, что в идеальном случае, т. е. без учета внутренних временных задержек счетных импульсов на элементах ключей 12 и 13, а также на элементах преобразователей 10 и 1 отрезки времени Л и kt2 (или t,-to равны между собой (см. фиг. 2ж и 2м) в этом случае сумма fet 3kLo (или ц + t При этом на выходе счетчика 5 возникают три импулса переноса, которые, пройдя в счетчик 2 (см. фиг. 2н ) , установят в нем число в десятичном коле, равное 000, кроме того, сам счетчик 5 окажется также в состоянии нуль. Однако, в результате задержки Счетнйх импульсов на элементах измерителя реальные значения отрезков времени kt и ktj (или t и t) не равны между собой J t , 4 15 и tl + t J2

(см. фиг. 2жи 2м ) в общем случае Ы1 У2. tjiочевидно,что результат сложения отрезков времени и k(3tb -tj tj) будет 3kir(,, при tj tjj результат сложения 3kfo. Для получения однозначного результата сложения (а именно (,) счетный импульс с выхода ключа 13 задерживается элементом задержки на велигчину (см. фиг. 2м), причем tas выбирается заведомо такой величины, чтобы выполнилось условие t tj tj2+ 133. В этом случае результат сложения 3k, и е выхода счётчика

5в счетчик 2 проходит только два импульса переноса (см. фиг. 2н) . Тогда в режиме калибровки после окончания сложения отрезков k(t,+ t)

и k(t,j ® момент переполнения счетчика б триггер 24 перебрасывается, и ключ 23 открывается, в результате чего начинается одновременное прохождение импульсов на вход счетчика 5 через схему 8 ИЛИ и на вход регистра 25 калибровки. В момент переполнения счетчика 2 триггер 24 управления калибровкой возвращается в исходное состояние, и ключ 23 закрывается. Таким образом, в регистре 25 калибровки фиксируется число счетных импульсов, недостакадее до полного заполнейия счетчика 2 и 5, т. в.

число счетных импульсов, определяемое соотношением величин tt, 152 и tav

В режиме измерений в результате переключателя подача импульса калибровки на входы старт, стоп и счетных импульсов на ключ 23 прекращается. Кроме того, импульс начальной установки через группу П 1г подается не на вход установки сче.тчика 5 в нуль, а на вход переписи в счетчик 5 кода из регистра 25 калибровки. Таким обрзом, перед началом каждого измерения в счетчике 2 устанавливается число в десятичном коде 997, а в счетчике 5 число в десятичном коде, соответствующее величинам t , tj

и t

эз

Формула изобретения

Измеритель временных интервалов, содержащий генератор счетных импульсов , на выход которого через схему ИЛИ и через ключ включен счетчик грубого измерения, триггеры временных ворот, выходы которых соединены со входами ключа, два счётчика точного измерения отрезков времни, два преобразователя масштаба времени, ключи, два формирующих триггера, подключенных к входам каналов, триггер сложения, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены формирователь, регистр калибровки, элемент задержки, триггер управления калибровкой, ключ калибровки, переключатель калибровки нуля, через контакты двух групп которого один из выходов формирователя соединен с входами Старт и Стоп, выход генератора счетных импульсов через контакты третьей группы переключателя соединен с входом ключа калибровки, через контакты четвертой группы переключателя второй выход формирователя соединен с входом установки в нуль счетчика- в канале стартового иМпульса и с входом переписи параллельного кода из регистра калибровки, один из входов триггера управления калибровкой соединен с выходом счетчика точного измерения отрезка времени в канале стопового импульса, выход счетчика грубого из- , мерения подключен к второму входу триггера управления калибровкой, к выходу последнего подключен вход регистра калибровки и через схему ИЛИ вход счетчика точного измерения отрезка времени в канале стартового импульса, причем, выход регистра калибровки в параллельном коде подключен ко входу счетчика точного измерения, отрезка времени в канале стартового импульса, кроме того, в канале стопового импульса второй

вход преобразователя масштаба времёйи соединен с выходом ключа через элемент задержки.

Источники инфбЕ 1ации, : принятые во внимание при экспертизе

2.ABTopcKOis свидетельство СССР 551600, кл. G О F 10/02, 1975 (прототип).