Преобразователь интервалов времени в цифровой код

Преобразователь интервалов времени в цифровой код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИ Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i i! 665401

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.10.76 (21) 2417013/18-21 (51) М. К, Н ОЗК 13/20 с присоединением заявки №

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.05.79. Бюллетень № 20 (45) Дата опубликования описания 30,05.79 (53) УДК 681.325 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

М. В. Соломко и А. Г. Яровой

Опытно-конструкторское бюро Института радиофизики и электроники АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ

В ЦИФРОВОЙ КОД

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для измерения временных интервалов и периодов тока или напряжения, и может найти широкое применение в системах измерения, обработки и представления информации.

Известно устройство, содержащее генератор опорной частоты, подключенный своим выходом через ключ к счетному входу счетчика, и триггер, выход которого подключен ко второму входу ключа. На установочные входы триггера подаются импульсы «Пуск» и «Стоп», определяющие начало и конец измеряемого временного интервала (1).

Недостатком устройства является наличие погрешности, вызываемой несовпадением момента конца отсчета с концом периода колебаний генератора опорной частоты.

Известнов также устройство, содержащее входной триггер, линию задержки, выходы которой подключены соответственно к первым входам п элементов И, выходы которых соединены со входами регистра, выход регистра подключен ко входу счетчика младших разрядов, второй вход которого соединен с первым входом счетчика старших разрядов, второй вход счетчика старших разрядов подключен к выходу ключа, первый вход которого соединен с выходом счетчика младших разрядов, а второй и третий входы ключа подключены соответственно к выходу входного триггера и выходу генератора опорной частоты (2).

Однако в этом устройстве не учитывается время включения и выключения элементов, а также не устраняется погрешность измерения, связанная с несовпадением начала измерения с передним фронтом им10 пульса генератора опорной частоты, что снижает точность преобразования интервалов времени в цифровой код.

Целью изобретения является повышение точности преобразования интервалов врс15 мени в цифровой код.

Это достигается тем, что в преобразователь интервалов времени в цифровой код, содержащий входной триггер, линию задержки, выходы которой подключены соответственно к первым входам п элементов

И, выходы которых соединены со входами регистра, выход регистра подключен ко входу счетчика младших разрядов, второй вход которого соединен с первым входом

25 счетчика старших разрядов, второй вход счетчика старших разрядов подключен к выходу ключа, первый вход которого соединен с выходом счетчика младших разрядов, а второй и третий входы ключа под30 ключены соответственно к выходу входного

665401

65 триггера и выходу генератора опорной частоты, дополнительно введены генератор одиночных импульсов, триггер, одновибратор и элемент управления, вход которого подключен ко входу одновибратора, к первому входу генератора одиночных импульсов и ко второму входу ключа, третий вход которого соединен со вторым входом генератора одиночных импульсов, выход которого подключен к первому входу дополнительного триггера, второй вход дополнительного триггера соединен с первым выходом элемента управления, второй и третий

«ыходы которого соотвстствснно подключены к (а+1)-му входу регистра и ко второму входу счетчика младших разрядов, при этом выход дополнительного триггера соединен со вторыми входами и элементов И, а выход одновибратора подключен ко входу линии задержки.

На чсртеже представлена принципиальная структурная электрическая схема устройства.

Преобразователь содержит генератор 1 опорной частоты, входной триггер 2, ключ

3, счетчик 4 старших разрядов, элемент 5 управления, одновибратор 6, генератор 7 одиночных импульсов, дополнительный триггер 8, линию 9 задержки, элементы И

10-1, ..., 10-п, регистр 11, счетчик 12 младших разрядов. На чертеже также показаны шина «Пуск» 13 и шина «Стоп» 14.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии значения счетчиков 4 и 12 равны нулю. Перед началом измерения с одного из выходов элемента 5 управления на второй вход дополнительного триггера 8 подается импульс, устанавливающий дополнительный триггер 8 в такое состояние, что элементы И 10-1, ..., 10-и по входам, подключенным к выходу дополнительного триггера 8, оказываются разрешенными. С другого выхода элемента 5 управления на соответствующие входы счетчиков 4 и 12 подается команда «Сложение».

С шины «Пуск» 13 на входной триггер 2 поступает импульс, соответствующий началу измеряемого временного интервала.

Входной триггер 2 устанавливается в единичное состояние, в результате чего на ключ 3 и генератор 7 одиночных импульсов по входам, подключенным к выходу входного триггера 2, подается разрешающий потенциал. Сигналы с выхода генератора 1 опорной частоты поступают на соответствующие входы ключа 3 и генератора 7, Ключ 3 построен так, что на вход счетчика

4 от генератора 1 будут проходить сигналы, начиная с того импульса, передний фронт которого начался после поступления сигнала разрешения счета от входного триггера 2. Генератор 7 одиночных импульсов формирует один импульс, синхронный с первым импульсом генератора 1, передний фронт которого начался после сигнала разрешения от входного генератора 2, На второй вход счетчика 4 через ключ 3 начинают проходить импульсы от генератора 1.

Линия 9 задержки имеет (2 — 1) отвода при двоичной системе счисления, где т— число, показывающее, во сколько раз надо повысить точность при применении двоичных счетчиков, причем каждая из секций

Тв создает задержку, равную —, где Tp—

m период колебаний генератора 1. Фронтом выходного сигнала триггера 2 возбуждается одновибратор 6, с выхода которого импульс подастся на вход линии 9 задержки.

Длительность выходного импульса т одновибратора 6 выбирается из условия, что

Т, <т(2Т,. Выходным сигналом генератора 7 дополнительный триггер 8 по первому входу устанавливается в состояние, запрещающее прохождение сигналов от линии

9 задержек через элемент И 10-1 — 10-п на входы регистра 11. 3а время At>, измеряемое с момента пуска устройства и до поступления первого импульса от генератора

1 опорной частоты, или, что то же самое, с момента подачи сигнала одновибратора 6 на линию 9 задержки и до момента запрета элементов И 10-1 — 10-п на установочные входы регистра 11 (регистр 11 может быть выполнен, например, на триггерах) с отводов линии 9 задержки через элементы

И 10-1 — 10-п будут поступать импульсы, которые установят в состояние «1» К триггеров регистра 11, причем

К= = "m.

Л1 М

То)т Т, Однако ввиду того, что элементы, входящие в одновибратор 6, генератор 7 одиночных импульсов, дополнительный триггер 8 и элементы И 10-1 — 10-п имеют конечное время включения и выключения, то время, за которое на установочные входы регистра 11 будут поступать сигналы, в действительности равно

=, — вьл + выкв> где 4„-„— время включения элементов, 1„,„„— время выключения элементов.

Следовательно, будет установлено в состояние «1» К триггеров у л tl вкл + выкл

Т, Ф

После запрета элементов И 10-1 — 10-п из элемента 5 управления на (а+1)-й (сдвиговый) вход регистра 11 подаются сигналы, очищающие регистр 11. Сигналы переполнения с выхода регистра 11 поступают на счетчик 12, где они суммируются.

После очистки регистра 11 на второй вход дополнительного триггера 8 вновь подается сигнал подготовки, устанавливающий дополнительный триггер 8 в такое состояние, 665401 что элементы И 10-1 — 10-п по объединенным входам оказываются разрешенными.

Когда с шины «Стоп» 14 поступает сигнал на входной триггер 2, то он устанавливается в такое положение, что своим выходом 5 накладывает запрет на ключ 3, и сигналы от генератора 1 прскращают проходить на вход счетчика 4. 3а время t,. с момента прихода импульса с шины «Пуск» 13 до прихода импульса с шины «Стоп» 14 от гене- 10 ратора 1 на вход счетчика 4 поступает х

N= — импульсов. С одного из выходов

То элемента 5 управления на соответствующие входы счетчиков 4 и 12 подается команда 15

«Вычитание». По фронту выходного сигнала входного триггера 2 возбуждается одновибратор 6, выходной импульс которого поступает на вход линии 9 задержки. Первым импульсом генератора 1, поступившим на 20 генератор 7 одиночных импульсов после выключения входного триггера 2, производится сброс дополнительного триггера 8 и запрет элементов И 10-1 — 10-и. 3а время

Atq должно быть установлено в состояние 25

«1» P триггеров регистра 11.

Р= = m

At М

ToIm To

С учетом задержек на включение и выклю- 30 чение элементов в действительности в регистре 11 будет установлено в состояние «1»

P триггеров.

ni htz вкл + выкл т. 35

Тр

После запрета элементов И 10-1 — 10-и из элемента 5 управления на (и+1)-й (сдвиговый) вход регистра 11 подаются сигналы

«Счет», очищающие регистр 11. Сигналы 40 переполнения с выхода регистра 11 поступают на счетчик 12, где производится их вычитание из предыдущего значения. В этом случае, если К (Р, сигнал перехода через «О» счетчика 12 через ключ 3 посту- 45 пит на счетчик 4, и его значение уменьшится на единицу. После вычитания состояние счетчика 12 примет значение тг гы t1 вкл + выкл

То 2 вкл + выкл 1 2

Т, То т. е. в счетчике 12 будет записано число, пропорциональное величине (At1 — Л4). Таким образом х — 7о + 1 - в.

Но так как состояние счетчика 4 равно N, 50 т а состояние счетчика 12 равно — (At, д,)

То следует, что погрешности, вызываемые задержкой на включение и выключение элементов взаимно компенсируются за счет того, что при измерении Л/1 и At используют одни и те же элементы.

Таким образом, введение в преобразователь элемента управления, генератора одиночных импульсов, одновибратора и триггера позволит повысить точность преобразования временного интервала в код за счет использования высокостабильного генератора опорной частоты и исключения погрешности, вызываемой конечным временем включения и выключения элементов схемы.

Формула изобретения

Преобразователь интервалов времени в цифровой код, содержащий входной триггер, линию задержки, выходы которой подключены соответственно к первым входам п элементов И, выходы которых соединены со входами регистра, выход регистра подключен ко входу счетчика младших разрядов, второй вход которого соединен с первым входом счетчика старших разрядов, второй вход счетчика старших разрядов подключен к выходу ключа, первый вход которого соединен с выходом счетчика младших разрядов, а второй и третий входы ключа подключены соответственно к выходу входного триггера и выходу генератора опорной частоты, отличающийсяя тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него дополнительно введены генератор одиночных импульсов, триггер, одновибратор и элемент управления, вход которого подключен ко входу одновибратора, к первому входу генератора одиночных импульсов и ко второму входу ключа, третий вход которого соединен со вторым входом генератора одиночных импульсов, выход которого подключен к первому входу дополнительного триггера, второй вход дополнительного триггера соединен с первым выходом элемента управления, второй и третий выходы которого соответственно подключены к (n+ 1) -м у входу регистра и к второму входу счетчика младших разрядов, при этом выход дополнительного триггера соединен со вторыми входами и элементов И, а выход одновибратора подключен ко входу линии задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мартяшин А. И. и др. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. М., «Энергия», 1976, с. 90 — 91, рис. 2 — 17.

2. Шляндин В. М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы. М., «Высшая школа», 1973, с. 169 — 170, рис. 3 — 20, Составитель Р. Матвеева

Редактор А. Купрякова Техред Н. Строганова Корректор 3. Тарасова

Заказ 835/12 Изд. № 344 Тираж 1059 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретешш и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2