Устройство для измерения временного интервала

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛ ИСТИ ЧЕСКИЕСПУБЛИК 1 1 8(19) 51)5 О 04 Р 10/О БРЕТ ИЕ ИЗОСВИДЕТЕЛ ЬСТВУ ОПИ И СКО Я ВРЕ измерительльзовано для ала, Устройо интервала сов (1), 1 ВЯ 2 элемента (5), 1 счетчик , 1-+10-+9;0 - 9; 4 -+ 5. аучно-исследовалогии и организалейво СССР4, 1990,льс 10/(л ( ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Самарский филиалтельского института технции производства двигат(56) Авторское свидетейв 1741559, кл, 6 04 Р Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматике, вычислительной технике и приборостроении.. Цель изобретения - упрощение устройства эа счет сокращения объема оборудования.На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для измерения временного интервала; на фиг,2-5 - временные диаграммы работы устройства.Устройство для измерения временного интервала содержит генератор 1 импульсов, ЙЯ-триггер 2, 0-триггеры 3, 4, элемент 5 ИЛИ, счетный триггер 6, элемент 7 ИЛИ, 0-триггер 8, счетчик 9 и элемент 10 И.Прямой выход генератора 1 подключен к С-входу триггера 3 и к.первому входу элемента 10, а инверсный выход к С-входам триггеров 4, 8. Я-вход триггера 2 подключен к шине 11 "Старт", а В-выход - к шине 12 "Стоп", Выход триггера 2 подключен к 0- входам триггеров 3, 4, Входы элемента 5 подключены соответственно к инверсному выходу триггера 4 и к прямому выходу триг(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕМЕННОГО ИНТЕРВАЛА(57) Изобретение относится кной технике и может быть испоизмерения временного интервство для измерения временносодержит: 1 генератор импультриггер (2), 3 Д-триггера (3,4,8ИЛИ (7,5), 1 счетный триггеримпульсов (9), 1 элемент И (101 -э 3 - 5 -э 6 -+ 7; 2 -+ 4 -+ 8 -+ 1 гера 3, а выход подключен к С-входу триггера 6 и к первому входу элемента 7, выход которого подключен к В-входу триггера 4, выход О-триггера 8 подключен к второму входу элемента 10, а О-вход- к выходу триггера 4, Выход элемента 10 подключен к счетному входу счетчика 9, вход обнуления . которого подключен к шине 13 "Сброс" и к Я-входу триггера 6, Выходная шина 14 целой части результата измерения подключена к информационным выходам счетчика 9, а шина 15 дробной части результата измерения - к прямему выходу триггера 6 и к второму входу элемента 7.Устройство работает следующим образом.Генератор 1 формирует на своих выходах прямую и инверсную импульсные последовательности типа меандр с периодом х. Триггер 2 находится в состоянии "0", обеспечивая "0" на 0-входах триггеров 3, 4, которые под воздействием на их С-входы импульсной последовательности также установятся в "0", который поступает на 0-вход триггера 8, Поскольку на С-вход триггера 8(6) также поступает импульсная последовательность, то он также установится в "0", закрывая элемент 10 для импульсов генератора 1. Перед измерением импульсом по шине 13 счетчик 9 обнулится, а триггер 6 по Я-входу установится в "1",В момент измеряемого интервала Тх на шину 12 поступает старт-импульс, устанавливая триггер 2 в "1", а в момент окончания Тх на шину 11 поступает стоп-импульс, возвращая триггер 2 в исходное состояние. Таким образом, на прямом выходе триггера 2 формируется строб-импульс, длительность которого равна длительности Тх Случай, когда начало и конец строб-импульса приходятся на нулевые состояния прямой импульсной последовательности, иллюстрируется временными диаграммами фиг.2. Начало строб-импульса находится в области с 1-12, а окончание - в области 1 мв. Легко вычислить, что максимальная и минимальная длительности строб-импульса, выраженные через период составляет Рассмотрим формирование результата измерения,С началом строб-импульса на Р-входах триггеров 3, 4 установится "1" и в момент 12 под воздействием перепада О/1 прямой импульсной последовательности триггер 3 установится в "1" по С-входу. Триггер 4 установится в "1" в момент 1 з в результате воздействия на его С-вход перепада О/1 инверсной импульсной последовательности, С момента 1 з на О-вход триггера 8 поступает с прямого выхода триггера.4 потенциал "1". Поэтому в момент В триггер 8 аналогично триггеру 4 устанавливается в "1", открывая элемент 10 для импульсов. Относительно прямой импульсной последовательности триггеры 4,8 по С-входу срабатывает от перепада 1/О, По окончании строб-импульса на О-входах триггера 3, 4 установится "0", и в момент 16 триггер 3, а в момент 1 д триггер 4, возвратятся в исходное состояние, В интервале 1 в,.лд на обоих входах элемента ИЛИ 5 потенциал "0" и на его выходе формируется отрицательный импульс, под воздействием которого триггер 6 опрокинется, устанавливаясь в нулевое состояние, Поскольку с момента 1 д на О-входе триггера 8-"0". то он в момент О 1 возвращается в нулевое состояние, закрывая элемент 10, Как видно из эпюры 8, на вход счетчика 9 поступит четыре счетных импульса. Поскольку на шину 15 дробной части результата измерения поступит "0", торезультат измерения составит й 4=4 т (2) 5На основании (1) и (2) погрешность измерения Дсоставит Д =4 г,5 г=0,5 т10 Д= 4 45 т: 05 уД 0,5 т (3) На фиг.З иллюстрируется случай, когда начало строб-импульса приходится на нулевое состояние прямой импульсной последовательности (интервал 11 л 2(, а конец - на единичное состояние этой импульсной последовательности (интервал 16,0). максимальное и минимальное значения измеряемого интервала, очевидно. составят: Аналогично предыдущему случаю, в момент т 2 триггер 3, а в момент сз триггер 4 установятся в "1", в момент Ь в "1" установится триггер 8, открывая элемент 10 для прямой импульсной последовательности.После окончания строб-импульса первым в "0" установится триггер 4 в момент 1 т, а в момент тв в "0" установится триггер 3, Как видно из эпюр на выходе элемента 5 логическое состояние (логическая "1") не изменя ется за время измерения, и триггер 6 за этовремя также не изменяет своего исходного состояния. С момента 17 на О-входе триггера 8- "0", и он в момент 1 д возвращается в исходное состояние, закрывая элемент 10., Как видно из эпюры, на выходе элемента 10 сформировалось три счетных импульса. Поскольку на шину 15 поступает "1", то результат измерения составит йц=З т+ 0,5 т = 3,5 т (5) На основании (4) и (5) погрешность измерения составит На фиг,4 представлен случай, когда начало строб-импульса приходится на единичное состояние (интервал 12,.лз), а окончание - на нулевое состояние(интервал тт" лз) и рямой импульсной последовательности, Здесь(10) максимальное и минимальное значение измеряемого интервала составят: Как видно из эпюр с началом строб-импульса в единичное состояние установится триггер 4 в момент 1 з. а триггер 3 - в момент т 4. А интервале сз.,л 4 на выходе элемента 5 10 формируется "отрицательный" импульс длительностью х /2, перепад О/1 которого опрокинет по С-входу триггер 6 в момент 1, т.е, установит в "0", Триггер 8 установится в "1" в момент тч, открывая элемент 10, 15По окончании строб-импульса триггер 3 в момент 1 в по С-входу установится в "0", На выходе элемента 5 ИЛИ установится "0". На выходе элемента 7 также установится "0", который установит по й-входу в "0" триггер 20 4, При этом на выходе элемента 5 вновь установится "1", т.е. на выходе элемента 5 формируется короткий отрицательный импульс, длительность т ь которого равна сумме задержек элемента 7, триггера 4 и собственно 25 элемента 5, Минимальная длительность импульса, от которого надежно срабатывают элементы(логические элементы, триггеры, счетчики и т.п.) данной серии (например серии 155), должно быть не менее тз логиче ского элемента И или ИЛИ. В данном случае имеем длительность г, в несколько раз более тз, тем более, если учесть, что О-триггер имеет задержку 2 т з 3 т з. Это значит, что от этого импульса произойдет надежное сраба тывание по С-входу триггера 6, который вновь установится в "1". Поскольку к моменту Ь на О-входе триггера 8 "0", то он в этот момент установится в "0" закрывая элемент 10,Квк видно из эпюры, на выходе элемен та 10 формируется три счетных импульса, и с учетом единичного состояния триггера 6 результат измерения составит йо=37+ 0,5 т=3,5 т (8) 45 На основании (7) и (8) погрешность измерения составит 1 Ь 0,5 т; (9) На фиг.5 начало и окончание строб-импульса приходятся на единичное состояние прямой импульсной последовательности55 Здесь, как и в предыдущем случае, в интервале тз.,л на выходе элемента 5 формируется импульс, так как сначала (в момент тз) в "1" установится триггер 4, а затем (в момент м) - триггер 3, В момент 1 д триггер 6 установится в "0", Элемент 10 триггером 8 открывается в момент 1 з. По окончании строб-импульса в исходное состояние сначала возвращается триггер 4 (момент 17), а затем - триггер 3 (момент 1 в), и триггер 6 до конца измерения остается в нулевом состоянии. В момент 1 э триггер 9 также возвращается в исходное состояние.Как видно из эпюры, на выходе элемента 10 сформируется три счетных импульса, и результат измерения составит На основании (1) и (11) погрешность измерения составит Погрешность измерения не превышает 0,5 х и в тех случаях, когда начало или конец строб-импульса совпадают (почти совпадают) с моментами изменения логического состояния импульсной последовательности генератора 1,Пусть начало строб-импульса приходится на момент т 2, а окончание - на момент 1 т, При этом длительность изменяемого интервала составит В момент 1 г срабатывание триггера 3 имеет вероятностный характер. т.е. срабатывание триггера 3 в момент т не предсказуемо.В момент О вероятностный характер имеет срабатывание триггера 4.Если триггер 3 срабатывает в момент 12, а триггер 4 в момент у не успевает сработать, то устройство работает в соответствии с эпюрами фиг.2 и результат измерения Если триггер 4 успевает сработать в момент 17, то устройство работает в соответствии. с фиг,З. Результат измерения в этом случае Если в момент 12 триггер 3. а в моменттт - триггер 4, не успевают сработать, то(15) й 3,5 г Фиг 1 результат измерения формируется в соответствии с фиг,4 Если триггер 3 в момент 2 не сработал, а триггер 4 в момент 1 т успевает сработать, то устройство работает согласно эпюрам фиг,5 и результат измерения составит й,и= Зг (16) Сравнивая измеренные значения (13), (14), (15), (16) в действительными значениями (12), видим что погрешность измерения не превышает й 0,5 х .Таким образом предлагаемое устройство обеспечивает точность измерения такую же, как и устройство прототип, при этом имеет меньший обьем оборудования - исключается один элемент И,Формула изобретения Устройство для измерения временного интервала, содержащее генератор импульсов, ВЯ-триггер, три О-триггера, два элемента ИЛИ, элемент И, счетный триггер, счетчик импульсов, причем прямой выход генератора соединен с первым входом элемента И и тактовым входом первого О-триггера, а инверсный выход - с тактовыми входами второго и третьего О-триггеров, прямой выход последнего из которых соединен с вторым входом элемента И, выход которого подклю чен к счетному входу счетчика импульсов,информационные выходы которого являются выходами целой части результата измерения и подключены к выходной шине устройства, а вход обнуления соединен с 10 входом "Сброс" устройства и Я-входом счетного триггера, прямой выход которого является выходом дробной части результата измерения и подключен к выходной шине устройства и к первому входу первого эле мента ИЛИ, а тактовый вход счетного триггера подключен к. второму входу первого элемента ИЛИ и к выходу второго элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к инверсному выходу второго О-триггера, а 20 второй вход - к прямому выходу первогоО-триггера, О-вход которого подключен к О-входу второго О-триггера и к прямому выходу ВЯ-триггера, 3- и В-входы которого соединены с шиной "Старт" и "Стоп" соот ветственно,отлича ющеес я тем,что,с целью упрощения устройства, прямой выход и инвертированный В-вход второго О- триггера подключены соответственно к второму входу третьего О-триггера и к выхо ду первого элемента ИЛИ,18170563 Ф.: 2 оста витель В.Беззубцевехред М,Моргентал тор Н Кешеля Ре р Заказ 1721 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10