Цифровой измеритель отношения временных интервалов

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ 119) (11) 9 СПУБЛИН Ю 4004 Р 10 ЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВУ ИЕ И О К АВТОРСКОМ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОЫИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт авто-матизированных систем управления транспортом газа(56) Авторское свидетельство СССР Ф 1322223, кл. 0 04 Р 10/04, 1986, .(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ(57) Изобретение относится к импульсной технике. Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей. Для достижения цели в цифровой иэмеритель отношения временных интервалов введены преобразователь 4 кодов и управляемьи делитель 6 частоть. Измеритель также содержит генератор 1 импульсов, блок 2 преобразования временных интервалов, счетчики 3, 8, 9 импульсов управляемый делитель 5 частоты, коммутатор 7, элемент И 11, элемент ИЛИ 12, формирователь 10 импульсов. Блок 2 преобразования временных ийтервалов содержит триггеры 19, 21, 24 и элементы И-НЕ 20,22,23, Приведены также примеры выполнения управляемых делителей 5,6 частоты, коммутатора 7, преобразователя 4 кодов, счетчиков 3,8 и формирователя 10 импульсов. Измерительй позволяет выражать отношение времен- а ных интервалов в той системе счисления, какая необходима, например в угловых единицах. 8 ил.к входу сброса - четвертый выход блока 2, третий счетчик 9 импульсов,суммирующие входы разрядов которогосоединены с соответствующими первыми выходами коммутатора 7, вторые выходы которого подключены к входампреобразователя 4 кодов, Формирователь 10 импульсов, второй выход которого соединен с вторым входом сброса управляемого делителя 5 частотыи вторым тактовым входом коммутатора7, элемент И 11, первый вход которого соединен с первым ныходом управляемого делителя 5 частоты и первымтактовым входом коммутатора 7, элемент ИЛИ 12, к второму входу которого подключен выход элемента И 11,второй вход которого соединен с первым выходом Формирователя 1 О импульсов и входом записи информации счетчика 8 импульсов, выход которого под-ключен к входу Формирователя 10 импульсов, первую входную шину 13,которая соединена с вторым входом блока 2, с входом сброса третьего счетчика 9 импульсон и с входом сбросакоммутатора 7, третий выход которогоподключеч к первому входу элементаИЛИ 1 2, выход которого соединен свходом сброса счетчика 3 импульсови с первым входом блока 2 вторуювходную шину 14, которая подключенак четвертому входу блока 2, шину 15сброса, которая соединена с третьимвходом элемента ИЛИ 12, вьходпешины 16, к которым подключень. вьходы счетчика 9 импуль сов выходнуюшину 17, которая используется принеобходимости для выдачи сигнала обокончании определения отношения временных интервалов и соединена с выходом элемента ИЛИ 12,Блок 2 преобразования временныхинтервалов содержит шину 18 единич -ного сигнала, триггер 19, элементИ-НЕ 20, первый вход которого соеди 1 онен с тактовым входом триггера 1,и вторым входом блока 2, к первомувыходу которого подключен выход элеОмента И-НЕ 20, триггер 2, информационный вход которого соединен с инФормационным входом триггера 19 и сшиной 18, элемент И-НЕ 22, первый5вход которого соединен с третьимвходом блока 2 и вторым входом элемента И-НЕ 20, элемент И-НЕ 23, квходам которого подключены единичные выходы триггеров 19 и 21, тригИзобретение относится к импульсной технике и может быть использоваЯно как в качестве автономного прибора, так и . качестве устройства н различных информационно-измерительных комплексах.1 елью изобретения является расширение Функциональных возможностей за счет обеспечения возможности выра жать отношение временных интервалов в той системе счисления, какая необходима, например в угловых единицах.На Фиг.1 приведена электрическаясхема цифрового измерителя отношения 15 нременных интервалов; на Фиг, 2 пример выполнения первого управляемого делителя частоты; на Фиг. 3 пример выполнения второго управляемого делителя частоты; на Фиг. 4 - при мер выполнения коммутатора; на Фиг. 5 - пример выполнения преобразователя кодов; на Фиг. 6 - пример выполнения первого счетчика импульсов; на Фиг. 7 - пример выполнения второ25 го счетчика импульсов; на Фиг, 8 пример выполнения Формирователя импуль совЦифровой измеритель отношения временных интервалов содержит фиг. 1 011 30 генератор 1 импульсов, блок 2 преобразования временных интервалов, первый счетчик 3 импульсов, к суммируюн щему входу которого подключен первыи вход блока 2 преобразования временньгх интервалов, преобразователь 4 кодов, первый управляемый делитель 5 частоты, входы коэффициента деления которого соединены с выходами первого счетчика 3 импульсов, второй уп равляемый делитель 6 частоты, тактовый вход которого соединен с тактовым входом первого управляемого делителя 5 частоты, с выходом генератора 1 импульсов и с третьим входом блока 2, второй выход которого подключен к первому входу сброса перво" го управляемого делителя 5 частоты и к входу сброса второго управляемого делителя 6 частоты, входы коэффициента деления которого соединены с выходами преобразователя 4 кодовкоммутатор 7, второй счетчик Я импульсов, к информационным входам которого подключены вторые выходы управляемого делителя 5 частоты, к вычитающему входу подключен выход управляемого делителя 6 частоты, к суммирующему входу - третий выход блока 2,1442970 25 ла времецнага интервала устанавливается в единичное полажение триггер24 в блоке 2 и на четвертом выходеблока 2 появляется нулевой сигнал,разрешающий рабату счетчика 8 импульсов. В момент окончания на шине 14сигнала временного интервала натретьем выходе блока 2 устанавливается единичный сигнал,При появлении на втором нихадеблока 2 сигнала нулевого уровня (врассматриваемом случае эта происха 3гер 24, первый вход которого саеднцец с тактовым входом триггера 21,с вторым входом элемента И-НЕ 22 и с четвертьм входом блока 2 первийУ 5 вход. которого подключен к входам сброса триггеров 19,21 и 24, нулевойвыход триггера 24 соединен с четвертым выходом блока 2, к третьему выходу которого подключен выход эле О мента И-НЕ 22, а к второму - выходэлемента И-НЕ 23.Управляемый делитель 5 частоты(фиг.2) содержит элемент ИЛИ 25,счетчик 26 импульсов, блок 27 сравнения 15 и элемент 28 задержки.Управляемый делитель 6 частоты (Фиг.З) содержит элемент НЕ 29, элемент ИЛИ 30, счетчик 31 импульсов, блок 32 сравнения, триггер 33 и ис точник 34 нулевого сигнала.Коммутатор 7 (фиг,4) содержит элемент ИЛИ 35, счетчик 36 импульсов, дешифратор 37, элемент И .38 и элемент 39 задержки.Преобразователь 4 кодов (фиг.5) содержит элемент НЕ 40, элемент НЕ 41, элемент ИЛИ 42 и элемент И 43.Счетчик 8 импульсов (Фиг.6) содержит четырехразрядные двоичные счетчи- ЗО ки 44 - 46, элемент ИЛИ 47 и элемент ИЛИ-НЕ 48.Счетчик 9 импульсов (Фиг.7) содер-. жит счетчики 49 - 51.Формирователь 10 импульсов (Фиг.8) З 5 содержит триггер 52, элементы 53 и 54 задержки, триггер 55 и элемент 56 задержки.Цифровой измеритель отношения временных интервалов работает следую 4 О щим образом.В исходном состоянии при отсутствии сигналов временных интервалов на шинах 13 и 14 блок 2 преобразования временных интервалов находится в ис хадном положении, на первом, втором, третьем и четВертом выходах блока 2 имеются единичные сигналы; счетчик 3 импульсов находится в нулевом положении; на выходах преобразователя 4 кодов находится код числа "36"; управляемый делитель 5 частоты находится в исходном положении, на его первом выходе имеется сигнал нулевого уровня и импульсы на этот выход не выдаются, на вторых выходах управляемого делителя 5 частоты находится нулевой код; управляемый делитель 6 частоты находится в исходном положецин, ца егп михаля имеется елцццчцый сигцап, импульсы ца этот пихал це видаются; управляемые делители 5 и 6 частоты удержваютсч в исходном положении единичным сигналам с второго вьхада блока 2; коммутатор 7 ахадтся в исходном положении; счетчик 8 импульсов удерживается в нулевом положении единичным сигналом с четвертого выхода блока 2, ца ега выходе отсутствует единичний сигнал, т.е. меется единичный сигнал на его вичитающем входе с выхода управляемога делителя 6 частоть; в счетчике 9 импульсов записан результат предыдущего определения атнащения временных интервалов; Формирователь 1 О импульсов находится в исходном положении, на ега выходах находятся сигналы нулевого уровня. Установка цифрового измерителя отношения временных интервалов в исходное состояние после включения питания производится подачей импульса на нину 15.При появлении на шине 13 сигнала временного интервала подтверждаетсяисходное положение коммутатора 7 иустанавливается в нулевое положениесчетчик 9 импульсов, а блок 2 преобразует временной интервал в последовательность импульсов нулевого уровня, выдаваемых на первый выход блока 2, с которого ани поступают насуммирующий вход счетчика 3, подсчитывающего их число. В момент окончания временного интервала на шине 13 .на первом выходе блока 2 устанавливается единичный сигнал, При появлениина шине 14 сигнала временного интервала блок 2 преобразует этот временной интервал в последовательность импульсов нулевого уровня, выдаваемыхна третий выход блока 2, с которогоони поступают на суммирующий входсчетчика 8, подсчитывающего их числоВ момент появления ца шине 14 сигна 5 .144297 дит в момент окончания обоих временных интервалов) в счетчике 3 находится двоичный код числа.И , пропорционального длительности интервала-делиТ5 теля (И 1 -- - - ), в счетчике 8 нахо 1дится двоичный код числа К, пропорционального длительности интервалаТ,делимого (К = в в -) В этот же момент на выходе управляемого делителя б частоты появляется нулевой сигнал и разрешается его работа, его коэФФициент деления установлен равным чис лу "36", Разрешается работа и управляемого делителя 5 частоты, коэФФициент деления у которого установлен равным числу 1, (каждая доля отношения - импульс с выхода управляемого 2 О , делителя 5 частоты эквивалента 1 О угловым градусам в этом случае).Рассмотрим случай работы измерите - лл, когда 36 К ) К конкретно допустим, чтоИ, = 7, а К=1, Тогда в 25 паузу после поступления седьмого, четырнадцатого, двадцать первого,двадцать восьмого и тридцать пятого тактовых импульсов (импульсов с выхода генератора 1) с момента появления ЗО нулевого сигнала на втором выходе блока 2 управляемый делитель 5 частоты выдает на первый выход импульсы, каждый из которых проходит на выход" - 1" коммутатора 7 и далее ня вход "+ -1" счетчика 9 импульсов, который Фиксирует эти импульсы в своем первом разряде как десятки угловых градусов. Таким образом, число десятков градусов и = 5. Тридцать шестой тактовый 4 О импульс Фиксируется управляемым делителем 5 частоты (при этом в счетчике .26 и на вторых выходах управляемого делителя 5 частоты появляется код числа) и пропускается на выход 45 управляемого делителя 6 частоты, по переднему Фронту этого импульса иэ содержимого счетчика 8 вычитается "1", и так как оно становится равным "О", то после окончания импульса на 5 О вычитающем входе счетчика 8 (т.е, в паузу после тридцать шестого тактового импульса) на его выходе появляется единичный сигнал. Срабатывает Формирователь 10 импульсов, и импульс с его первого выхода поступает на вход записи инФормации счетчика 8, в котов рый записывается код числа 1 (код числа, находящегося на вторых выхо" 0 6дах управляемого делителя 5 частоты).На выходе счетчика 8 исчезает сигнал. При окончании импульса на первомвыходе Формирователя 10 на его втором выходе появляется импульс, устанавливающий в нулевое положение управляемый делитель 5 частоты и переключающий коммутатор 7, который подготавливается к пропуску импульсов,поступающих на вход "С 1", на выход "1-2".Кроме того, изменяется код на вторыхвыходах коммутатора 7 и на выходахпреобразователя 4 кодов появляетсякод числа "10", т.е. каждая доля отношения - импульс с выхода управляемого делителя 5 частоты эквивалентнаодному угловому градусу. Далее определяется число единиц угловых градусов отношения, В паузу после сороктретьего тактового импульса (седьмого после установки в нулевое положе- .ние управляемого делителя 5 частоты)управляемый делитель 5 частоты выдает на свой первый выход импульс, который проходит на выход "1-2" коммутатора 7 и далее на вход "+1-2" счетчика 9 импульсов, который Фиксируетего во втором разряде как единицу угловых градусов. Таким образом, числоединиц градусов и= 1. Сорок четвертый, сорок пятый и сорок шестой тактовые импульсы (восьмой, девятый, идесятый после установки в нулевоеположение управляемого делителя частоты 5) Фиксируются управляемым делителем 5 частоты (при этом в счетчике26 и на вторых выходах управляемогоделителя 5 частоты появляется кодчисла "3"), а сорок шестой тактовыйимпульс (десятый после установки внулевое положение управляемого делителя 5 частоты и установления на выходе преобразователя 4 кодов кодачисла "1 О") пропускается на вход уп"равпяемого делителя 6 частоты, попереднему Фронту этого импульса изсодержимого счетчика 8 вычитается"1 ", и так как оно становится равным"О", то после окончания импульсана вычитающем входе счетчика 8 (т,е.в паузу после сорок шестого тактового импульса) на его выходе появляется единичный сигнал. СрабатываетФормирователь 10 импульсов, и импульсс его первого выхода поступает навход записи инФормации счетчика 8импульсов, в который записываетсякод числа "31 (код числа, находяше1442970 вает Формирователь 10 импульсов, иимпульс с. его первого выхода поступает на вход записи инФормации счетчика 8 импульсов, в который записывается код числа "4". На выходе счетчика8 исчезает сигнал, При окончании импульса на первом выходе Формирователя 1 О на его втором выходе появляется импульс, устанавливающий внулевое положение управляемый делитель 5 частоты и переключающий коммутатор 7, который подготавливается квыдаче сигнала на третий выход, В момент окончания импульса на второмвыходе Формирователя 1 О на третьемвыходе коммутатора 7 появляется импульс, который через элемент ИЛИ 12устанавливает в нулевое положениесчетчик 3 импульсов и в исходное положение блок 2 преобразования временных интервалов. На втором и четвертом выходах блока 2 появляются единичные сигналы, которые устанавливают в исходное положение управляемыеделители 5 и 6 частоты и в нулевоеположение счетчик Я импульсов и удерживают их в этом положении,Таким образом, циФровой измерительотношения временных интервалов устанавливается в исходное состояние.Приустановке в нулевое положение счетчика 8 импульсов на его выходе можетпоявляться импульс, но Формирователь10 не запускается, так как триггер55 еще находится в единичном положении и на Э-входе триггера 52 находится нулевой сигнал, Таким образом,отношение временных интервалов, представленных числами И= 7 и К = 1,равно 51 20с точностью до 10В случае, если на каком-либо этапе определения отношения на вторыхвыходах управляемого делителя 5 частоты оказывается нулевой код, т.е.остаток равен "0", то импульс с выхода управляемого делителя 5 частотысовпадает во времени с импульсами,выдаваемыми Формирователем 1 О на первый выход, тогда срабатывает элементИ 11 и импульс с его выхода черезэлемент ИЛИ 12 устанавливает в нулевое положение счетчик 3 импульсов ив исходное положение блок 2 преобразования временных интервалов. Устройствоустанавливается в исходное положение.Формула изобретенияЦиФровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий генерагося на вторых выходах управляемого делителя 5 частоты). На выходе счетчика 8 исчезает сигнал. При окончании импульса на первом выходе форми 5 рователя 1 О на его втором выходе появляется импульс, устанавливающий в нулевое положение управляемый делитель 5 частоты и переключающий коммутатор 7, который подготавливается 10 к пропуску импульсов, поступающих на вход "С 1", на выход "1-3". Кроме того, изменяется код на вторых выходах коммутатора 7 и на выходах преобразоавателя 4 кодов появляется код числа 151б , т.е. каждая доля отношения - импульс с выхода управляемого делителя 5 частоты эквивалентна десяти угловым минутам, Далее определяется число десятков угловых минут отноше ния, В паузу после пятьдесят третьего и шестидесятого тактовых импульсов (седьмого и четырнадцатого импульсов после последней установки в нулевое положение управляемого делителя 5 частоты) управляемый делитель 5 частоты выдает на свой первый выход импульсы, которые проходят на выход "1 - 3" коммутатора 7 и далее иа вход "+1-3" счетчика 9 импульсов,Фик5сирующего их в третьем разряде как десятки угловых минут. Таким образом, число десятков минут и з = 2, Пятьдесят второй, пятьдесят восьмой и шестьдесят четвертый тактовые импуль- З 5 сы (шестой, двенадцатый и восемнадцатый после последней установки в нулевое положение управляемого делителя 5 частоты) пропускаются управляемым делителем б частоты на выход, и каж дый из них вычитает "1" из содержимого счетчика 8, поэтому импульс навыходе управляемого делителя б частоты, появившийся при действии на вхо-. де шестьдесят четвертого тактового 45 импульса, делает содержимое счетчика 8 равным "0", и после окончания этого импульса (т,е, в паузу после шестьдесят четвертого импульса) на выходе счетчика 8 появляется сигналЛестьдесят первый, шестьдесят второй, шестьдесят третий и шестьдесят четвертый импульсы Фиксируются и управляемым делителем 5 частоты, и поэтому к моменту появления сигнала на выходе счетчика 8 в счетчике 26 управляемого делителя 5 частоты находится код числа "4", При появлении сигнала на выходе счетчика 8 импульсов срабаты.7 1429 тор импульсов, блок преобразования временных интервалов, первый счетчик импульсов, суммирующий вход которого соединен с первым выходом блока пре 5 образования временных интервалов,первый управляемый делитель частоты, к входам коэффициента деления которого подключены выходы первого счетчика импульсов, коммутатор, второй счетчик О импульсов, суммирующий вход которого соединен с третьим выходом блока преобразования временных интервалов, третий вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с так товым входом первого управляемого делителя частоты, к первому входу сброса которого подключен второй выход блока преобразования временных интервалов, третий счетчик импульсов, 20 к суммирующим входам разрядов которого подключены соответствующие первые выходы коммутатора, формирователь импульсов, второй выход которого соединен с вторым тактовым входом комму татора и с вторым входом сброса первого управляемого делителя частоты, элемент И, первый вход которого соединен с первым выходом первого управляемого делителя частоты и с первым ЗО тактовым входом коммутатора, элемент ИЛИ, к второму входу которого подключен выход элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя импульсов и с входом Зб записи информации второго счетчика импульсов, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, пер- вую входную шину, которая соединена с вторым входом блока преобразования временных интервалов, с входомсброса третьего счетчика импульсов,с входом сброса коммутатора, третийвыход которого подключен к первомувходу элемента ИЛИ, выход которогосоединен с входом сброса первогосчетчика импульсов и с первым входомблока преобразования временных интервалов, вторую входную шину, котораяподключена к четвертому входу блокапреобразования временных интервалов,шину сброса, которая соединена стретьим входом элемента ИЛИ, выходные шины, к которым подключены выходы третьего счетчика импульсов,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения функциональныхвозможностей, в него введены преобразователь кодов и второй управляемыйделитель частоты, выход которого подключен к вычитающему входу второгосчетчика импульсов, информационныевходы которого соединены с вторымивыходами первого управляемого делителя частоты, тактовый вход которогосоединен .с тактовым входом второгоуправляемого делителя частоты, к вхо"дам коэффициента деления которогоподключены выходы преобразователякодов, вХоды которого соединены с вторыми выходами коммутатора, к входусброса второго управляемого делителячастоты подключен второй выход блокапреобразования временных интервалов,четвертый выход которого соединен свходом сброса второго счетчика импульсов.1442970 Составитель В.ЧижовТехред М.Дидык Коррект Шароши едактор О.Юрковецка 6383/ Подписно Про ванно-полиграфическое предприятие, г, Ужгор 4 1 ронэво Тираж 373 ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и о 3035, Москва, Ж, Раушская