Цифровой хронометр

. л 0 П И СА Н И Е (111 600507ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 25) М, Кл.- б 04 С 3/00 Государственный комитет Совета Нинистров СССР ло делам изобретений 5) УДК 681.11(088.8и открытий(71) Заявитсл арьковскии институт радиоэлектрони) ЦИФРОВОЙ ХРОНОМЕТ Цифровои хронометр предназначен для измерения среднего значения временных интервалов и может быть использован в информационно-измерительной технике,Известны хронометры, содержащие формирующие блоки, блоки сравнения, блок отображения и генератор тактовой частоты 1.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является хронометр, содержащий последовательно соединенные генератор стандартной частоты, формирователь импульсов стандартной частоты, ключ, вход которого подключен к триггеру с раздельным входом и счетчик 2).Такой хронометр имеет низкую точность.Цель изобретения - повышение точности измерения,Это достигается тем, что в предлагаемый цифровой хронометр введены параллельно включенные каналы измерения, каждый из которых состоит из ключа, линии задержки и счетчика, схема сравнения, содержащая логические элементы И, логические элементы ИЛИ и реверсивный счетчик, причем входы линий задержки подключены к единичному выходу триггера с раздельным входом, а выходы их подключены к ключам каналов измерения. Входы этих ключей соединены с выходом формирователя импульсов стандартной частоты, а выходы подключены к счетчикам каналов измерения. Первые два триггера счетчика и триггеры счетчиков каналов измерения подключены к схеме сравнения, выходы которой через элементы ИЛИ подключены к 5 суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, выход счетчика подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика.На фиг. 1 показана структурная схема 10 предлагаемого цифрового хронометра; нафиг. 2,а - яс приведены временные диаграммы работы цифрового хронометра.Цифровой хронометр содержит триггер 1 сраздельным входом, генератор 2 стандартной 15 частоты, формировательимпульсов стандартной частоты, ключ 4, счетчик 5 импульсов, линии 6, , 6 задержки, ключи 7 ь , 7, счетчики 8, , 8, электронный коммутатор (на чертеже не показан), схему 9 сравне ния, логические элементы ИЛИ 10 и 11, реверсивный счетчик 12. Измеряемый временной интервал задаетсястарт-импульсом и стоп-импульсом на входе 25 триггера 1 с раздельным входом, С выходагенератора 2 стандартной частоты поступает напряжение некоторой стандартной частоты 10 на вход формирователяимпульсов стандартной частоты. С выхода формирователяЗз последовательность импульсов с периодомпо1вторения Т,= - (фиг. 2,а) поступает науовход ключа 4. Старт-импульсом триггер 1 с раздельным входом опрокидывается в 1 (фиг. 2,6), что приводит к открыванию ключа 4, и импульсы стандартной частоты в течение измеряемого временного интервала подсчитываются счетчиком 5 (фиг. 2,в).С единичного выхода триггера 1 с раздельным входом импульс, соответствующий измеряемому временному интервалу, поступает также на линии задержки 6 ь , 6 с временами задержки т, т (фиг. 2,г,е) и далее на ключи 7 7, под воздействием чего они открываются. На вторые входы ключей лоступает также последовательность импульсов с выхода формирователя 3, которые подсчитываются в течение измеряемого временного интервала дополнительными счетчиками 8 ь , 8(фиг. 2, д,ж), Стоп-импульс возвращает триггер 1 в первоначальное состояние, что приводит к закрыванию ключей 4, 7 ь , 7,. На этом цикл измерения заканчивается. Следует отметить, что времена задержки ть , тмогут быть неизвестными.Таким образом, для повышения точности измерения производятся многократные измерения с последующим усреднением результата, Просуммировав значения измеряемого временного интервала 1 , 1 полученные на выходе каналов и, разделив сумму на и (и - количество каналов), получаем усредненное значение измеряемого временного интервала: где 1 - усредненное значение измеряемоговременного интервала.В предлагаемом устройстве время измерения увеличивается всего лишь на наибольшее время задержки соответствующей линии задержки 6;, где =1 и.Очевидно, что неточность изготовления линий задержки не влияет на точность измерения. Наоборот, случайный разброс параметров линий обеспечивает случайный характер появления старт-импульсов в интервале Т,.Предположим, что число импульсов, подсчитанное счетчиком 5 за измеряемый временной интервал, равно А. Тогда можно сказать, что показания дополнительных счетчиков 8 ь , 8, отличаются от показаний счетчика 5 на единицу, т. е, равны А., - 1 или А,+1. В качестве счетчиков 8 ь , 8 тогда можно использовать два последовательно соединенных триггера со счетными входами 13 ь , 13 и 14 ь , 14. При этом запоминается не все число, а два младших его разряда.Анализ состояния триггеров 13 ь , 13 и 14 14 счетчиков 8 8 и триггеров 15 и 16 счетчика 5, являющихся младшими разрядами двоичного числа, производится блоком сравнения 9 после окончания счета в основном и дополнительных счетчиках. Для4этого используют набор логических элементов И 17 - 20, соединенных с элементом ИЛИ 1 О и набор логических элементов И 21 - 24, соединенных с элементом ИЛИ 11,Входы элементов 7 - 20 соединены с выходами триггеров 13 - 16 таким образом, что при двоичном коде триггеров 15 и 16, большем двоичного кода триггеров 13 ь , 13 и 14 , 14, на выходе схемы ИЛИ 10 образуется единица, поступающая на вычитающий вход реверсивного счетчика 12, а при обратном отношении кодов - единица образуется на выходе схемы ИЛИ 11, соединенной с суммирующим входом счетчика 12. При переписи содержимого счетчика 5 в счетчик 12 производится последовательный опрос триггеров счетчика 12, Со счетчика 5 импульсы поступают соответственно на вход (Й+)-го и т. д. триггеров счетчика 12, где й - степень двойки, т. е. и = 2", таким образом, в счстчик 12 заносится результат умножения содержимого счетчика 5 на и.После осуществления суммирования реверсивным счетчиком 12 результат можно прочитать следующим образом: состояние триггера счетчика 12, начиная с (1+1)-го, будут соответствовать целой части полученной суммы, причем состояние (1+1)-го триггера соответствует младшему разряду целой части двоичного числа, Состояние триггеров 1, , й счетчика 12 соответствует старшим разрядам дробной части полученной суммы, т, е. осуществлено деление на и.В результате проведенных операций получено усредненное значение измеряемого временного интервала 1, Использование параллельно включенных каналов измерения выгодно отличает предлагаемый цифровой хронометр от известного, так как уменьшается погрешность получаемого результата при незначительном увеличении времени измерения. Кроме того, благодаря тому, что предлагаемый хронометр в качестве дополнительных счетчиков содержит по два триггера со счетными входами вместо набора триггеров по числу разрядов, соответствующих необходимому двоичному числу, снижается его себестоимостьь. 50 55 60 65 5 10 15 20 25 зо 35 4 О 45 Формула изобретенияЦифровой хронометр, содержащий последовательно соединенные генератор стандартной частоты, формирователь импульсов стандартной частоты, ключ, вход которого подключен к триггеру с раздельным входом, счетчик, отл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены параллельно включенные каналы измерения, каждый из которых состоитиз,ключа, линии задержки и счетчика, схема сравнения, содержащая логические элементы И, логические элементы ИЛИ и реверсивный счетчик, причем входы линий задержки подключены к единичному выходу триггера с раздельнымвходом, а выходы пх подключены к ключам каналов измерения, входы этих ключей соединены с выходом формирователя импульсов стандартной частоты, а выходы подключены к счетчикам каналов измерения, первые два триггера счстчика и триггеры счетчиков каналов измерения подключены к схеме сравнения, выходы которой через элементы ИЛИ подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, выход счетчика подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 5 1. Подунаев Г. А., Осминин А. А., Повышение точности двухканальных схем электронно-цифровых измерений интервалов времени, Измерительная техника, Мо 4, с. 52 - 54.2, Шляндпн В. М. Цифровые электроизме рительные приборы. М., Энергия, 1972.600507 Осочнико едакто каз 1475/5 Тираж 544итета Совета Министроетений и открытий, Раушская наб., д. 4/5 одписно оставитель А. Ивановхред И. Михайлова Изд, Юо 365Государственного ко по делам изоб113035, Москва, Жпография, пр, Сапунова,рректоры: Н. федоров и Л. Котов