Цифровой хронометр

Цифровой хронометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нн 600507

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 12.04.76 (21) 2347143/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 25.05.78 (51) М, Кл.- G 04С 3 00

Государственный комитет

Совета Нинистров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 681.11(088.8) (72) Авторы изобретения

В. Е. Тырса, О. И. Антонова и В. В. Дюняшев

Харьковский институт радиоэлектроники (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ХРОНОМЕТР

Цифровой хронометр предназначен для измерения среднего значения временных интервалов и может быть использован в информационно-измерительной технике.

Известны хронометры, содержащие формирующие блоки, блоки сравнения, блок отображения и генератор тактовой частоты (1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является хронометр, содержащий последовательно соединенные генератор стандартной частоты, формирователь импульсов стандартной частоты, ключ, вход которого подключен к триггеру с раздельным входом и счетчик (2) .

Такой хронометр имеет низкую точность.

Цель изобретения — повышение точности измерения, Это достигается тем, что в предлагаемый цифровой хронометр введены параллельно включенные каналы измерения, каждый из которых состоит из ключа, линии задержки и счетчика, схема сравнения, содержащая логические элементы И, логические элементы

ИЛИ и реверсивный счетчик, причем входы линий задержки подключены к единичному выходу триггера с раздельным входом, а выходы их подключены к ключам каналов измерения. Входы этих ключей соединены с выходом формирователя импульсов стандартной частоты, а выходы подключены к счетчикам каналов измерения. Первые два триггера счетчика и триггеры счетчиков каналов измерения подключены к схеме сравнения, выходы которой через элементы ИЛИ подключены к

5 суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, выход счетчика подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика.

На фиг. 1 показана структурная схема

10 предлагаемого цифрового хронометра; на фиг. 2, а — яс приведены временные диаграммы работы цифрового хронометра.

Цифровой хронометр содержит триггер 1 с раздельным входом, генератор 2 стандартной

15 частоты, формирователь 3 импульсов стандартной частоты, ключ 4, счетчик 5 импульсов, линии бь ..., 6„задержки, ключи 7н ..., 7„, счетчики 8ь ..., 8„, электронный коммутатор (на чертеже не показан), схему 9 сравне20 ния, логические элементы ИЛИ 10 и 11, реверсивный счетчик 12.

Измеряемый временной интервал задается старт-импульсом и стоп-импульсом на входе

25 триггера 1 с раздельным входом. С выхода генератора 2 стандартной частоты поступает напряжение некоторой стандартной частоты

fo на вход формирователя 3 импульсов стандартной частоты. С выхода формирователя 3

33 последовательность импульсов с периодомпо600507 1 + .1г Ха и

x) 50

1 вторения То — — — (фиг. 2,а) поступает на уо вход ключа 4. Старт-импульсом триггер 1 с раздельным входом опрокидывается в «1» (фиг. 2,6), что приводит к открыванию ключа 4, и импульсы стандартной частоты в течение измеряемого временного интервала подсчитываются счетчиком 5 (фиг. 2,в).

С единичного выхода триггера 1 с раздельным входом импульс, соответствующий измеряемому временному интервалу, поступает также на линии задержки 6ь ..., 6 с временами задержки ть..., т (фиг. 2,г,е) и далее на ключи 70 ..., 7„, под воздействием чего они открываются. На вторые входы ключей лоступает также последовательность импульсов с выхода формирователя 3, которые подсчитываются в течение измеряемого временного интервала дополнительными счетчиками

8ь ..., 8 (фиг. 2,д,ж). Стоп-импульс возвращает триггер 1 в первоначальное состояние, что приводит к закрыванию ключей 4, 7ь ..., 7 . На этом цикл измерения заканчивается.

Следует отметить, что времена задержки ть ..., т„могут быть неизвестными.

Таким образом, для повышения точности измерения производятся многократные измерения с последующим усреднением результата. Просуммировав значения измеряемого временного интервала t, ..., 1,, полученные на выходе каналов и, разделив сумму на и (и — количество каналов), получаем усредненное значение измеряемого временного интервала: где 4 — усредненное значение измеряемого временного интервала.

В предлагаемом устройстве время измерения увеличивается всего лишь на наибольшее время задержки соответствующей линии задержки 6;, где i= l, ..., и.

Очевидно, что неточность изготовления линий задержки не влияет на точность измерения. Наоборот, случайный разброс параметров линий обеспечивает случайный характер появления старт-импульсов в интервале Т,.

Предположим, что число импульсов, подсчитанное счетчиком 5 за измеряемый временной интервал, равно А„. Тогда можно сказать, что показания дополнительных счетчиков 8ь ..., 8„ отличаются от показаний счетчика 5 на единицу, т. е. равны А — 1 или

А„+1. В качестве счетчиков 8ь ..., 8„ тогда можно использовать два последовательно соединенных триггера со счетными входами 13ь ..., 13 и 14ь ..., 14 . При этом запоминается не все число, а два младших его разряда.

Анализ состояния триггеров 13ь ..., 13„и

14ь ..., 14 счетчиков 8ь ..., 8 и триггеров

15 и 16 счетчика 5, являющихся младшими разрядами двоичного числа, производится блоком сравнения 9 после окончания счета в основном и дополнительных счетчиках. Для

З0

4. этого используют набор логических элементов И 17 — 20, соединенных с элементом ИЛИ

10;х элементов И 21 — 24. соединенных с элементом ИЛИ 11.

Входы элементов 7 — 20 соединены с выходами триггеров 13 — 16 таким образом, что при двоичном коде триггеров 15 и 16, большем двоичного кода триггеров 130 ..., 13 и

14ь ..., 14„, на выходе схемы ИЛИ 10 образуется единица, поступающая на вычитающий вход реверсивного счетчика 12, а при обратном отношении кодов — единица образуется на выходе схемы ИЛИ 11, соединенной с суммирующим входом счетчика 12. При переписи содержимого счетчика 5 в счетчик 12 производится последовательный опрос триггеров счетчика 12. Со счетчика 5 импульсы поступают соответственно на вход (k+)-го и т. д. триггеров счетчика 12, где k — степень двойки, т. е. и = 2", таким образом, в счстчик 12 заносится результат умножения содержимого счетчика 5 на и.

После осуществления суммирования реверсивным счетчиком 12 результат можно прочитать следующим образом: состояние триггера счетчика 12, начиная с (k+1)-го, будут соответствовать целой части полученной суммы, причем состояние (1+1)-го триггера соответствует младшему разряду целой части двоичного числа. Состояние триггеров 1, ..., k счетчика 12 соответствует старшим разрядам дробной части полученной суммы, т. е. осуществлено деление на и.

В результате проведенных операций получено усредненное значение измеряемого временного интервала f,-. Использование параллельно включенных каналов измерения выгодно отличает предлагаемый цифровой хронометр от известного, так как уменьшается погрешность получаемого результата при незначительном увеличении времени измерения.

Кроме того, благодаря тому, что предлагаемый хронометр в качестве дополнительных счетчиков содержит по два триггера со счетными входами вместо набора триггеров по числу разрядов, соответствующих необходимому двоичному числу, снижается его себестоимостьь.

Формула изобретения

Цифровой хронометр, содержащий последовательно соединенные генератор стандартной частоты, формирователь импульсов стандартной частоты, ключ, вход которого подключен к триггеру с раздельным входом, счетчик, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены параллельно включенные каналы измерения, каждый из которых состоит из,ключа, линии задержки и счетчика, схема сравнения, содержащая логические элементы И, логические элементы ИЛИ и реверсивный счетчик, причем входы линий задержки подключены к единичному выходу триггера с раздельным

600507 входом, а выходы пх подключены к ключам каналов измерения, входы этих ключей соединены с выходом формирователя импульсов стандартной частоты, а выходы подключены к счетчикам каналов измерения, первые два триггера счстчика и триггеры счетчиков каналов измерения подключены к схеме сравнения, выходы которой через элементы ИЛИ подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, выход счетчика подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Подунаев Г. А., Осминин А. А., Повышение точности двухканальных схем электронно-цифровых измерений интервалов времени. «Измерительная техника», М 4, с. 52 — 54.

2. Шляндпн В. М. Цифровые электроизме10 рительные приборы. М., «Энергия», 1972.

600507

Составитель А. Иванов

Техред И. Михайлова

Редактор А. Осочников

Корректоры: Н. Федорова и Л. Котова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1475/5 Изд. № 365 Тираж 544 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5