Устройство для дискретного измерения интервалов времени Советский патент 1982 года по МПК G04F7/00 

( УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСКРЕТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ

I

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в приборах для дискретного измерения интервалов времени , принцип работы которых основан на нониусном методе.

Известно устройство для иэмерения временных интервалов, содержащее нониусный и эталонный генераторы, счетчик грубого и точного отсчетов, два элемента И и триггер fl .

. Однако при измерении временных интервалов этим устройством невозможно учесть конечные длительности импульсов нониусного и эталонного генераторов, так как совпадение может происходить на различных участках импульса, что снижает точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для дискретного измерения интервалов времени, содержащее эталонный генератор, блок выделения импульса последнего совпадения, счет-чик грубого отсчета, последовательно подключенные первый триггер и первый элемент И, последовательно соединенные нониусный генератор, второй элемент И, блок деления на два, первый элемент ИЛИ и счетчик точного отсчета, последовательно подключенные второй триггер и третий элемент И, выход которого соединен

10 со вторым входом первого элемента ИЛИ, первый вход устройства подключен к первым входам первого триггера и эталонного генератора, второй вход которого соединен с первым

(S входом нониусного генератора и с выходом блока выделения импульса последнего совпадения, первый вход которого подключен к первсиу входу второго триггера и к выходу второго

20 элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом первого элемента И, второй вход первого триггера подключен ко второму входу 3 устройства и ко второму входу нониу ного генератора, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И, второй вход блока выде ления импульса по.следнего совпадения подключен к группе входов счет чика точного отсчета. Кроме того, в этом устройстве выход эталонного генератора соединен со вторыми входами первого и второго элементов И выходы первого элемента И и счетчика точного отсчета подключены к счетчику грубого отсчета. При отсутствии совпадения импульсов эталонного и первого импульса нониусного генераторов, это устройство учитывает конечные длительности им пульсов и повышает точность измере интервалов времени. Определение ко личества импульсов нониусного гене ратора до полного совпадения их с импульсом эталонного генератора про исходит следующим образом. Импульсы нониусного генератора поступают на вход счетчика точного отсчете до первого совпадения иЯ с импульсом эталонного генератора, далее на вход счетчика точного отсчета поступает каждый второй импульс совпадения с выхода второго элемента И и генераторы выключаются импульсом с выхода блока выделения импульса последнего совпадения. Длительность импульса первого совпадения с выхода второго элемента И находится в интервале ДТ (величина fj равна разности периодов эталонного и нони усного генераторов) , второго - в интервале 2АТ, третьего - в интерва ле ЗЛТ и.возрастает до значения длительности импульса нониусного генератора (длительности импульсов эталонного и нониусного генераторов предполагаются равными), далее происходит уменьшение длительности, предпоследнее - в интервале 2ЛТ, последнее - в интервале ДТ. Для определения количества импульсов до полного совпадения с импульсом эталонного генератора количество совпа дений делится на два. Однако длительность импульса первого совпадения может находиться в пределах от ДТ до длительности импульса нониусн го генератора (при совпадении импульсов эталонного и первого импуль нониусного генераторов) и это устройство не может дать увеличения 24 точности измерения интервалов времё-. ни при этом 23. Недостаток этого устройства снижение точност, измерений интервалов времени при соыТадении импульсов эталонного и первого импульса нониусного генераторов, так как момент этого совпадения в интервале времени, равном длительности импульса нониусного генератора, является неопределенным, и совпадение может быть первым и последним одновременно. Цель изобретения - повышение точности измерения временных интервалов. Указанная цель дoctигaeтcя тем, что в устройство для дискретного измерения интервалов времени, содержащее эталонный генератор, блок выделе-. ния импульса последнего совпадения, счетчик грубого отсчета, последовательно подключенные первый триггер и первый элемент И, последовательно соединенные нониусный генератор, второй элемент И, блок деления на два, первый элемент ИЛИ и счетчик точного отсчета,последовательно подключенные второй триггер и третий элемент И, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, первый вход устройства подключен к первым входам первого триггера и эталонного генератора, второй вход которого соединен с первым входом нониусного генератора и с выходом блока выделения импульса последнего совпадения; Первый вход которого подключен к первому входу второго триггера и к выходу второго элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом первого элемента И, второй вход первого триггера подключен ко второму входу устройства и ко второму ВХОДУ нониусного генератора , выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И, второй вход блока выделения импульса последнего совпадения подключен к группе входов счетчика точного отсчета, введены блок выделения импульса первого совпадения,второй элемент ИЛИ, последовательно соединенные первый элемент задержки,четвертый элемент И, третий элемент ИЛИ и последовательно подключенные второй элемент задержки и коммутатор,, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, выход 5 которого Подключен ко входу первого элемента задержки, первый выход бло ка выделения импульса Первого совпадения соединен со вторым входом четвертого элемента И и со вторым входом коммутатора, третий вход которого подключен к выходу эталонного генератора и ко входу второго элемента задержки, выход второго элемента И соединен с первым входом блока выр гения импульса первого совпадени, торой вход которого подключен t уходу нониусного генератора, второй «ХОД которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу второго триггера,втор вход второго элемента ИЛИ соединен со вторым входом блока выделения импульса последнего совпадения и со вторым выходом блока выделения импульса первого совпадения, выход счетчика точного отсчета подключен ко второму входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетчиком грубого отсчета. . На чертеже представлена блок-схе ма устройства для дискретного измер ния интервалов времени. Устройство для дискретного измерения интервалов времени содержит эталонный генератор 1, первый триггер 2, первый элемент ИЗ, коммута тор k, первый элемент 5 задержки, второй элемент И 6, второй элемент задержки, третий элемент И 8, Первый элемент ИЛИ 9 счетчик 10 грубого отсчета, нониусный генератор 11, второй элемент ИЛИ 12, второй триггер 13, блок 1 выделения импульса первого совпадения, четверты элемент И 15, третий элемент ИЛИ 16 блок 17 выделения импульса последне го совпадения, блок 18 деления на дв -и счетЧик 19 точного отсчета.Первый вход устройства для дискретного измерения интервалов времени соединен с клеммой Старт, второй вход устройства - с клеммой Стоп. Устройство для дискретного измерения интервалов времени работает следующим образом. В исходном состоянии эталонный, генератор 1 и нониусный генератор 11 выключены. С выхода первого триг гера 2 подается-сигнал Запрет на первый элемент И 3. Четвертый элемент И 15 разрешен потенциалом с первого выхода блока 1k выделения 6 импульса первого совпадения, а коммутатор k установлен так, что выход эталонного генератора 1 подключен непосредственно к входам net. вого и второго элементов И 3 и И 6. С выхода второго триггера 13 подается сигнал Запрет на третий элемент И 8 второй (импульсный) вход которого соединен с выходом нониусного генератора 11. Счетчики грубого 10 и точного 19 отсчетов находятся в нулевом состоянии. При появлении импульса на клемме Старт первый вход устройства включается эталонный генератор 1, а также переключается первый триггер 2, с которого поступает разрешение на первый элемент И 3. Импульсы с выхода эталонного генератора 1 поступают через коммутатор k, первый элемент И 3, первый элемент 5 задержки, четвертый элемент И 15 и третий элемент ИЛИ 16 на вход счетчика 10 грубого отсчета. При появлении импульса на клемме Стоп (второй вход устройства) включается нониусный генератор 11, с первого триггера 2 поступает Запрёт на первый элемент И 3, а со второго триггера 13 выдается разрешение на третий элемент И 8. При совпадении п-рго импульса эталонного генератора 1 и первого импульса нониусного генератора 11 на входах второго элемента И 6 с его выхода поступает импульс на первый вход блока И выделения импульса первого совпадения, блока 17 выделения импульса последнего совпадения и на вход второго триггера 13, с которого поступает Запрет на третий элемент И 8. Блок 1А срабатывает только в случае совпадения импульса эталонного 1 и первого импульса нониусного 11 генераторов и формирует потенциальный и импульсный сигналы по этому совпадению. Первый (потенциальный) выход блока 1 запрещает четвертый элемент И 15, который не пропускает п-ый импульс с эталонного генератора 1, через коммутатор k, первый элемент ИЗ. первый элемент 5 задержки на счетчик 10 грубого отсчета и переключает коммутатор k, который подключает выход эталонного генератора 1 через второй элемент 7 на входы первого и второго элементов И 3 и И 6, для разнесения по времени импульсов с эталонного 1 и нониусного генераторов на входах второго элемента И 6. Одновременно импульсный выход блока 1 устанавли вает число Дискрет измерения ДТ Т - Т, укладывающихся на интерв ле, равном времени срабатывания вто рого элемента 7 задержки, где Тд - период следования импульсо эталонного генератора 1; Т - период следования импульсо нониусного генератора 11; устанавливает блок 17 в исходное состояние и переключает через второ элемент ИЛИ 12 второй триггер 13i .с которого подается вновь разрешение третий элемент И 8, через него импу сы с нониусного генератора 11 посту пают на первый элемент ИЛИ 9 и далее - на вход счетчика 19 точного отсчета. Через некоторое время происходит совпадение импульсов нониусного ,1 1 и эталонного 1 генераторов на втором элементе И 6 (причем ) через второй триггер 13 выдается запрет прохождения импульсов с нониусного генератора 11 на счетчик 1 точного отсчета. С выхода второго элемента И 6 (при совпадении импульсов) на первых входах блоков 14 и 17 триггера 13 и на входе блока 18 деления на два появляется импульс, с выхода блока деления на два 18 каждый второй импульс через первый элемент ИЛИ 9 поступает на счетчик 19 точного отсчета. При переполнении этого счетчика импульс с выхода счетчика 19 точного отсчета поступает через третий элемент ИЛИ на вход счетчика 10 грубого отсчета После того, как импульсы эталонного Iи нониусного 11 генераторов последний рЗз совпадают на входах второго элемента И 6 и расходятся в блоке 17 выделяется импульс последнего совпадения и подается на вход выключения эталонного 1, и нониусног I1генераторов. Таким образом, в счетчике точното отсчета 19 фиксируется не число Дискрет с учетом части длительност импульсов нониусного генератора .11 от первого его совпадения с импульсом эталонного генератора 1 до переднего фронта импульса нониусного генератора 11, а число Дискрет с учетом всей длительности импульса с погрешностью Д.Т (причем JM ш Тд - Тц), следовательно, исключается возможность снижения точнос28ти из,мерения за счет неопределенности совпадения п-го импульса эталонного генератора 1 и первого импульса нониусного генератора 11, и точность измерения времени интервалов повышается. Предлагаемое устройство может найти применение для измерения с большой точностью временных интервалов . Формула изобретения Устройство для дискретного измерения интервалов времени, содержащее эталонный генератор, блок выделения импульса последнего совпадения,счетчик грубого отсчета, последовательно подключенные первый триггери первый элемент И.последовательно соединенные нониусный генератор, второй элемент И, блок деления йа два, первый элемент ИЛИ и счетчик точного отсчета, последовательно подключенные второй триггер и третий элемент И, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, первый вход устройства подключен к первым входам первого триггера и эталонного генератора, второй вход которого, соединен с первым входом нониусного генератора и с выходом блока выделения импульса последнего совпадения, первый вход которого подключен к первому входу второго триггера и к выходу второго элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом первого элемента И, второй вход первого триггера подк.пючен ко второму входу устройства и ко второму входу нониусного генератора, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И, второй вход блока выделения импульса последнего совпадения подключен к группе входов счетчика точного отсчета,Отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения временных интервалов, в устройство введены блок выделения импульса первого совпадения, второй элемент ИЛИ, последовательно соединенные первый элемент задержки,четвертый элемент И, третий элемент ИЛИ и последовательно подключенные второй элемент задержки и коммутатор, ВЫ.ХОД которого соединен со вторым входом первого элемента И, выход 99 которого подключен ко входу первого элемента задержки, первый выход бло ка выделения импульса первого совпадения соединен со вторым входом четвертого элемента И и со вторым входом ксЗммутатора, третий вход которого подключен к выходу эталонного г.енератора и ко входу второго элемента задержки, выход второго эле мента И соединен с первым входом бло ка выделения импульса первого совпадения, второй вход которого подключен к выходу нониусного генератора, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ выход которого подключен ко второму входу второго триггера, второй вход

Стоп 2 второго элементэ ИЛИ соединен со вторым входом блока Выделения импульса последнего совпадения и со вторым выходом блока выделения импульса первого совпадения, выход счетчика точного отсчета подключен ко второму входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен сЬ счетчиком грубого отсчета. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Цифровые электроизмерительные приборы. Под ред. В .М, Шляндина.М., Энергия, 1972 г., с. 99. 2.Авторскоесвидетельство СССР N 460525, кл. G Qi F 7/00, 1973 (прототип).