Цифровой автоматический измеритель интервалов времени Советский патент 1981 года по МПК G04F10/00 

(54) ЦИФРОВОЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ИЗЖРИТЕЛЬ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ

1

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для создания цифровых измерителей интервалов времени, цифровых вольтметров и т.д.

Известны цифровые измерители временных интервалов, обеспечивающие автоматический выбор пределов измерения, содержащие блок десятичного счетчика и блок воспроизведения в сочетании с источником опорной частоты, устройство формирования импульсов , блок управления вентильной схемой и логические элементы. Устройство автоматически определяет интервал времени, в течение которого подсчитываетсяг частота входного сигнала f

Недостатком его является большая длительность измерения.

Наиболее близким по технический сущности к предлагаемому является устройство, содержащее входное устройство, схему управления, временной

селектор, узел автоматического сброса, опорный генератор, датчик образцовых интервалов времени, счетчик импульсов, включающий в себя разрядные счетные декады и цифровые индикаторы, ключи переключения запятой, элемент ИЛИ, элементы И, блок выбора предела, содержащий счетчик на три1- герах, дешифратор и формирователь импульсов сброса 2.

10

Недостатком известного устройства является увеличение погрепгаости измерения при росте частоты заполняютщх импульсов.

При переполнении счетчика сигнала15ми наименьпшх образцовых интервалов времени (наивысшей заполнйнщей частотой) сигнал переполнения с выхода . счетчика поступает на вход блока пе... реключения пределод, в результате чего происходит декадное увеличение образцового интервала времени (декадное уменьшение заполняющей частоты)., переключение запятой и сброс последнего или выбранного разряда счетчика в 1.

Интервал времени мезкду моментом поступления импульса на вход счетчика, вызывающего переполнение и моментом декадного увеличения образцового . интервала времени может быть определен следующим образом,

4-1

где , t-j ,..., t, - время задержки электрического сигнала в первой, второй, и последней п-ой декаде счетчика соответственно;

taw. у, - время задержки блока переключения пределов, т.е. интервал времени между моментом выхода сигнала переполнения и моментом декадного увеличения образцового интервала времени.

За интервал времени t на счетчию поступает N импульсов наивысшей заполняющей частоты fg

Oi Л Это количество импульсов, сосчитанное счетчиком после переключения запятой,- не будет соответствовать реальному измеряемому интервалу времени, так как они (импульсы) поступали на счетчик с периодом 1 , а на табло будут индицированы как счетньш импульсы с периодом l/fo2 (fQ,j - декадное уменьшенное значение заполняющей частоты).

Очевидно, что вносимая погрешност будет тем больше, чем больше наивысшая заполняющая частота

04Цель изобретения - исключение погрешности измерения при высокой частоте заполняющих импульсов, т.е. повьшение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем что в цифровой автоматический измеритель интервалов времени, содержащий блок управления, первый выход которого подключен к первому входу временного селектора, выход которого соединен со входом счетчика,, включающего в себя последовательно соединенные счетные декады, а также цифровые индикаторы, входы которых подключены к первым выходам блока переключения пределов, второй выход которого соедИ нён со вторым входом временного се- лектора, причем первый вход блока переключения пределов соединен с шиной сброса счетных декад непосредственно, и через узел автоматического .Сброса подключен ко второму выходу блока управлений,второй вход блока

.переключения пределов соединен с выходом старшей счетной декады, а третьи входы блока переключения пределов соединены с выходами датчика образцовых интервалов времени, вход которого соединен с выходом опорного генератора, он дополнительно снабжен по числу счетных декад последовательно соединенными линиями задержки, выходы которых соединены со входами установок соответствующих счетных декад, вход первой из линии задержек соединен с выходом старшей счетной декады, а информационные выходы каждой из счетных декад счетчика соединены с инфор-мационньм входом предьщущей декады счетчика.

На фиг. 1 представлена блок-схема измерителя; на.фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Измеритель содержит блок 1 управления (фиг. 1), временной селектор 2, счетчик 3 счетные декады 4-7, цифровые индикаторы 8, опорный генератор 9, датчик 10 образцовых интервалов времени, блок 11 переключения пределов, последовательно соединенные линии 12-15 задержки, выходы которых соединены со входами установок декад счетчика с помощью связей 16, при этом информационные выходы каждой из декад счетчика соединены связями 17 с информационным входом предьщущей декады счетчика, а также узел 18 автоматического сброса.

Измеритель работает следующим образом.

Сигналы измеряемого временног( интервала времени ty подаются на входы 19 (Старт) и 20 (Стоп) и с помощью блока 1 управления открывают на время ty временной селектор 2, обеспечивающий подачу заполняющей образцовой частоты на счетчик 3. С-Момента открывания селектора 2 на вход счетчика 3 поступают сигналы наивысшей заполняющей частоты fjj| (так как после сброса блока 11 переключения пределов, последний обеспечивает прохождение частоты fg. . и коммутацию запятой в нужном разряде цифровых индикаторов 8, соответствующем данной заполняю.щей частоте).

При переполнении счетчика 3 сигналами частоты f сигнал с выхода счетчика (или выбранного разряда счетчика) йоступает на блок 11 перепоследний пропускает на селектор 2 сигналы декадно пониженной частоты fo2. и обеспечивает коммутацию запято в соответствующем разряде индикатора 8. Так как за время t на вход счетчика поступает N импульсов заполняющей частоты fp , то для устранения погрешности при переходе на другую шкалу отсчета необходимо на порядок понизить число N, записанное в счетчике, т.е. сдвинуть информацию подекадно в направлении высокочастотной декады. Для. этой цели служат связи 16 и 1 и линии 12-15 задержки, каждая из которых является формирователем импульсов записи, передние фронты которых задержаны на время t2j а весь цикл сдвига информации длится время время tл (фиг. 2). При этом должно выполняться условие . Практически, сдвиг информации удобно выполнять только в тех декадах счетчик-а, в которых успевает записаться информация за время t. Линия 15 задержки в любом случае форми рует импульс, установки в 1 декады Одновременно с декадным понижение частоты происходит сдвиг вправо запя той в цифровых индикаторах 8 и инфор мации в декадах 4-7. Эти три операци меняют шкалу отсчета в процессе изме рения, так как число М/10, вновь зап санное в счетчике в результате сдвига информации вправо, будет соответствовать истинному значению измеряемо интервала временив новой шкале отсчет Если- при заполняющей -частоте f появляется выходной сигнал с последнего (или выбранного) разряда счетчи ка, то весь процесс изменения шкалы отсчета повторяется вновь и на селе тор 2 через блок 11 переключения пр делов будет подан образцовый сигнал с частотой - iQ2. fj3±. S- -l/ioaOЬ о -too По окончании измерения все блоки измерителя сбрасываются узлом 18 в исходное состояние. Использование новых элементов, т.е. линий 12-15 задержки и связей 16, 17 устраняет погрешность, обусло вленную временем задержки прохождения электрического сигнала через счетчик и блок переключения предена максимальная частота заполнения и существенно увеличена точность измерения. В современных выпускаемых серийно электронно-счетных частотомерах (например 43-34, 43-33, 43-38, Ф 5041, Ф5034 и др.) имеется шесть режимов работ - измерение частоты, отношения частот, периода, длительности импульсов интервала времени и счета числа импульсов. Половина режимов работ относится к области временных измерений, в которых может быть использовано предложенное изобретение. Формула изобретения Цифровой автоматический измеритель интервалов времени, содержащий блок управления, первый выход которого подключен к первому входу временного селектора, выход которого соединен со входом счетчика, включающего в себя ; последовательно соединенные счетные декады, а также цифровые индикаторы, входы которых подключены к первым выходам блока переключения пределов, второй выход которого соединен со вторым входом временного селектора, причем первый вход блока переключения пределов соединен с шиной сброса счет декад непосредственно, и через узел автоматического сброса подключен ко второму выходу блока управления, второй вход блока переключения предедов соединен с выходом старшей декады, а третьи входы олока переключения пределов соединены с выходами датчика образцовых интервалов време™ вход которого соединен с выходом опорного генератора , о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, он дополнительно снабжен по числу счетных декад последовательно соединенными линиями задержки, выходы которых соединены со входами установок соответствующих счетных де.кад, вход первой из линий задержек соединен с выходом старшей счетной декады, а информационные выходы каждой из счетных декад счетчика соединены с информационным входом предыдущей декады счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3729677, кл. G 01 R 23/02, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР f 392447, кл. G 04 F 10/04, 1973.

(Pu82