Измеритель временных интервалов Советский патент 1981 года по МПК G04F10/04 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения временных интервалов в серии импульсов.

Известно устройство для измерения серии временных интервалов, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов и ключ, две схемы ИЛИ, связанные с двумя счетчиками, выходом ключа и выходами триггера управления, запоминающее устройство, соединенное через схемы И и ИЛИ с выходами счетчиков, цепи формирования импульсов считывания и установки в нуль счетчиков, подключенные между выходами триггера управления и схемами И, а также блок управления, связанный со входом триггера управления, третий счетчик, четыре схемы ИЛИ и две схемы И, соединенные через элемент ИЛИ с цепью считывания и непосредственно соединенные с третьим счетчиком, выходы схем И связаны с запоминающим устройством, причем выходы первых двух счетчиков через элемент ИЛИ соединены со входом третьего счетчика, цепь установки в нуль которого через элемент ИЛИ соединена с цепями установки в нуль первых двух счетчиков.

кроме того установочные входы всех разрядов счетчиков соединены с запоминающим устройством через блок управления, имеющим связь с запрещающими входами ключей в цепи генератора эталонной частоты и на входе устройства, и с элементом ИЛИ в цепи установки в нуль одного из счетчиков 1.

Недостатком этого устройства для измерения временных интервалов является сложность схемы формирования программы считывания результатов измерения из счетчиков в запоминающее устройство и установки счетчиков в нуль.

Кроме того, устройство обладает недостаточной надежностью из-за записи в запоминающее устройство ложных результатов при наличии в серии временных интервалов, превыщающих емкости счетчиков.

Известен преобразователь временных интервалов в цифровой код, содержащий последовательно соединенные первую схему совпадения, основной счетчик и запоминающее устройство, второй вход которого через вспомогательный счетчик подключен к выходу второй схемы совпадения причем первые входы обеих схем совпадения соединены с выходом задающего генератора, а вторые входы соединены с выходами триггера управления, первый выход вспомогательного счетчика подключен к цепям установки в исходное состояние основного счетчика, а второй выход - к установочному входу триггера управления 2. Недостатком этого устройства является низкая точность преобразования и низкая надежность. Наиболее по технической сущности к предлагаемому является измеритель временных интервалов, содержащий генератор калиброванной частоты, выход которого подключен к входам двух схем совпадения, другие входы которых подключены к соответствующим выходам управляющего триггера, а выходы схем совпадения подключены к входам соответствующих счетчиков, схемы опроса и запоминающее устройство, четыре многовходовые схемы И и триггер, причем первые входы первой и второй схем И подключены к единичному выходу управляющего триггера, другие входы первой и второй схем И подключены к выходам первого счетчика, первые входы третьей и четвертой схем И подключены к нулевому выходу управляющего триггера, другие входы третьей и четвертой схем И подключены к выходам второго счетчика, щина опроса второго счетчика через первую схему И подключена к выходам первого счетчика и к нулевому выходу дополнительного триггера, нулевой вход которого объединен с щинои установки в нуль второго счетчика и через вторую схему И подключен к соответствующим выходам первого счетчика, щина опроса первого счетчика через третью схему И подключена к выходам второго счетчика, единичный вход которого объединен с щиной установки в нуль первого счетчика и через четвертую схему И подключен к соответствующим выходам второго счетчика 3. Недостатком этого измерителя временных интервалов является сложность, обусловленная наличием двух многоразрядных накапливающих счетчиков и схем опроса. Кроме того, устройство обладает недостаточной точностью из-за записи в запоминающее устройство ложных результатов при наличии в серии временных интервалов, превышающих емкости счетчиков. Цель изобретения - повышение надежности и точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что В измеритель временных интервалов, содержащий триггер, генератор калиброванной частоты, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены соответственно к счетным входам первого и второго счетчиков младщих разрядов, два блока опроса, запоминающий блок, управляющий триггер, прямой выход которого соединен со вторым входом первого элемента И и первыми входами первого и второго многовходовых элементов И, инверсный выход управляющего триггера подключен ко второму входу второго элемента И и первым входам третьего и четвертого многовходовых элементов И, выходы первого и второго блоков опроса подключены к первому и второму входам запоминающего блока, первая и вторая группа выходов первого счетчика младщих разрядов подключены ко вторым входам соответственно первого и второго многовходовых элементов И, первая и вторая группа выходов второго счетчика младших разрядов подключена ко вторым входам соответственно третьего и четвертого многовходовых элементов И, выходы второго и четвертого многовходовых элементов И соединены со входами установки нуля соответственно второго и первого счетчиков младщих разрядов, дополнительно введены счетчик старщих разрядов, блок опроса, триггер, формирователь и три элемента ИЛИ, причем выходы счетчиков младщих - разрядов через первый элемент ИЛИ подключены ко входу счетчика старщих разрядов, первый выход которого соединен с R входом дополнительного триггера, S вход которого соединен со входом установки нуля счетчика старщих разрядов, выходам второго элемента ИЛИ и Т входом триггера, прямой выход которого подключен к третьим входам многовходовых элементов И, инверсный вь1ход триггера соединен с объединенными и к входами управляющего триггера, выходы которого через формирователь подключен к S входу триггера, выходы первого и третьего многовходовых элементов И подключены к первым входам соответствующих блоков опроса непосредственно и через третий элемент ИЛИ к первому входу дополнительного блока опроса, второй вход которого соединен со вторым выходом счетчика старших разрядов, Ь выход - с дополнительным входом запоминающего блока, прямой выход дополнительного триггера подключен к четвертым входам первого и третьего многовходовых элементов И, выходы второго и четвертого многовходовых элементов И соединены со входами второго элемента ИЛИ. На чертеже приведена структурная схема измерителя временных интервалов. Измеритель временных интервалов состоит из счетчиков 1 и 2 младщих разрьядов, соединенных через элемент ИЛИ 3 со счетчиком 4 старших разрядов, к выходам счетчиков 1, 2 и 4 подключены соответственно блоки 5-7 опроса, соединенные со входами запоминающего блока 8, генератора 9 калиброванной частоты, подключенного к входам элементов И 10 и 11, выходы которых подключены к входам счетчиков 1 и 2, а другие входы - к выходам управляющего триггера 12; четырех многовходовых элементов И 13-16, входы элементов 13 и 14 подключены к выходам счетчика 1, а входы элементов 15 и 16 - к выходам счетчика 2, выходы элементов И 13 и 15 соединены с блоками б и 5 опроса соответственно и через элемент ИЛИ 17 - с блоком 7 опроса, другие входы элементов И 13, 14, и 15 16 попарно соединены с прямым (нулевым Q) и инверсным (единичным Q) выходами управляющего триггера 12, выходы элементов И 14 и 16 соединены с входами установки в нуль счетчиков 2 и 1 и через элемент ИЛИ 18 - с входом установки в нуль счетчика 4 и входом установки в единицу триггера 19, вход установки в нуль которого соединен с выходом счетчика 4, а прямой выход - с четвертыми входами элементов И 13 и 15, выход элемента ИЛИ 18 подключен также к счетному входу Т триггера 20, вход установки в единицу которого подключен через формирователь 21 к выходам управляющего триггера 12, прямой выход триггера 20 соединен с входами элементов 13-16, а инверсный выход - с управляющими 3 и К. входами управляющего триггера 12, вход синхронизации С которого является входом 22 устройства. Устройство работает следующим образом В исходном состоянии при включенном напряжении питания на прямых Q выходах триггеров 12, 19 и 20 - нулевые запрещающие потенциалы, счетчик I установлен в нуль, управляющий триггер 12 подготовлен к приему импульсов измеряемой серии разрещающим потенциалом с единичного выхода Q триггера 20. Вследствие наличия разрещающего потенциала с выхода Q триггера 12 на входе элемента И И, импульсы генератора 9 проходят на вход счетчика 2 и, после его переполнения, через элемент ИЛИ на счетчик 4, причем на выходах элементов И 15 и 16 импульсы опроса и установки в нуль не формируются, так как на их входах присутствуют запрещающие потенциалы с выходов Q триггеров 19 и 20. Если не осуществлять начальную установку в нуль триггера 19,. то после переполнения счетчика 4 триггер 19 автоматически установится в нуль и подаст запрещающий потенциал на входы элементов И 13 и 15, участвующих в формировании импульсов опроса. Следовательно, возможность записи в запоминающий блок кода, отражающего начальное состояние неустановленных в нуль триггеров c4et4HKa 4 и установленных в нуль триггеров счетчика 1 после подачи напряжения питания исключена, в то же время наличие в схеме измерителя счетчиков, работающих непосредственно после включения питания без подачи входных импульсов измеряемой серии на устройство, позволяет использовать их выходы для синхронизации и обеспечения работоспособности других устройств (на чертеже не показаны), таких как преобразователь кодов, схемы импульсного питания матрицы запоминающего устройства, схемы индикатора с динамической индукцией символов, обычно входящих в состав измерителей. Первый импульс измеряемой серии временных интервалов поступает на вход 22 устройства и переключает управляющий триггер 12 в проти-воположное состояние, потенциалы с выхода которого открывают элемент И 10 и закрывают элемент И 11. С этого момента счетчики 2 и 4 останавливаются и начинается счет импульсов калиброванной частоты, которые подаются на вход счетчика младщих разрядов 1. Однократным импульсом, образованным формирователем 21 от переключения управляющего триггера 12, триггер 20 устанавливается в состояние, при котором запрещающий потенциал с его выхода Q запирает триггер 12 от переключения последующими импульсами возможных помех, следующими за входным импульсом измеряемой серии, а на входы элементов И 13 и 14 формирования импульсов опроса запоминающего блока и установки в нуль подается разрещающий потенциал с другого выхода триггера 20, но импульс опроса по-прежнему не может быть сформирован, так как на выходе Q триггера 19, а значит и входах элементов И 13 и 15 запрещающий потенциал. Последующий импульс установки в нуль формируется элементом И 14 и производит установку в нуль счетчиков 2 и 4, а также установку разрешающего потенциала на выходе Q триггера 19. Концом импульса установки в нуль триггер 20 возвращается в исходное состояние, запирающее элементы И 13-16 от повторной выдачи импульсов опроса и установки в нуль и разрещающее переключение управляющего триггера 12 вторым импульсом измеряемой серии. Следовательно код счетчиков 2 и 4 не переносится в запоминающий блок после прихода первого импульса измеряемой серии, так как элементы И 13 и 15, формирующие импульсы опроса, подготавливаются к работе триггером 19 только после выдачи элементом И 14 одиночного импульса установки в нуль, что происходит спустя определенное время после прихода, первого импульса измеряемой серии. Вторым импульсом измеряемой серии со входа 22 управляющий триггер 12 устанавливается в противоположное состояние, а потенциалы с его выходов открывают элемент И 11 и запирают элемент И 10. С того момента начинается счет импульсов калиброванной частоты, которые подаются а вход счетчика младщих разрядов 2, счетики 1 и 4 останавливаются, фиксируя код реобразованного временного интервала ежду первым и вторым импульсом измерямой серии. Однократным импульсом, выаботанным в момент переключения управяющего триггера 12 сигналом формироваеля 21 триггер 20 опять устанавливается в остояние, характеризующееся наличием запрещающего потенциала на У и К входах управляющего триггера 12 до полного завершения цикла переноса кода измеренного временного интервала в запоминающий блок и последующей установки в нуль счетчиков 1 и 4 импульсами, сформированными на выходах элементов И 15 и 16, на входы которых поступил разрешающий потенциал с выходов Q триггеров 20 и 12 и ранее с триггера 19. Однако, в случае переполнения счетчиков 1 и 4 кодом временного интервала между первым и вторым импульсом, этот код не переносится в запоминающий блок, так как триггер 19 после переполнения счетчика 4 подает запрещающий потенциал на вход элементаИ 15, который сформировал бы импульс опроса по приходу второго импульса измеряемой сеоии. Итак, после окончания записи кода в запоминающий блок один из счетчиков младщих разрядов и счетчик старших разрядов оказываются установленными в нуль, управляющий триггер подготовлен к приему очерёдного импульса измеряемой серии, а tj другом счетчике младших разрядов все этого время идет счет импульсов калиброванной частоты. При этом число импульсов калиброванной частоты, поступивщих к этому времени в счетчик младших разрядов, не должно превышать -его емкости. Измерение всех последующих временных интервалов серии происходит аналогично. Схема включения триггера 20 позволяет обеспечить однократное формирование импульсов опроса и установки в нуль младшими разрядами счетчиков, что предоставляет возможность объединения старших разрядов накопительных, счетчиков и блоков опроса в единый счетчик и схему его опроса. Поскольку время считывания и установки в нуль занимает интервал значительно меньший того, который позволяет измерить емкость объединенного счетчика, схема существенно упрощается, так как число триггеров старших разрядов в объединенном счетчике при той же емкости и элементов в схеме его опроса вдвое меньше, чем у известного измерителя, что также повышает надежность измерителя в целом, уменьщает его габариты, стоимость и потребляемую мощность. Схема включения триггера 20, запрещающий потенциал с выхода Q которого удерживают до появления первого импульса серии измеряемых интервалов оба многовходовых элемента И 13 и 15, которые формируют импульс опроса, переносящий код счетчиков на входы запоминающего блока, позволяет устранить запись ложного кода, отражающего начальное состояние неустановленных в нуль триггеров счетчика 4 и установленных в нуль триггеров счетчика 1 после подачи напряжения питания.. Наличие в схеме измерителя счетчиков, работающих после включения питания и в перерывах между измеряемыми сериями без подачи входных импульсов измеряемой серии на управляющий триггер, позволяет использовать выходы счетчиков, в связи с чем не требуется применения дополнительных устройств для синхронизации и обеспечения работоспособности других устройств (на чертеже не показаны): схемы масщтабирования, преобразователя кодов, схемы импульсного питания матрицы запоминающего устройства, схемы индикатора с динамической индикацией символов - обычно входящих в состав измерителей. Схема включения триггера 20, разрешающий потенциал, с выхода Q которого поступает на элементы И 13 и 15, формирующие импульс опроса в случае поступления на вход S триггера импульса с формирователя 21, а запрещающий потенциал с выхода , того же триггера удержиьает в это время управляющий триггер по и К входам от переключения до полного переноса кода измеренного интервала из счетчиков в запоминающий блок и окончания импульса установки счетчиков в нуль, задним фронтом которого по входу С триггер 20 возврашсается в исходное состояние, а запрет с и К входов управляющего триггера снимается, позволяет устранить запись ложных кодов при наличии коротких помеховых интервалов, следующих за очередными импульсами измеряемых интервалов. Формула изобретения Измеритель временных интервалов,содержащий триггер, генератор калиброванной частоты, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены соответственно к счетным входам первого и второго счетчиков младщих разрядов, два блока опроса, запоминающий блок, управляющий триггер, прямой выход которого соединен со вторым входом первого элемента И и первыми входами первого и второго многовходовых элементов И, инверсный выход управляющего триггера подключен ко второму входу второго элемента И и первым входам третьего и четвертого многовходовых элементов И, выходы первого и второго блоков опроса подключены к первому и втО рому входам запоминающего блока, первая и вторая группа выходов первого счетчика младших разрядов подключены ко вторым входам соответственно первого и второго многовходовых элементов И, первая и вторая группа выходоввгорого счетчика младших разрядов подключена ко вторым входам соответственно третьего и четвертого мкоговходовых элементов И, выходы второго