Устройство для измерения средней длительности временных интервалов

(21) 427771 (22) 0506.8 (46) 07.09.8 (71) Специал ро геофиэич Института ге (72) А.А.Кра (53) 621.31 (56) Авторс В 913324, кл/24 -реднеи длителалов. Цел ье быстродейсо вр еме ни присления. Устс р ед ней длио дл вре изме нтерьппени- п ете в путем ения цессов иэмерени роиство змерени ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИК АВТОРСКОМУ СВИ 9. Бюп. Р 33ьное конструкторское бского приборостроенияологии АН АЗССР вцов(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ СРЕДНЕРДЛИТЕЛЬНОСТИ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь,801506433 А 1 тельности временных интервалов содержит генератор 1 импульсов, формирователь 2 импульсов, селектор 3, синхронизатор 4 пуска, вход 5 устройства,блок 6 управления, делитель 7 частоты. Для достижения цели в устройствовведены первый 8 и второй 9 суммирующие счетчики, вычитающий счетчик 10,причем делитель 7 частоты выполненуправляемым, Селектор 3 содержит КЯтриггер 13, элемент 2 И-НЕ 14 и элемент 2 ИЛИ-НЕ 15, Блок 6 управлениясодержит первый 16, второй 7, третий 18 триггеры, счетчик 19, элемент ИЛИ 20. Вариант делители 7 частоты содержит регистр 21, элемент ИИ-НЕ 2, вычитающий счетчик 23, элемент задержки 24. Введение новых эл: -ментов и новых связей между элементами устройства позволяет достичь цель Сизобретения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.3 1506433Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения средней длительности временных интервалов..5Целью изобретения является повышение быстродействия работы устройства,На фиг . 1 приведена структур ная схема устройства для измерения средней длительности временных интерва лов; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.Устройство для измерения средней длительности временных интервалов содержит генератор 1 импульсов, фор мирователь 2 импульсов, селектор 3, синхронизатор 4 пуска, вход 5 устройства, блок 6 управления, делитель 7 частоты, первый 8 и второй 9 суммирующие счетчики, вычитающий счетчик20 10, выход 11 устройства, вход 12 "сброс" устройства.Селектор 3 содержит КБ-триггер 13, элемент 2 И-НЕ 14 и элемент 2 ИЛИ-НЕ 15.25Блок 6 управления содержит первый 16, второй 17 и третий 18 триггеры, счетчик 19 и элемент ИЛИ 20.Делитель 7 частоты может быть выполнен на регистре 21, элементе И-НЕ 22, вычитающем счетчике 23 и элементе 24 задержки.Вход 5 "Пуск" устройства является входом синхронизатора 4 пуска, а его счетный вход, соединенный с первым 35 входом селектора 3, соединен с выхо" дом формирователя 2, первый вхоц блока 6 соединен с выходом синхронизатора 4 пуска, счетный вход делителя 7 соединен с первым выходом селектора 40 3, второй вход которого соединен с первым выходом блока 6 управления, а третий вход - с выходом генератора 1 импульсов. Первые входы счетчиков 8 и 9 соединены с вторым выходом блока 45 6 управления, выход счетчика 10 соединен со вторым входом блока 6 управления, третий выход которого соединен с управляющим входом делителя 7 частоты, выход которого является выхо дом 11 устройства. Группа информационных входов соединена с группой выходов счетчика 8, счетный вход которого соединен с вторым выходом селектора 3, первый выход которого соединен со 55 счетным входом счетчика 10, группа информационных входов которого соединена с группой выходов счетчика 9. Счетный вход последнего соединен стретьим выходом селектора 3, второйвыход которого соединен с входом Ч(" Занесение" ) счетчика 10, третийвход - с третьим входом блока 6 управления, четвертый вход которого,соединенный с К-входом синхронизатора 4 пуска, с четвертым входом селектора 3, с объединенными установочными входами счетчика 1 О и делителя7, является входом 12 "Сброс" устройства.В селекторе 3 первый и второйвходы триггера 13 являются первым ичетвертым входами селектора, третийвход триггера 13 объединен с первымивходами элементов 2 ИЛИ-НЕ 15 и 2 И-НЕ14 и является третьим входом селектора. Второй вход элемента 2 ИЛИ-НЕ15 является вторым входом селектора,первым, вторым и третьим выходами которого являются соответственно выходэлемента 2 ИЛИ-НЕ 1,5, выход триггера13, объединенный с вторым входом элемента 2 И-НЕ 14, и выход элемента2 И-НЕ 14,В блоке 6 управления первым, вторым, четвертым и третьим входами блока управления являются первые входысоответственно триггеров 16-18 исчетчика 19, первым и третьим выходами - соответственно первый и второйвыходы триггера 17, а вторым выходомвыход элемента ИЛИ 20, первый входкоторого соединен с выходом триггера 18, а второй вход, объединенныйс вторым входом триггера 18, соединен с вторым выходом счетчика 19,первый выход которого соединен с вторым входом триггера 17, третий выход - с вторым входом триггера 16,выход которого соединен с вторым входом счетчика 19. В делителе 7 частоты выход счетчика 23, объединенный с первым входом элемента И-НЕ 22, является выходом делителя 7, управляющим, счетным и установочным входами которого являются соответственно вход регистра 21, объединенный через элемент .24 задержки с вторым входом элемента И-НЕ 22, счетный вход счетчика 23 и К-вход счетчика 23. Группой информационных входов делителя являются входы регистра 21, выходы которого соединены с информационными входами счетчика5 150 б 423, вход "Занесение" которого соединен с выходом элемента И-НЕ 22.Синхронизатор 4 может быть выпапнен на триггере типа О, причем устанавливается в "1" по входу 8, а сбрасывается в "0" по входу С (О-входсоединен с логическим "0") от перепада 1-0. Срабатывание Р-триггера посчетному входу от перепада 1-0 достигается, например, подключением ксчетному входу С элемента НЕ (не показан).В вычитающих счетчиках 10 и 23(двоичные реверсивные счетчики с параллельным заносом) вход ф 1 необходимо соединить с логическим "0" устройства, организуя этим режим вычитания.В этих счетчиках в режиме вычитания(в момент нахождения в них ненулевого кода) на выходе "Перенос" потенциал "1" и потенциал "0" (в моментнахождения в них нулевого кода), Поэтому в счетчике 10 выход "Перечос"соединен с К-входом триггера 17 через элемент НЕ (фиг. 1). Этим обеспе -чивается сброс триггера 17 в моментперехода счетчика 10 через "0",На фиг. 2 приведены следующие обозначения; а- сигнал на выходе формирователя 2; о - сигнал на входе 12"Сброс" устройства; в - сигнал на выходе триггера 18; - сигнал на входе5, 9 - сигнал на выходе синхронизатотора 4; е - сигнал на выходе тригге 35ра 1 б;- сигнал на выходе элемента 2 И-НЕ 14,- сигнал на выходе элемента ИЛИ 20, и - эпюра, показывающая нарастание кода счетчика8, к - сигнал на выходе триггера 17 40л - сигнал на выходе элемента ИГР-НЕ15, м- сигнал на выходе счетчика 10;- сигнал на выходе 11 устройства;и - эпюра, показывающая нарастаниекода счетчика 9. 45Устройство работает следующим образом.За время измерения вычисляютсясумма длительностей и число временных интервалов, приходящих с выхода 50формирователя 2. В момент начала всехизмерений, начиная с второго, информация о предыдущих измерениях поступает в вычислительный блок (выполненный в виде вычитающего счетчика 10 55и управляемого делителя 7 частоты) иустройство, не прекращая процесс текущего измерения, вычисляет среднююдлительность временных интервалов,33 6пришедших с формирователя 2 за,время предыдущего измерения, При этомв первом измерении результат предыдущего измерения не вычисляется. Время измерения задается импульсами"Пуск", приходящими с входа 5 устройства (фиг. 2 т) на 8-вход синхронизатора 4 пуска. Синхронизатор 4 устанавливается в состояние "1" от импульса "Пуск" и сбрасывается в "0" от заднего фронта временного интервала (перепад 1-0), поступающего с формирователя 2. Благодаря этому за время измерения (определяемое двумя следующими один за другим перепада 1 ми 0-1 потенциала на выходе синхронизатора 4 (фиг.) в устройстве не происходит потери полезной информации.В исходный момент времени на вход"Сброс" приходит импульс (фиг. 26), который устанавливает счетчики 8, 9,10, 23, синхронизатор 4, триггер 17 в состояние "0", а триггер 18 - в "1". Затем первый импульс "Пуск" с входа 5 подготавливает устройство к работе. В момент действия импульса "Сброс" (фиг. 2") на вход 12 триггер 13 заблокирован по входу К и на вьыоде элемента 14 появляется потенциал высокого уровни (фиг. 2:с,. После сняти блокировки триггер 3 (в момент прихсда на вход 0 импульса с выхода форми рогателя 2) огкрывает элемент 14 (фиг. 2 х) и на выходе его появляет. я пачка импульсов, число и, которьг,. равно где Т ; - длительность неизвестноговременного интервала,Т- период следования импульсовна выходе генератора 1,т. е. пропорционально длительностиисследуемого временного интержла,Первое измерение начинается в момент прихода импульса "Пуск" на вход5 (фиг. 2 ъ) . В этот момент синхронизатор 4 устанавливаетси в . Это состояние продолжается до тех пор, пока на счетном входе синхронизатора 4 не возника т перепад потенциала 1-0 (приход заднего фронта импульсавыхода формирователя 2), тогда синхронизатор устанавливается в состоя - пе "0" и на его выходе возникает пе епау.; потенциала 0-1 (фиг, 2 д). Вэтот момент триггер 16 устанавливается в "1" (на его входе потенциал "1") и счетчик 19 разблокируется. На выходах его появляются сдвин-тые один от 5 носительно другого по времени импульсы; вначале на первом выходе, затем на втором и на третьем. Импульс с первого выхода устанавливает триггер 17 в "1" (в первом измерении он сразу 10 же сбрасывается в состояние "0"). Импульс с второго выхода сбрасывает триггер 18 в "0" (фиг. 2 в), разблокируя этим счетчики 8 и 9 (по входам К). Благодаря тому, что счетчики 8 и 9 в исходный момент заблокированы, при занесении нулевого кода из счетчика 9 в счетчик 10 на выходе его остается уровень "1" (фиг, 2 м), триггер 17 остается в состоянии "0" и вычис ления результата предЫдущего измерения не происходит. В нулевом состоянии вычитающих счетчиков 10 и 23 на их выходах "Перенос" состояние "О", поэтому для установки триггера 17 в 25 "О" в моменты нахождения счетчика 10 в нулевом состоянии необходимо на выходе "Перенос" счетчика 10 поставить :цемент НЕ (фиг . 1).Импульс с третьего выхода счетчиз 19 сбраснтает триггер 16 в "0" 7;Риг, Эе), Триггер 16 находится в сос. ; янин 1" в течение времени, равногс нескольким пери эдам Т, частоты генератора 1, т.е. в промежуток време Э 5 Рщ между приходами двух следующих одиза другим временных ингервалов ,диг. 2 а, между 5-и и 6-м интервалаьп), Поэтому описанные управляющие операции не приводят к потере полез ной информации и все временные интер 1 алы, приходящие с внхода формирователя 2 за время измерения, измеряются.Дальнейшая работа происходит сле 45 дующим образом. С выхода элемента 14 на вход счетчика 9 поступают пачки из и импульсов, которые суммируются в счетчике 9, Одновременно счетчик 8 подсчитывает число этих пачек. При этом, поскольку триггер 17 находится в нулевом состоянии и на его выходе (Я) - высокий потенциал, то счетчик 10 (по входу Ч) находится в режиме параллельного занесения и в нвм после прихода каящой очередной пачки и оказывается число1+ п++ и,так как Т., с и То фпд - -(Т +Т ++Т )1Т К хХН0где Т, - первый анализируемый временной интервал,Тк - второй анализируемый време иной и нт ер вал;Т - И-й анализируемый временнойинтервал.Это число пропорционально сумме средних длительностей, пришедших за время измерения временных интервалов.Первое измерение завершается в момент прихода второго импульса на вход5. К моменту его прихода в счетчиках9 и 10 находится код и суммы длительностей временных интервалов, пришедших с формирователя 2 за время первого измерения (т.е. между первым ивторым импульсами, пришедшими на вход5), а в счетчике 8 - код И числа временных интервалов, пришедших за время измерения. Синхронизатор 4 от импульса, пришедшего с входа 5, устанавливается в "1", а от перепада 1-0,возникшего в момент прихода заднегофронта очередного импульса с выходаформирователя 2, сбрасывается в ноль(фиг. 2 у). В этот момент срабатываеттриггер 16 (фиг. 2 е) и разблокируетсчетчик 19, который формирует трисдвинутых один относительно другогоимпульса. Первый из них устанавливает триггер 17 в "1", начиная этим процесс вычисления, а второй, сбрасываясчетчики 8 и 9, подготавливает ихдля второго измерения, которое происходит так же, как и описанное вьппе.Третий импульс сбрасывает триггер16 в состояние "0".При этом время измерения определяется моментами срабатывания синхронизатора 4 (фиг. 2) - перепадом 0-1на его выходе. От этих перепадов происходит срабатывание триггера 16, управляющего счетчиком 19. Моменты возникновения перепада (0-1) на выходесинхронизатора 4 синхронизированы сзадними фронтами временных интервалов, поступающих с выхода формирователя 2 (фиг, 2 а, ). Поэтому в устройстве не происходит потери инФормации,связанной с асинхронным приходом импульса "Пуск" (фиг. 2 а, ),Второе измерение происходит аналогично первому. Вначале происходит1 ТХ 1+Т л +. +Т 11илср Т1о отсюда Т , +Т л г ++ Тл 11ср ср о 40 т.е., зная Т, по числу и опредеО 1 Срляют Т . Например при Т, = 1 мс, если п,р=10, то Т, =10 мс, остальные измерения происходят аналогично описанному вьппе.Управляемый делитель 7 частоты работает следующим образом.В исходном состоянии счетчик 23 находится в "0" (фиг. 2 н) и на его счетный вход импульсы не поступают (фиг.2 л), на управляющем входе Ч "Занесение" - высокий потенциал (так как триггер 17 в нуле). В момент установ,ки триггера 17 в "1" в регистр 21 за - писывается код Я иэ счетчика 8. При -.,том благодаря элементу 24 задержки, на выходе элемента 22 потенциал "0" ггояюпяотся е сразу после установки триггера 7 в "1", а с задержкой,45 9 15064 установка триггера 17 (фиг. 2 к) в 11 111 , при этом процесс параллельного занесения в счетчик 1 О прекращается1 и в неи оказывается код и = (Т +о Т к 1о +Т,Т)Одновременно в регистр 21 заносится код К, затем счетчики 8 и 9 сбарсываются и на их входы начинают поступать пачки импульсов аналогично описанному выше.Процесс вычисления происходит следующим образом.После установки триггера 17 в "1" происходит разблокирование элементов 15 (фиг. 2 л) и 22. На вход счетчика 10 начинают поступать импульсы, уменьшающие его содержимое. Эти импульсы (фиг. 2 л) поступают одновременно на делитель 7 частоты, в кото ром установлен коэффициент деления И. Таким образом, на вход делителя 7 по - ступает пачка с числом импульсов1и = в -(Т + Т Т ) а в неиК Х 2ХИ л25 установлен коэффициент деления М, В течение вычисления на выходе делителя 7 оказывается пачка (фиг. 2 н) с числом импульсов, равным п,р - средней длительности временных интервалов,30 поступивших за время измерения с формирователя 2. 33 Одостаточной для уверенной записи инФормации из регистра 21 в счетчик 23. Поэтому в счетчик 23 записывается вначале код М иэ регистра 21, а за" тем на его входе Ч появляется ноль, и счетчик переходит в режим счета. При этом на его счетный вход начинают поступать импульсы с выхода элемента 15 (фиг. 2 л), Содержимое счетчика 23 линейно убывает, и в момент перехода его через ноль на выходе элемента 22 появляется потенциал "1", который опять заносит код И из регистра 21 в счетчик 23. На выходе делителя, являющемся выходом 11 устройства, при этом появляется импульс.Этот процесс продолжается до тех пор, пока содержимое вычитающего счетчика 10 не дойдет до нуля. В этот момент на его выходе "Перенос" устанавливается нулевой потенциал, который (через элемент НЕ) устанавливает триггер 17 в "0" (фиг. 2 к) . На этом вычисление завершается. В процессе вычисления на вьмоде 11 появляется пачка (Фиг. 2 гг), число им,пульсов в которой равноппсрВ предлагаемом устройстве по сравнению с известным повышено быстродействие, так как процессы измерения и вычисления происходят одновременно, т.е. все измерегия, начиная с второго, происходят одноврег нно с вычислениегг результата предьгдущего изиереггггя. Это позволяет производить процесс измерения непрерывно, и информация при этом не теряется.Кроме этого, "анесение кода п из счетчика 9 в счетчик О в предлагаемом устройстве может осуществляться со сдвигом, для этого младшую тетраду входов счетчика 1 О надо соединить с общей ниной, первую тетраду выходов счетчика 9 - с второй тетрадой входов счетчика 10, вторую тетраду выходов счетчика 9 - с третьей тетрадой входов счетчика 10 и т,д. Это даетвозможность перезаписать код и с умножениеи 1 например, на 1 б, что приводит к повышению точности при вычислении остатка от целения в делителе 7 частоты. формула изобретения1. Устройство для измерения среди.:й плитепьности временяьм интерва35 40 1 150643 лов, содержащее генератор импульсов, формирователь импульсов, селектор, синхронизатор пуска, Б-вход которого является входом "Пуск" устройства,5 а счетный вход, соединенный с первым входом селектора, соединен с выходом формирователя, блок управления, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора пуска, делитель частоты, счетный вход которого соединен с первым выходом селектора, второй вход делителя частоты соединен с первым выходом блока управления, а третий вход - с выходом генератора им пульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия измерения, введены дополнительно первый и второй суммирующие счетчики, вычитающий счетчик, выход 20 которого является вторым входом блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входом делителя частоты, выход которого является выходом устройства, а группа инорма ционных входов соединена с группой выходов первого суммирующего счетчика, счетный вход которого соединен с вторым выходом селектора, первый выход которого соединен со счетным вхо дом вычитаюцего счетчика, группа информационных входов которого соединена с группой выходов второго суммирующего счетчика, второй вход которого соединен с третьим выхоцомселектора, второй вход которого соединен с Ч-входом вычитающего счетчика, третий вход соединен с третьимвходом блока управления и с выхоцом генератора импульсов, четвертый вход блока управления соединен с К-входомсинхронизатора пуска, с четвертым входом селектора, с объединенными входами сброса вычитающего счетчика и де 3 12лителя частоты, К-входы первого ивторого суммирующих счетчиков объединены и являются вторым входом блокауправления . 2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что селекторсодержит триггер и элементы 2 И-НЕ,2 ИЛИ-НЕ, первый и второй входы триггера являются первым и четвертымвходами селектора, третий вход триггера, объединенный с первыми входамиэлементов 2 ИЛИ-НЕ и 2 И-НЕ, являетсятретьим входом селектора, второйвход элемента 2 ИЛИ-НЕ является вторым входом селектора, первым, вторыми третьим выходами которого являютсясоответственно выход элемента 2 ИЛИНЕ, выход триггера, объединенный свторым входом элемента 2 И-НЕ, и выходэлемента 2 И-НЕ,3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит первый, второй итретий триггеры, счетчик и элементИЛИ, первым, вторым, четвертым и третьим входами блока управления являются первые входы соответственно первого, второго, третьего триггеров исчетчика, первым и третьим выходамиявляются соответственно первый и второй выходы второго триггера, а вторым выходом - выход элемента ИЛИ,первый вход которого соединен с выходом третьего триггера, а второйвход, объединенный с вторым входомтретьего триггера, соединен с вторымвыходом счетчика, первый выход которого соединен с вторым входом второго триггера, третий выход соединенс вторым входом первого триггера,выход которого соединен с вторымвходом счетчика.1506433 г измерение овидии Составитель С.Кротоваедактор В.Петраш Техред А,Кравчук арректор И 37 50 Тираж 36 Подпис но н ГКНТ ССС гарина, 1 роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород,Заказ ВНИИПИ 1 1 измерение осударственного комитета по 113035, Москва, Жобретениям и открыти Рауиская каб д. 4/ 1 Уазмерение 8 ды числ ение