Измеритель временных интервалов Советский патент 1982 года по МПК G04F10/04 

I ,.

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для измерения временных интервалов.

По основному авт.св. N 52685 известен измеритель временных интервалов, содержащий генератор образцовой частоты, верньерный генератор ударного возбуждения, триггеры,элементы И, элементы НЕ, элемент совпадения til.

Однако такой измеритель не обладает защитой от помех, которые могут воздействовать на измеритель до прихода входного импульса и во время действия входного импульса.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости измерителя.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель временных интервалов, содержащий генератор образцовой частоты, выход которого подключен к первому входу элемента совпадения и через первый элемент И к. первому, счетчику импульсов, ве эньерный генератор ударного возбуждения, выход которого соединен через второй элемент И с вторым счетчиком импульсов, через третий элемент И с третьим счетчиком импульсов и через элемент совпадения со счетным входом первого триггера, первый выход которого подключен к второму входу третьего элемента И, а второй выход - ко вторым входам первого и второго элементов И, второй триггер, первый вход которого через четвертый и пятый элементы И соединен шинами Старт и Стоп соответственно, а выход второго триггера соединен с входом верньерного генератора ударного возбуждения и с третьими входами второго и третьего элемен1ОВ И, а также содержит блок управления, выход которого подключен к инвертору, через шестой элемент И к второму входу второго триггера и через седьмой элемент И к вторым входам четвертого и пятого элементов и, выходы которых подсоединены ко входу третьего триггера и через восьмой элемент И ко входу четвертого триггера, один выход которого подключен к третьему входу пятого элемента И, а другой выход - ко второму входу шестого элемента И, второй выход первого триггера соединен со вторым входом восьмого и с четвертым входом пятого элемента И, выход генератора образцовой частоты подключен ко второму входу седьмого элемента И, выход инвертора подсоединен к второму входу второго триггера через девятый элемент И, второй

вход которого подключен к выходу элемента совпадения и к третьему входу шестого элемента И, выход третьего триггера соединен с третьим входом четвертого элемента И, дополнительно введены последовательно соединенные инвертор и триггер, нулевой вход которого подключен к выходу Сброс блок управления и к нулевым входам всех основных триггеров, выход дополнительного триггера соединен с третьим входом элемента совпадения и с установочными входами счетчиков импульсов и первого основного триггера, а вход дополнительного инвертора подключен к выходу верньерного генератора ударного возбуждения.

На чертеже представлена функциональная схема измерителя временных интервалов.

Измеритель временных интервалов содержит генератор 1 образцовой частоты, верньерный генератор 2 ударного возбуждения, элемент 3 совпадения триггеры 4-8, счетчики 9,10 и 11 импульсов, элементы И 12-20, блок 21 управления и инверторы 22 и 23.

На чертеже также показаны шины 2 и 25 Старт и Стоп соответственно.

Исходное состояние измерителя устанавливается при подаче сигнала Сброс с выхода блока 21 управления.

В исходном состоянии на выходе триггера 8 присутствует сигнал О, который удерживает в нулевбм состоянии триггер 7 и счетчики 9 Ю и 11 и блокирует срабатывание элемента 3 совпадения.

В измерителе задаются два режима работы: рабочий режим измерителя и режим самоконтроля.

В режиме измерения с блока 21 управления на входы элементов И 15,

17 и инвертора 22 поступает сигнал О, в результате чего на выходе инвертора 22 появляется сигнал 1, который открывает элемент И 16 для прохождения сигнала свыхода элемента 3 совпадения на вход триггера 5.

В исходном состоянии элемент И 12 открыт для прохождения сигнала

Старт по шине 24, так как в этом случае на ее вход подается сигнал 1 с выхода триггера 4. Элемент И 13, на вход которого поступает сигнал по шине 25 в исходном состоянии

закрыт сигналом О с выхода тригге,ра 7, в результате чего предотвращается появление команды Стоп перед командой Старт.

Сигнал Старт проходит через открытый элемент И 12 и переключает триггер 5. Выходной сигнал триггера 5 вызывает запуск верньерного генератора 2 ударного возбуждения, на .выходе которого появляются сигналы

с периодом повторения Tg .

Кроме того, сигнал Старт, снимаемый с выхода элемента И 12, переключает триггер 4, после чего элемент И 12 закрывается. При этом измеритель становится нечувствительным ко всем импульсам помех, которые могут последовать за основным сигналом по входу Старт. Электрические сигналы верньерного -генератора 2 ударного

возбуждения через открытый элемент И 19 поступают на вход счетчика 11 и на первый вход элемента 3 совпадения, .на второй вход которого поступают импульсы генератора 1 образцовой частоты, имеющие период повторения TO .

Так как выходным сигналом с триггера 8 счетчик 11 удерживается в нулевом состоянии, то первый импульс верньерного генератора 2 не просчитывается в счетчике 11.

Триггер 8 управляется импульсами верньерного генератора 2, поступающими на вход этого триггера через инвертор 23. Так как триггер 8 переключается в момент фронта нарастания входного сигнала, то вследствие изменения полярности сигнала на выходе инвертора 23 переключение триггера 8 произойдет в момент заднего фронта

выходного импульса верньерного генератора 2.

Таким образом, переключение триггера 8 происходит позднее входного импульса Старт. При переключении триггера 8 на его выходе появляется сигнал 1, при котором снимается блокировка счетчиков 9.10 и 11 элемента 3 совпадения и триггера 7. Счетчик 11 считает импульсы верньерного генератора 2, начиная со второго. Так как счетчики 9, Ю и 11 удерживаются в нулевом состоянии в момен импульса Старт, то предотвращается регистрация в счетчиках 9, Ю и 11 импульсов помехи, которые могут возникнуть в момент импульса Старт. При совпадении во времени некоторого импульса верньерного генератора 9 ударного возбуждения и соответствующего импульса генератора 1 образцовой частоты, .срабатывает элемент 3 совпадения и на его выходе по является импульс, вызывающий переброс триггера 7. Этот же импульс проходит через открытый элемент И 16 и вызывает переброс триггера 5 в исходное состояние, при котором генератор 2 ударного возбуждения вь1ключа ется. Выходными сигналами триггера 7 закрывается элемент И 19 и открываются элементы И 18 и 20. К моменту закрытия элемента И 19 в счетчике 11 накапливается п, импульсов верньерного генератора 2 ударного возбуждения. При открывании элемента И 20 на вход счетчика 10 поступают импульсы.генератора 1 обра цовой частоты. Второй входной сигнал Стоп вновь переключает триггер 5- Выходной сигнал триггера 5, соответствующий второму входному сигналу, вызывает повторный запуск верньерного генератора 2 ударного возбуждения. Выходные импульсы верньерного генератора 2 ударного возбуждения проходят чере элемент И 18 на вход счетчика 9 и поступают на первый вход элемента 3 совпадения. При совпадении импульсов генераторов 1 и 2, элемент 3 совпадения срабатывает и на его выходе появляется второй сигнал, который пе реключает триггеры 5 и 7 в исходное состояние. При этом выключается верньерный генератор 2 ударного возбуждения, закрываются элементы И 18 и 2 И поступление импульсов на входы все счетчиков прекращается. К моменту закрытия элементов И -18 и 20 в счетчике 10 накапливается п« импульсов генератора 1 образцовой частоты, а в счетчике 9 nj импульсов верньерного генератора 2 ударного возбуждения. Измеряемый временной интервал между первым и вторым входными сигнала- . ми можно представить через временные отрезки tujM - д + tj - t Временные отрезки t , tg , t, могут быть выражены следующим образом через накопленчисла импульсов п, ng, L V ных в счетчиках 9, Ю и 11, и периоды повторения импульсов верньерного ге2 ударного возбуждения и нератора 1 образцовой частоты Т генератора t. (п, + Ij-L; to ПпТо; Число п увеличивается на 1,, так как счетчик 11 считывает импульсы эерньерного генератора 2, начиная со второго. Измеренный интервал времени можно представить следующей формулой tvAiM (Пч +1) -1е, +ПаТо -Пз Т niTo + (n, + 1-nj).T Из приведенной формулы видно, что погрешность измерителя зависит от нестабильности частоты верньерного генератора 2 ударного возбуждения. Для уменьшения погрешности измерения в измерителе задается режим самоконтроля, при котором проверяется общая работоспособность измерителя и определяется действительная величина периода Tfta верньерного генератора ударного возбуждения, что позволяет учесть ее при вычислении измеряемого интвервала времени. В режиме самоконтроля блок 21 управления выдает сигнал 1, который открывает элементы И 15 i 17 и через инвертор 22 закрывает элемент И 16. При этом импульсы генератора 1 образцовой частоты начинают поступать через открытый элемент И 17 на входы элементов И 12 и 13. Так как в исходном состоянии элемент И 12 открыт, то первый импульс генератора 1 образцовой час.тоты,прошедший через элемент И 17 так же. как при первом входном сигнале,проходит через элемент И t и перебрасывает триггер 5. запускающий верньерный генератор 2 ударного возбуждения . Срабатывает элемент 3 совпадения но выходной импульс элемента 3 совпадения не проходит на вход триггера 5 так как элементы И 15 и 16 закрыты. Элемент И 16 закрыт сигналом О снимаемым с выхода инвертора 22, а элемент И 15 сигналом О, снимаемым с выхода триггера 6. Таким образом, триггер 5 не сбрасывается в исходное состояние после первого срабатывания элемента .3 совпадения, поэтому верньерный генератор 2 ударного возбуждения продолжает выдавать импульсы на вход элемента 3 совпадения. При.первом срабатывании элемента 3 совпадения импульс с его выхода перебрасывает триггер 7 в состояние при котором открываются элементы И 18, 20, It и 13. При этом импульс генератора 1 образцовой частоты, следующий по времени за им пульсом совпадения, проходит через элементы И 13 и I и перебрасывает триггер 6. Сигнал с выхода триггера 6 открывает элемент И 15. Так как верньерный генератор 2 ударного возбуждения продолжает выдавать импульсы на вход элемента 3 совпадения, то через интервал времени t) вторично срабатывает элемент 3 совпадения, сигнал с его выхода проходит через открытый в этот, момент элемент И 15 и перебрасывает в исход ное состояние триггер 5, после чего верньерный генератор 2 ударного возбуждения выключается. В интервале tj( между двумя последовательными выходными импульсами элемента 3 совпадения в счетчиках 10 и 9 накапливаются соответственно П2Ц импульсов генератора- 1 образцовой частоты и nj импульсов верньерного генератора 2 ударного возбуждения . С учетом принципа нониусного преобразователя интервал времени t, может быть выражен следующим образом: IK T-N- Пп., То. п О - Tg - периоды частоты генератора 1 и верньерного генератора 2 ударного возбуждения; п, п число импульсов, зарегистрированное в счетчиках 10 и 9.. Из приведенной формулы (2) видно, что действительная величина периода Tgq верньерного генератора 2 ударного возбуждения может быть определена гт m riOv frt Тба TO - - т Ujv; nj, отсюда tubM -(п,.Пь)-То-(.-1)| U llil(1-п;.)ТоЧп,,-п.., .Таким образом исключается погрешность измерения из-за нестабильности частоты верньерного генератора ударного возбуждения. Формула изобретения Измеритель временных интервалов по авт.св. № 52685, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости измерителя, в него дополнительно введены после- довательнб соединенные инвертор и триггер, нулевой вход которого подключен к выходу Сброс блока управления и к нулевым входам всех основных триггеров, выход дополнительного триггера соединен с третьим входом элемента совпадения и с установочными входами счетчиков импульсов и первого основного триггера, а вход дополнительного инвертора подключен к выходу верньерного генератора ударного возбуждения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР tf 52685. кл. G 0 F 10/0, 1S75.