Цифровой измеритель отношения временных интервалов”

(51)М. Кл.2 ф 04 Р 10/О 8 заявки оеударствениый комите СССР ио делам изобретений и открытий(088. 8) публиковано 150 7,79, Вю Дата опубликования опи АвторзббретенияФ(71) Заявитель 54) ЦИФРОВОЙ ИЭИЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ ВРЕИЕЯЯЫХ ИНТЕРВАЛОВченный д по состацелью шение то на иэмвр ва. Для этого в.предлагаемое устройство введены блок дифференцирующих цепей, числои которых равно числу триггеров вычитающего счетчика, и дополнительный собирательный элемент, прйчем "второй выход иэмери теля временных интервалов соединен со вторым входом собирательного эле мента,. а выход последнего подключен к входу суммирующего счетчика, выходы триггеров младших разрядов суммирующего счетчика через блок дифференцирующнх цепей связаны с одними из входов клапанов, другие входы которых подключены к выходам триггеров вычитающего счетчика так, что если к тому или иному клапану подключен выходтриггера вычитающего счетчика, то к нему же через соответствующую дифференцирующую цепь подключен выход В -1+1 триггера суммирующего счетчика, а выходы клапанов через дополнительный собира 1. Изобретение относится к областицифровой измерительной техники иможет быть использовано как в качестве автономного прибора, так ив качестве устройства, встраиваЕмого в инФормационно-измерительныесистемы.,Известны цифровые измерителиотношения временных йнтервалов .1 Циспользующие метод делений двух .число-импульсных кодов. Известные,устройства сложны (в состав устрой-,ства входят четыре счетчика, одйииз которых реьерсивный) и имеют невысокое быстродействие, обусловленное тем, что отношение временныхинтервалов определяется после окон"чания,измерения второго временногоинтервала,20 Известен цифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий измеритель временных интервалов с вычитающим счетчиком на одном из своих выходов, суммирующий счетчик, клапаны и элемент задержки, связанный своим выходом с одним из входов собирательного элемента 123Известное устройство имеет срав-" нительно невысокую точность, ограни"-2апаэон измерения и сложУеизобретеийя является повности, расширение диапаэния, упрощение устройсттельный элемент соединен с входомэлемента задержки.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого цифрового измерителя,Устройство включает в себя измеритель 1 временных интервалов, вычитающий счетчик 2, клапаны 3, блок 4 дифференцирующих цепей, суммирующийсчетчик 5, собирательный элемент б,дополнительный собирательный элемент7 и элемент задержки 8.Входы клапанов 3 связаны с выходами триггеров вычитающего счетчика2 и триггерами младших разрядов сум"мирующего счетчика 5 так, что, еслик тому или иному клапану подключенвыходс триггера вычитающего счетчика 2, то к нему же через соответствующую дифференцирующую цепь блока4 подключен выход й+1 триггерасуммирующего счетчика 5, гдето -числодифференцирующих цепей блока,4 и число триггеров вычитающего счетчика 2.Устройство работает следующим об"р.азом,После запуска устройства произво-дится измерение известным способомпервого временного интервала Т 1, поданного на фВход 1 измерителя1 временных интервалов, Результатнамерения накапливается в вычитающем счетчике 2. При образцовой частоте о, выбранной для заполнения временного интервала, в вычитаюцемсчетчике 2 Фиксируется число ( ф,где /К = 7Уо (1)а К-А"- коэффициенты пересчета вычитающего счетчика 2 и триггеровмладших разрядов суммирующего счетчика 5, подключенных к блоку 4 (ечисло разрядов вычитающего счетчикаи упомянутых разрядов суммирующегосчетчика, А - основание системы счисления) .По окончании измерения временногоинтервала 7 начйнается измерениевторого временного интервала Т, поданного на Вход 2 измерителя 1временных интервалов. При этом совторого выхода последнего на входсобирательного элемента б поступаютимпульсы другой образцовой частотыУ, выбранной для заполнения второго временного интервала Т, .В процессе счета суммирующим ьсчетчиком 5 импульсов с выхода собирательного элемента б импульсы, образующиеся на выходах триггеров суммирующего счетчика 5, дифференцируютсяв блоке 4 и опрашивают клапаны 3,состояние которых определяется кодом числа /К-К, зафиксированного ввычитающем счетчике 2,Для простоты дальнейшего изложе ния допустим, что оба счетчика устройства выполнены двоичным с числомразрядов Р и емкостью Фп =8 каждый.Входы клапанов 3 связаны с выходамитриггеров вычитающего счетчика 2 и триггерами разрядов суммирующего рчетчика 5 так, что, если к тому илииному клапану подключен выходтриггера вычитающего счетчика 2, то к нему же через. соответствующую дифференцирующую цепь блока 4 подключен вы ход а-юЧ триггера суммирующего счетчика 5.Число, зафиксированное в вычитающем. счетчике 2, может быть представлено в следующем виде,И -и,=2" Ь+,+2 В 2 Вгде В( у Вд уе Вь сигналы р, соответствующие разрядам числа/Й - Ю .15 Если Ва 1, то с выхода старшего(я "го) триггера вычитающего счетчика 2 поступает разрешающий потенциална клапан, другой вход которого через соответствующую дифференцирую щущ цепь подключен к выходу младшего (первого) триггера суммирующегосчетчика 5. При,переходе этого триггера из нулевого в единичное состояние на выходе подключенной к вго 25 выходу дифференцирующей цепи образуется импульс, который проходит навыход клапана, подключенного к выходу старшего триггера выЧитающегосчетчика 5, Следовательно, на выходе ЗО .этого клапана будут появляться импульсы с частотой/2, где.частота импульсов на входе суммирую-,щего счетчика 5. При В,: 1 на выходедругого клапана будут появлятьсяимпульсы с частотойф , при В1на выходе следующего клапана будутпоявляться импульсы с частотой Д/ги тд. Импульсы с выходов клапана 3 суммируются собирательнымэлементом 7 так, что на выходе последнего образуется последовательностьимпульсов, средняя частота которыхравна:1(2)Импульсы с выхода собирательногоэлемента 7 через элемент задержки 8 поступают на вход собирательного элемента б и сумьяруются с импульсами частотой, поступающими на другой вход собирательного элемента б, т.е.частота Хк на входе суммирующего счетчика 5 равна".С учетом (2) получаем к к и, 03,:юК 63 уПодставляя в последнее выражение 5 значение для А из (1), получаем, что частотаобратно пропорциональ" на значению временного интервала Т- т, (з)110За время Т на вход суммирующего счетчика 5 поступит У,=Тгимпульсов и, следовательно, результатом измерения снимаемого с выходов суммирующего счетчика 5 будет числоо 2 Ъ20 пропорциональное отношению временных интервалов: Ьго триггера суммирующего счетчика. Первый переход этого триггера из нулевого в единичное состояние произойдет через 8 импульсов частотыили через время 8/Фо и 8/10:80 мкс. На выходе клапана появляется импульс, который переводит сушерующий счетчик в положение, соответствующее девяти единицам счета.Следовательно, следующий переход четвертого триггера произойдет не через десять, а через девять импульсов частоты, т.в. через 90 мкс, При этом на входе суммирующего счетчика вновь образуется дополнительныйф импульс.За время Та на вход суммирующего счетчика поступит М 1 ст 290 нкс = - = 1003 Юца 10импульсов, образующихся на выходе разблокированного клапана.Всего на вход суммирующего счетчика поступит, охгде 0=Кп- коэФФициент пропор"циональности.Для снижения погрешности дискретности результата измерения емкостьсуммирующего счетчика может бытьвыбрана больше емкости йщвычитающвго счетчика, При этом к блоку диФ"Ференцирующих цепей подключаютсятолько младшие разряды суммирующв- З 5го счетчика, образующие его частьемкостью, равной Ящ,Поясним работу устройства на конк-.ретном примере. Дня простоты расче-тов (коэфФициент С кратен десяти), 40примем, что вычитающий счетчик содержит три декады (12 триггеров),работающие в коде 5-2-2-1, а суммирующий - четыре декады, работающиев коде 8-.4-2-1. Имеем Вай, 45Пусть Т 1 90 мс, Т =- 9 мс,т 10 кГц,100 кГц.При измерении интервала Т 1 навход вычитающего счетчика поступает50 импульсов и в нем Фиксируется число Мп,-К 1= 100, т.е. разрешающий потенцйал поступает а выхода девятого 55 триггера. суммирующего счетчика и разблокирУет соответствующий клапан.За интервал Т 2 на вход суммирующего счетчика поступит 60"2,= Ъ 1 щ=ц 10 0 =900импульсов частоты 1На вход разблокйрованного клапана поступают импульсы с четвертоеимпульсов. Полученное число пропорционально отношвнию временных интервалов, равномуТ /Т = 9 мс/90 мс = 0,1, Такой же результат получим, воспользуясь Формулой (4) Формула изобретения циФровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий измеритель временных интервалов с вычитающим счетчиком на одном из своих выходов, суммирующий счетчик, клапаны и элемент задержки, связанный своим выходом с одним из входов собирательного элемента, о т л и ч а ющ и й с я твм, что, с целью повышения точности, расширения диапазона измерения, упрощения устройства, внего введены блок диФФервнцирующих цепей, число п которых равно числу триггеров вычитающего счетчика, дополнительный собирательный. элемент, причем второй выход измерителя временных интервалов соединен со вторым входом собирательного элемента, а выход последнего подключен к входУ суммирующего счетчика, выходы триггеров младших разрядов суммирующего счетчика через блок дифФеренцирующих цепей связаны с одними из входов клапанов, другие входы которых под- ключены к выхЬдам триггеров вычитаю. щего счетчика так, что если к тому,673974 нлн иному клапану подключен выход Втриггера вычитающего счетчика, то кнему же через соответствующую дифференцирующую цепь подключен выходв+1 триггера суммирующего счетчика, а выходы клапанов через дополнительный собирательный элемент соеди"нены с входом элемента задержки. овинск Составитель ВИитряевТехред С. Мигай. К ре дпи своемитета СССкрытийя наб., д,тираж 501 П И государственного к елам изобретений и о Москва, 3-35, Раущск 13035,ент, г.ужгород,Проектная филиал ППП Редактор Л.БиберЗаказ 4072/43ЦИИИ Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Простой способ нахождения вцифровой форме отношения временныхинтервалов. Журнал Приборы и системы управления 1, 1969, 9 6.52. Авторское свидетельство СССР9 523384, кл. 8 04 10/04, 1975.