Устройство для дискретного измерения интервалов времени

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциапнстнческикРеспублик и 911452(51). Кл. С 04 Р 7/00 Ркударстеанный квинтет СССР вф делам нзабретеннй н открытий1 РьаХ ч Зая интел РОЙСТВО ДЛЯ ДИО(РЕТНОГО ИЗМЕРЕНИ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в приборах для дискретного измерения интервалов вре. мени, принцип работы которых основан на нониусном методе.Известно устройство для измерения временных интервалов, содержащее нониусный и эталонный генераторы, счетчик грубого и. точного отсчетов,то два элемента И и триггер 1 1 .. 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, счетчик грубого отсчета, последовательноподключенные 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 третийэлемент И, выход которого соединенсо вторым входом первого элемента ИЛИ, первый вход устройства подключен к первым входам первого триггера и эталонного генератора, второйвход которого соединен с первымвходом нониусного генератора и свыходом блока выделения импульсапоследнего совпадения, первый входкоторого подключен к первому входувторого триггера и к выходу второгоэлемента И, второй вход которогосоединен со вторым входом первогоэлемента И, второй вход первоготриггера подключен ко второму входу1452 4 25 Зб 35 40 45 56 55 3 91 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. 1(роме того, в этом устройстве выход эталонного генератора соединен со вторыми вхо- дами 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 импульсов и повышает точность измерения интервалов времени, Определение количества импульсов нониусного генератора до полного совпадения их с импульсом эталонного генератора происходит следующим образом. Импульсы нониусного генератора поступают на вход счетчика точного отсчета до первого совпадения их 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 6 Т (величина Т равна разности периодов эталонного и нониусного генераторов), второго - в интервале 2 ДТ, третьего - в интервале 3 ДТ и,возрастает до значения длительности импульса нониусного генератора (длительности импульсов эталонного и нониусного генераторов предполагаются равными), далее происходит уменьшение длительности, предпоследнее - в интервале 2 ЬТ, последнее - в интервале 6 Т. Для определения количества импульсов до полного совпадения с импульсом эталонного генератора количество совпадений делится на два. Однако длительность импульса первого совпадения может находиться в пределах от ЬТ до длительности импульса нониусного генератора (при совпадении импульсов эталонного и первого импульса нониусного генераторов) и это устройство не может дать увеличения точности измерения интервалов време-, ни при этом2.Недостаток этого устройства снижение точнос 1," измерения интервалов времени при совпадении импульсов эталонного и первого импульса нониусного генераторов, так как момент этого совпадения в интервале времени, равном длительности импульса нониусного генератора, являетсянеопределенным, и совпадение можетбыть первым и последним одновременно,Цель изобретения - повышение точности измерения временных интервалов.Указанная цель достигается тем,что в устройство для дискретного измерения интервалов времени, содержащее эталонный генератор, блок выделе-. ния импульса последнего совпадения,счетчик грубого отсчета, последовательно подключенные первый триггери первый элемент И, последовательно соединенные нониусный генератор,второй элемент И, блок деления надва, первый элемент ИЛИ и счетчик точного отсчета, последовательно подключенные второй триггер и третий элемент И, выход которого соединен совторым входом первого элемента ИЛИ,первый вход устройства подключен кпервым входам первого триггера иэталонного генератора, второй входкоторого соединен с первым входомнониусного генератора и с выходомблока выделения импульса последнегосовпадения; первый вход которогоподключен к первому входу второготриггера и к выходу второго элемента И, второй вход которого соединенсо вторым входом первого элемента И,второй вход первого триггера подключен ко второму входу устройства ико второму входу нониусного генератора, выход которого соединен совторым входом третьего элемента И,второй вход блока выделения импульса последнего совпадения подключенк группе входов счетчика точногоотсчета, введены блок выделенияимпульса первого совпадения, второйэлемент ИЛИ, .последовательно соединенные первый элемент задержки,четвертый элемент И, третий элемейт ИЛИи последовательно подключенные второй элемент задержки и коммутатор,.выход которого соединен со вторымвходом первого элемента И, выход5 91145которого подключен ко входу первогоэлемента задержки, первый выход блока выделения импульса первого совпадения соединен со вторым входомчетвертого элемента И и со вторымвходом коммутатора, третий входкоторого подключен к выходу эталонного генератора и ко входу второгоэлемента задержки, выход второгоэлемента И соединен с первым входом 1 облока выд ,ения импульса первогосовпадени. 1 торой вход которогоподключен . ыходу нониусного генератора, второй :ход которого соединен с первым входом второго элемен- . 15та ИЛИ, выход которого подключен ко .второму входу второго триггера, второйвход второго элемента ИЛИ соединенсо вторым входом блока выделенияимпульса последнего совпадения исо вторым выходом блока выделенияимпульса первого .совпадения, выходсчетчика точного отсчета подключенко второму входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен со д 5счетчиком грубого отсчета.На чертеже представлена блок-схема устройства для дискретного измерения интервалов времени.Устройство для дискретного измерения интервалов времени содержитэталонный генератор 1, первый триггер 2, первый элемент И 3, коммутатор 4, первый элемент 5 задержки,второй элемент И 6, второй элемент 7задержки, третий элемент И 8, первый элемент ИЛИ 9, счетчик 10 грубого отсчета, нониусный генератор11, второй элемент ИЛИ 12, второйтриггер 13, блок 14 выделения импульса первого совпадения, четвертыйэлемент И 15, третий элемент ИЛИ 16,блок 17 выделения импульса последнего "совтйдейия, блок 18 деления на два.и счетчик 19 точного отсчета. Первыйвход устройства для дискретного измерения интервалов времени соединенс клеммой "Старт", второй вход устройства - с клеммой "Стоп".Устройство для дискретного изме 50рения интервалов времени работаетследующим образом,В исходном состоянии эталонный .генератор 1 и нониусный генератор11 выключены. С выхода первого триггера 2 подается сигнал Запрет на11 55первый элемент У 3. Четвертый элемент И 15 разрешен потенциалом спервого выхода блока 14 выделения 2, ьимпульса первого совпадения, акоммутатор 4 установлен так, чтовыход эталонного генератора 1 под"ключен непосредственно к входам певаго и второго элементов И 3 и И 6.С выхода второго триггера 13 подается сигнал "Запрет" на третий элемент И 8 второй (импульсный) входкоторого 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 которогопоступает разрещение на первый элемент И 3. Импульсы с выхода эталонного генератора 1 поступают черезкоммутатор 4, первый элемент И 3,первый элемент 5 задержки, четвертыйэлемент И 15 и третий элемент ИЛИ 16на вход счетчйка 10 грубого отсчета.При появлении импульса на клемме"Стоп" (второй вход устройства)включается нониусный генератор 11, спервого триггера 2 поступает "Запрет" на первый элемент К 3, а совторого триггера 13 выдается разрешение, на третий элемент И 8, Присовпадении п-ого импульса эталонногогенератора 1 и первого импульса нониусного генератора 11 на входахвторого элемента И 6 с его выхода поступает импульс на первый вход блока 14 выделения импульса первогосовпадения, блока 17 выделения импульса последнего совпаДения и навход второго триггера 13, с которогопоступает "Запрет" на третий элемент И 8. Блок 14 срабатывает только в.случае совпадения импульсаэталонного 1 и первого импульса нониусного 11 генераторов и формируетпотенциальный и импульсный сигналыпо этому совпадению. Первый (потенциальный) выход блока 14 запрещаетчетвертый элемент И 15, который непропускает й-ый импульс с эталонногогенератора 1, через коммутатор 4,первый элемент И 3, первый элемент 5 задержки на счетчик 10 грубого отсчета и переключает коммутатор4, который подключает выход эталонного генератора 1 через второй элемент 7 на входы первого и второгоэлементов И 3 и И 6, для разнесенияпо времени импульсов с эталонного 1и нониусного генераторов на входах8 ти измерения за счет неопределенности совпадения и-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 У, блок деления на два, пер-. вый элемент ИЛИ и счетчик точного отсчета, последовательно подключенные второй триггер и третий элемент И, выход которого соединен со вторым входомпервого 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, о т л и ч а ю щ е е с я 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,чет-, вертый элемент И, третий элемент ИЛИ и последовательно подключенные второй элемент задержки и коммутатор, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, выход 7 911452второго элемента И б. Одновременноимпульсный выход блока 14 устанавливает число "Дискрет" измерения Д,Т == Т - ТИ, укладывающихся на интервале, равном времени срабатывания второго элемента 7 задержки,где Т - период следования импульсовэталонного генератораТ - период следования импульсовнониусного генератора 11; 1 Оустанавливает блок 17 в исходноесостояние и переключает через второйэлемент ИЛИ 12 второй триггер 13, скоторого подается вновь разрешение натретий элемент И 8, через него импуль- юсы с нониусного генератора 11 поступают на первый элемент ИЛИ 9 и далее - на вход счетчика 19 точногоотсчета.Через некоторое время происходит совпадение импульсов нониусного1 и эталонного 1 генераторов навтором элементе И б (причем ТИ с Т),через второй триггер 13 выдаетсязапрет прохождения импульсов с но- гзниусного генератора 11 на счетчик 19точного отсчета. С выхода второгоэлемента И 6 (при совпадении импульсов) на первых входах блоков4 и 17 триггера 13 и на входе бло- зока 18 деления на два появляетсяимпульс, с выхода блока деления надва 18 каждый второй импульс черезпервый элемент ИЛИ 9 поступает насчетчик 19 точного отсчета. При переполнении этого счетчика импульс свыхода счетчика 19 точного отсчетапоступает через третий элемент ИЛИ 16на вход счетчика 1 О грубого отсчета.После того, как импульсы эталонного 4 О1 и нониусного 11 генераторов последний раз совпадают на входахвторого элемента И 6 и расходятся вблоке 17 выделяется импульс последнего совпадения и подается на вход 15выключения эталонного 1 и нониусного11 генераторов.Таким образом, в счетчике точного отсчета 19 фиксируется не число"Дискрет" с учетом части длительностиимпульсов нониусного генератора .1150от первого его совпадения с импульсом эталонного генератора 1 до пе".реднего фронта импульса нониусногогенератора 11, а число "Дискрет"с учетом всей длительности импульсас погрешностью Т (причем Ь,ТТ - Т 1,), следовательно, исключается возможность снижения точнос91 оставитель И. Пластини ехред М.Гергель, К Редактор И,. Ковальчук ектор С. Шекм подписноеного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. М 5 аказ 1122 Тираж 42 НИИПИ Государств по делам изобр 35, Москва, ВФилиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектн которого подключен ко входу первогоэлемента задержки, первый выход блока выделения импульса первого совпадения соединен со вторым входомчетвертого элемента И и со вторымвходом коммутатора, третий входкоторого подключен к выходу эталонноГо генератора и ко входу второгоэлемента задержки, выход второго элемента И соединен с первым входом блока выделения импульса первого совпадения, второй вход которого подключен к выходу нониусного генератора, второй вход которого соединенс первым входом второго элемента ИЛИ,выход которого подключен ко второмувходу второго триггера, второй .вход 1452 10второго элемента ИЛИ соединен совторым входом блока выделения импульса последнего совпадения и со вторымвыходом блока выделения импульсаь первого совпадения; выход счетчикаточного отсчета подключен ко второмувходу третьего элемента ИЛИ, выходкоторого соединен сЬ счетчиком грубого отсчета.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Цифровые электроизмерительныеприборы, Под ред, В.И. Иляндина.М.,"Энергия", 1972 г., с 9915 2. Авторское свидетельство СССРФ 460525, кл. б 04 Р 7/00, 1973(прототип).