Измеритель временных интервалов

Измеритель временных интервалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик (11) 1003 000

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.10.81 (21) 3344516/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 28 02.83, Бюллетень № 8 (51)М. Кл. 04 F 10/04

Гасударственный комнтет

СССР

00 делам нэебретеннй

H открытий (53) УДК681.325..3 (088.8) Дата опубликования описания 28 02.83

В. В. Антонов

1

:з,::, Специальное проектно-конструкторско-техноло1ичм ое автоматизации Вильнюсского производственного объедин

"Сигма" (72) Автор изобретения аств (7l) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и предназначено для измерения временных интервалов и характеристик переходного процесса установления частоты: длительности монотонной его части, обшей его длительности и количества переходов периода через его установившееся значение, и может быть использовано для построения математических моделей исследуемых о систем с помощью цифровых вычислительных машин во многих областях науки и техники, например, в нейрофизиологии.

Известен измеритель времени переходного процесса установления частоты, содержащий формирователи сигналов, ключи, реверсивный счетчик, триггер, устройства усреднения, элемент сравнения, цифровые часы, источник регулируемого опорного напряжения, блок управления, регист-gp ратор 1 g .

Этот измеритель имеет низкую точность измерения времени установления частоты, определяемую используемым в нем методе усреднения широтно-модулированных импульсов в постоянное напряжение, а для уменьшения вероятностной ошибки требует применения многократно повторяющихся циклов измерения с последующим усреднением, и позволяет бпределить время переходного процесса установления частоты только при монотонном изменении частоты, что сущест» венно ограничивает области применения укаэанного измерителя.

Известен измеритель времени переходного процесса, содержащий ключ, счетчик, устройство индикации, формирователь мерных интервалов, устройство регулируемой задержки (2 3 .

К недостаткам указанного измерителя относятся трудность выбора длительности задержки и мерных интервалов, обусловленная неравномерностью изменения периода и приводящая к большим погрешностям измерения времени переходного процесса установления ча< тоты, невозможность определения других характе3 1001 ристик переходного процесса установления частоты, низкая производительность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь временных интервалов в 5 цифровой код, содержащий генератор калиброванной частоты, элементы совпадения, счетчики, запоминающее устройство, триггеры, усилитель-формирователь, линии задержки (3 J .

1О

Указанный измеритель не позволяет определить установившееся значение периода, характер его изменений и харак теристики переходного процесса установления частоты. !5

Пель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет возможности определения установившегося значения периода, характера его изменений. и характеристик переходного процесса 2О установления частоты.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель временных интервалов, содержащий усилитель-формирователь, выход которого через первую линию задерж- у5 ки подключен к первым входам первого и второго элементов совпадения и непосредственно — к входу триггера управления, генератор импульсов соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов совпадения, выходы которых соединены со счетными входами соответственно первого и второго счетчиков, выходы которых подключены соответВ ственно к первому и второму входам заЗ5 поминающего устройства, первый выход триггера управления подключен к вторым

Входам первого и третьего элементов совпадения, второй выход триггера управления соединен с вторыми входами вто40 рого и четвертого элементов совпадения, выход первого элемента совпадения соединен с первым установочным входом запоминающего устройства непосредственно и через вторую линию задержки45 с установочным входом второго счетчика, выход второго элемента совпадения подключен к второму установочному входу запоминающего устройства непосредственно и через третью линию задержки - к установочному входу первого счетчика, введены триггеры запуска, считывания и блокировки, три элемента совпадения, три счетчика, одновибратор, три регистра, два блока сравнения кодов, блок формирования кодов, делитель частоты на два и три элемента ИЛИ, причем выход усилителя-формирователя под ключен к входам триггеров запуска и

000 ф считывания, выходы которых соответственно соединены с входом генератора импульсов и первым входом пятого элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход — со счетным входом третьего счетчика, выход которого подключен к информационному входу первого регистра, вход записи которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены к выходам первого и второго элементов совпадения, соответственно, первый, второй и третий выходы запоминающего устройства соединены с первыми входами соответственно первого блока сравнения кодов, блока формирования кодов и второго блока сравнения кодов, первый и второй выходы блока формирования кодов подключены к вторым входам первого и второго блоков сравнения кодов со« ответственно, первые выходы которых соединены с первым и вторым входами соответственно второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу шестого элемента совпадения, входу записи второго регистра и входу делителя частоты на два, выход которого соединен со счетным входом четвертого счетчика и установочным входом пятого счетчика, счетный вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ и входу триггера блокировки, выход которого соединен с вторым входом шестого элемента совпадения, выход которого подключен к входу записи третьего регистра, информационный вход которого подключен к информационному входу второго регистра и выходу первого регистра, вторые выходы первого и второго блоков сравнения кодов соединены с первым и вторым входами соответственно третьего элемента ИЛИ, третий выход блока формирования кодов соединен с. первым входом седьмого элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом пятого счетчика, а выход — с входом одновибратора, выход которого подключен к первому входу блока формирования кодов.

На чертеже представлена функциональная схема измерителя.

Измеритель содержит усилитель-формирователь 1, генератор 2 импульсов, элементы 3-9 совпадения, триггер 10 управления, триггер 11 запуска, триггер

12 считывания, триггер 13 блокировки, линии 14-16 задержки, счетчик 17-21, запоминающее устройство 22, одновиб5 100 ратор 23, регистры 24-26, блоки 27 и 28 сравнения кодов, блок 29 формирования кодов, делитель 30 частоты на два, элементы ИЛИ 31-33.

Измеритель работает следующим образом.

Перед началом работы по цепи установки 0 (нв показана) триггеры 1013, счетчики 17-21, регистры 24-26, запоминающее устройство 22 и блок

29 формирования кодов внешним управляющим устройством устанавливаются в исходное состояние. При этом на выходах триггеров 11 и 12 устанавливается низкий (запрещающий) уровень напряжения, а на выходе триггера 13 высокий (разрешающий) уровень, на первом выходе триггера 10 низкий уровень, а на его вторсм выходе — высокий, на выходах счетчиков 17-21, регистров

24-26, в памяти запоминающего уст ройства 22 и блока 29 формирования кодов, — нулевой код. Генератор 2, работающий в ждущем режиме, находится в заторможенном состоянии.

Первый усиленный и сформированный в усилителе-формирователе 1 импульс частоты переходного процесса исследуемой системы, поступающей по шине

"Вход, опрокидывает триггеры 10-12 в противополо><но состояние. На выходах триггеров 11 и 12 появляется вы сокий уровень напряжения, на первом выходе триггера 10 - высокий уровень, а на его втором выходе низкий. Высокий уровень с выхода триггера 11 запускает генератор 2 импульсов. Импульсы генератора. 2 проходят через элементы 3 и 7 совпадения и подсчитываются соответственно счетчиками 17 и 19. пульс усилителя-формирователя 1 .с выхода элемента 6 совпадения черм .элемент 31 ИЛИ переписывает код с выхода счетчика 19МТх, в регистр 24, Ука

1 занным импульсом, задержанным в линии 16, счетчик 17 устанавливается в в "0".

Третий импульс усилителя-формирова» теля 1 вновь опрокидывает триггер 10 в противоположное исходному состояние, импульсы генератора вновь подсчитыва ются счетчиком 17, код счетчика 18 переписывается во вторую группу ячеек памяти запоминающего устройства 22.

; Текущее значение второго периода Ту со

2--— ответствует коду Н>> с выхода второй

I 2 группы ячеек памяти запоминающего устройства 22, передаваемое с тре» тьего выхода запоминающего устройства 22 на первый вход блока 28 сравнения кодов, Третий импульс усили-! теля-формирователя 1,. кроме того, пе реписывает код NT из первой группы

25 1 ячеек памяти запоминающего устройства

22 в его буферную память, выходной код которой является предшествующим . коду ЙТ„(текущему) и,с второго выхода

"2 запоминающего устройства 22 проходит через блок 29 формирования кодов на вторые входы блоков 27 и 28 сравне ния кодов. Тем же импульсом с выхода счетчика 19 в регистр 24 переписыва-. ется суммарный код

ЗS

Й = NTõ +ЙТх

1 2

Второй импульс .усилителя-формирова;: теля 1 опрокидывает триггер 10 в ис ходное состояние, элемент 3 совпадения запирается и импульсы генератора 2 прекращают поступление на вход счетчика 17 и начинают прохождение через элемент 4 совпадения, подсчитываясь счетчиком 18. Этим же импульсом усилителя-формирователя 1, задержанным в линии 14 и прошедшим через элемент

6 совпадения, код с выхода счетчика

17 переписывается в первую группу яче-. ек памяти запоминающего устройства 22, выходной код которых с его первого выхода поступает затем на первый вход блока 27 сравнения кодов, Этот код опре деляет текущее значение первого периода Т исследуемой частоты. Второй имХ1

1000 4

При поступлении очередного импульса усилителя-формирователя 1 на вход триг-, гера lC; последний каждый раз изме-. няет свое состояние и импульсы ждущего генератора 2 подсчитываются поочередно счетчиками 17 нечетных и 18

45 четных серий счетных импульсов, с выхода которых поочередно фиксируется, код текушего значения периода ЙТх соотг» ветственно в первой и второй группах ( ячеек памяти запоминающего устройства ;22, а в его буферной памяти - код пред- шествующего текущему значению периода Йтх

" -1

Счетчик 19 непрерывно поцсчитывает импульсы ждущего генератора 2, а в

55 регистр 24 переписывается от импульса к импульсу усилителя-формирователя 1 ступенчатое приращение кода с выхода счетчика 19 Qg7>,, который поступает

7 100 i на информационные входы регистров

25 и 26.

000 8 цикл определения характеристик переходного процесса установления частоты осущестиляется аналогично предшествующему циклу, но в этом случае блок

29 формирования кодов формирует дополнительно коды (кроме кода установившегося значения периода) предельных откло-. нений периода от установившегося зна å T„O Тст, Т =1,1 Т„ст . При атом его первый вход блокируется,,а на его третьем выходе устанавливается 1 низкий уровень, предотвращающий повторный запуск одновибратора 23, При необходимости величина предельных отклонений периода программным путем мо жет быть изменена в блоке 29 формирования кодов.

В отличие от предшествующего цикла, в случае совпадения кодов текущего значения с кодами предельных отклонений периода на вторых выходах одного. иэ блоков 27 или 28 сравнения кодов появляются импульсы записи, проходящие через элемент ИЛИ 33 на один вход элемента 9 совпадения, на вход- делителя

30 частоты на два и на вход записи регистра 26. B исходном состоянии на выходе триггера 13 блокировки появляется высокий уровень и элемент 9 совпадения открывается, Первый импульс совпадения кода текущего значения периода с нижним предельным его отклонением записывает врегистр25 суммарный код с выхода ре гистра 24, соответствующий длительнос- ти монотонной части переходного процесса:

Блоки 27 и 28 сравнения поочередно сравнивают коды соответственно с первого и третьего выходов запоминаю- 5 щего устройства 22 текущего значения периода NT< с кодами предшествующих

1 текущему значений периода . N tX

1 1 передаваемых через блок 29 формирования кодов с второго выхода запоминающего устройства 22. При их совпадении в одном из блоков 27 или 28 сравнения кодов, на первом выходе одного из них появляется импульс, проходящий через алемент ИЛИ 32 на счетный вход счетчика 20 и на его выходе появляется коп

01" счетчик 20 - двухразрядный.

При повторном совпадении Мт< и NT

1 1-1 2Ь йа выходе счетчика 20 появляется код

"1O",, высокий уровень с выхода его второго разряда по шине "Стоп поступает на внешнее управляющее устройство (не показано), которое прерывает поступление эталонной частоты на вход исследуемой системы, прекращая в ней переходный процесс. Повторное совпадение NTX. c

МТ„происходит, когда4ЧТ<,"- ЙТуст 1-1

1 ..36 коду установившегося значения периода, Тем,же высоким уровнем через открытый алемент 8 совпадения запускается одновибратор 23, Когда установившеесязначе ние периода Т т неизвестно, в блоке

29 формировайия кодов на третьем выходе оператор устанавливает высокий уровень, подготавливая исследуемую систему к повторному запуску переходного процесса, а измеритель — к автоматичес46 кому режиму работы. Импульс с второго выхода одновибратора 23 переписывает из буферной памяти запоминающего устройства 22 в оперативную память блока

29 формирования кодов по.второму входу

45 код ЯТу т ..Импульс с первого выхода одновибратора 23, соответствующий заданному фронту его импульса с второго выхода, по шине "Запуск" поступает .во внешнее управляющее устройство, подго- ,тавливая его к формированию импульса установки в "0 триггеров 10-13, счетчиков 17-21, регистров 24-26, памяти запоминающего устройства 22 (за исключением памяти блока 29 формирования кодов) и к повторному запуску переходного процесса. На этом завершается цикл определения установившегося значения периода Т т

П

МТ, =ЕМУ пРИ NTX =NT

1=1 1 tl где n - количество периодов ТХ. до:

1 первого совпадения кода NT< с Мтн

Первый импульс совпадения кода текущего значения с кодом установившегося значения периода с выходов блоков

27 или 28 сравнения кодов устанавливает счетчик 20 в состояние "01 и опрокидывает триггер 13, блокируя поступление на вход записи регистра

25 всех последующих (кроме первого) импульсов совпадения кодов текущего значения и предельных отклонений периода.

В регистр 26 записывается суммарный код с выхода регистра 24, соответствующий общей длительности переходного процесса до последнего совпадения ко0 1000 10

S 0 режиме.

3S

4S

3-1

9 10 да l4Tg ° с кодом либо нижнего, либо верх

l него предельных отклонений

МТ„= МТх; nPI1 ЙТ =ЯТ„ =g g;

I=1 " IYI

Р

NT>- NТх,при МТх -йТ 9=>+q

1=1 j в„ где m - количество периодов Т„до

3--го совпадения кода NT .

"1 с кодом ЙТн р — количество периодов Т<, до

g-ro совпадения кода NTq 1 с кодом NT> — количество совпадений кода Тх

1 .с кодом NT если переходный процесс заверйается после данного совпадения,"

К - количество совпадений кода

ЙТ, с кодом ЙТв, если пере1 ходный процесс завершился после укаэанного совпадения.

Обшее количество импульсов совпадения является нечетным, посколькуколичество совпадений кода КТх с кодом

NT> нечетное, а количество совпадений кода МТх. с кодом NT четное. Делитель

30 частоты на два уменьшает обшее Количество импульсов совпадения и два раза, При этом нечетный импульс отбрасывается, а все четные — проходят на счетный вход счетчика 21 и на вход установки в "0" счетчика 20. На выходе счетчика 21 фиксируется код, соответствуюший количеству переходов исследуемого периода через установившееся значение (порядок системы): где Э=)+ ic — обшее количество совпадений кодов ЙТх ° с кодами NTI и NTq °

Каждый импульс совпадения кода

КТ с кодом NTy y, приходящий на счетный вход счетчика 20 сопровождается четным импульсом совпадения кода

NTx. с кодами NTS или NT<, приходяши1 ми на вход установки счетчика 20 в

"0"; если переходный процесс не установился. После установления переходного процесса повторный импульс совпадения NTg с МТ ст переводит счетчик 20 в состояние " 10, высокий уровень с выхода его второго разряда останавливает переходный процесс в исследуемой системе. На этом работа измерителя в автоматическом режиме завершена.

В ручном режиме работы оператор вручную записывает в оперативную память блока 29 формирования кодов код установившегося 1 значения периода, если оно заранее известно. Работа иэ мерителя в ручном режиме ничем не отличается от второго цикла определения характеристик переходного процесса установления частоты в автоматическом

B рассмотренном измерителе методическая ошибка измерения временных характеристик переходного процесса установления частоты не превышает длительности счетного периода, что обеспечивается синхронностью первого импульса ждуще го генератора с началом переходного процесса, Измеритель позволяет работать как в ручном, так и в автоматическом режимах, может определить установившееся значение периода, характер его изменений от периода к периоду исследуемой частоты и характеристики переходного процесса установления частоты в цифровой форме. форм ула изобретения

Измеритель временных интервалов, содержаший усилитель-формирователь, выход которого через первую линию задержки подключен к первым входам первого и второго элементов совпадения соответственно — к входу триггера управления, генератор импульсов соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов совпадения, выходы которых соединены со счетными входами соответственно первого и второго счетчиков, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам запоминаюшего устройства, первый выход триггера управления подключен к вторым вхо1дам первого и третьего элементов совпадения, второй выход триггера управления соединен с вторыми входами второго и четвертого элементов совпадения, выход первого элемента совпадения соединен с первым установочным входом эапоминаюшего устройства непосредственно и через вторую линию эадермси — .: установочным входом второго счетчика, выход второго элемента совпадения по11к111 чен к второму

000 12 соединены с первым и вторым входами соответственно второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу шестого элемента совпадения, входу записи второго регистра и входу делителя частоты на два, выход которого соединен со счетным входом четвер-того счетчика и установочным входом пятого счетчика, счетный вход которого подключен к выходу третьего элемента

ИЛИ, и входу триггера блокировки, выход которого соединен с вторым входом шестого элемента совпадения, выход которого подключен к входу записи третьего регистра, информационный вход которого подключен к информационному входу второго регистра и выходу первого регистра, вторые выходы перв or о и второго блоков сравнения кодов соединены с первым и вторым входами соответственно третьего элемента ИЛИ, третий выход блока формирования кодов соединен с первым входом седьмого элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом

% пятого счетчика, а выход - с входом одновибратора, выход которого подключен к второму входу блока формирования кодов, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

М 742829, кл. Н 03 К 13/20, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

M 608260, кл. Н 03 К 13/20, 1974,.

3, Авторское свидетельство СССР

М 333366779933, кл. Н 03 К 13/02, 1968.

11 1001 установочному входу запоминающего устройства непосредственно и через третью линию задержки - к установочному входу первого счетчика, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения функ- $ циональных,возможностей, в него введены триггеры запуска, считывания и блокировки, три элемента совпадения; три счеМ чика, одновибратор,. три регистра, два блока сравнения кодов, блок формирова- 1р ния кодов, делитель частоты на два и три элемента ИЛИ, причем выход усилителя-формирователя подключен к входам триггеров запуска и считывания, выходы которых соответственно соединены с вхо- 15 дом генератора импульсов и первым входом пятого элемента совпадении, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - со счетным входом третьего счетчика, выход которо- 2р . го подключен к информационному входу первого регистра, вход записи которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены к выходам первого и второго элементов И совпадения соответственно, первый, второй, и третий выходы запоминающего устройства соединены с первыми входами соответственно первого блока .сравнения кодов, блока формирования кодов и вто- ур рого блом сравнения кодов, первый и второй выходы блока формирования кодов подключены к Вторым входам перво» го и второго блоков сравнения кодов соответственно, первые выходы которых

100 1000

ВНИИПИ

Тираж 40!Э

Филиал ППП "Патент", r. Ужгорол, ул. Проектная,4