CS257865B1 - Zapojeni pro mdlení časových intervalů programovatelnými čítači a počítačem - Google Patents

Abstract

Zapojení řeší měření n Sašových intervalů s programově volitelnou minimální a maximální hodnotou měření pro případy, v nichž požado ­ vaná přesnost měření vyžaduje použít periodu mařicích impulsů, která je kratší než dovolená minimální perioda impulsů na čítačích vstupech programovatelných čítačů. Podstatou řešení je blok programovatelných čítačů, blok vratných čítačů, dekodér a n-násobné dvouvstupové hradlo s pamětí, které jsou zapojeny tak, že výstupy vratných čítačů jsou přes dekodér spojeny se vstupy programovatelných čítačů a s odčítacími vstupy vratných čítačů, jejichž čítači vstupy jsou spojeny s výstupy n-násobného dvouvstupo- vého hradla s pamětí. Z programovatelných čí ­ tačů do počítače jsou vyšší řády přenášeny po ukončení cyklu měření a nižší řády po ukončení cyklu přepisu hodnot z vratných do programova ­ telných čítačů. Podle rozhraní zdroje intervalů a počítače jsou uvedeny varianty řešení. Zapo ­ jení může být využito zejména pro měření vzdá ­leností laserovým nebo radiolokačním dálkomě- rem.

Description

Vynález se týká zapojení pro měření časových intervalů programovatelnými čítači a počítačem mezi okamžikem příchodu prvního měřeného impulsu a okamžiky příchodu těch následujících nejvýše n měřených impulsů, pro které platí vztah

Snin ti Snax kde t_m£_n t jsou předem programem z počítače volitelné hodnoty a pro případy, při nichž požadovaná přesnost měření časových intervalů vyžaduje použít měřicí čítané impulsy, jejichž perioda je kratší, nežli je minimální dovolená hodnota periody impulsů na vstupu programovatelných čítačů.

Dosud známá zapojení pro měření časových intervalů počítačem jsou ve výše uvedených případech založena na použití rychlých čítačů pro čítání měřicích impulsů, jejichž stav po ukončeném měření je zaváděn do počítače prostřednictvím dalších obvodů paralelního nebo paralelně sériového rozhraní, přičemž zavádění hodnot t . a t je prováděno pomocí dalších logických mm max sekvenčních obvodů.

Nevýhodou těchto zapojení je nutnost použití většího počtu integrovaných logických obvodů, a tím i zhoršení technicko-ekonomických ukazatelů výsledného řešení v důsledku většího objemu, nižší spolehlivosti a vyšších nákladů na výrobu.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny zapojením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že třetí vstup zapojení je spojen se vstupem přepínaného signálu dvoustavového přepínače, jehož prvý výstup je spojen s prvým společným vstupem n-násobného dvouvstupového hradla s pamětí a jehož druhý výstup je spojen s prvým vstupem n-stavového přepínače, jehož n výstupů je po řadě spojeno s n individuálními vstupy n-násobného dvouvstupového hradla s pamětí, jehož třetí společný vstup je spojen se vstupem měřicích impulsů zapojení a jehož n individuálních výstupů je po řadě spojeno s n čítacími vstupy bloku vratných čítačů, jehož n prvých výstupů je po řadě spojeno s n prvými individuálními vstupy dekodéru a jehož n druhých výstupů je po řadě spojeno jednak s n třetími detekčními vstupy detektoru, a jednak s n druhými individuálními vstupy dekodéru, jehož n druhých výstupů je spojeno s n odčítacími vstupy bloku vratných čítačů a jehož n prvých výstupů je po řadě spojeno s n čítacími vstupy bloku programovatelných čítačů, přičemž jeden libovolný z těchto n prvých výstupů je spojen s {n+1) . čítacím vstupem bloku programovatelných čítačů, jehož druhý programovatelný výstup je spojen s druhým přepínacím vstupem dvoustavového přepínače a jehož prvý programovatelný výstup je spojen s druhým společným vstupem n-násobného dvouvstupového hradla s pamětí, jehož řídicí výstup je spojen jednak s prvým detekčním vstupem detektoru a jednak s druhým hradlovacím vstupem bloku programovatelných čítačů, přičemž vstup pomocných impulsů zapojení je spojen s druhým společným vstupem dekodéru, přičemž prvý vstup zapojení je spojen s prvým vstupem paměti režimu měření, přičemž druhý vstup zapojení je spojen jednak s prvým přepínacím vstupem dvoustavového přepínače, jednak s druhým vstupem n-stavového přepínače, jednak s prvým vstupem bloku vratných čítačů a jednak s druhým vstupem paměti režimu měření, jejíž výstup je spojen jednak s prvým společným vstupem dekodéru, jednak s druhým detekčním, vstupem detektoru a jednak s prvým hradlovacím vstupem bloku programovatelných čítačů, jehož řídicí vstup je spojen s šestým vstupem zapojení, a jehož datový vstup/výstup je spojen s datovým vstup/výstupem zapojení, přičemž výstup detektoru je spojen s prvým výstupem zapojení, řídicí vstup detektoru je spojen se sedmým vstupem zapojení.

Spojením vratných čítačů s programovatelnými čítači přes dekodér je dosaženo jednoduššího obvodového zapojení pro přesná měření časových intervalů a zavádění naměřených hodnot do počítače v porovnání s dosud známými zapojeními, přičemž je umožněno i jednoduché programovatelné určování rozsahu měřených hodnot.

Na obr. 1 a obr. 2 je uvedeno schéma obecného řešení zapojení podle vynálezu. Na obr. 14 a obr. 15 jsou uvedena schémata upravených obecných řešení zapojení podle vynálezu pro dva další způsoby generováním měřených impulsů. Na obr. 3 až obr. 12 jsou uvedeny příklady kon3 krétního zapojení jednotlivých bloků obecného řešení tak, že na obr. 3 je pamět režimu měření A, na obr. 4 dvoustavový přepínač B, na obr. 5, 6 a 7 jsou uvedeny varianty řešení n-stavového přepínače C pro n = l, 2an>2, na obr. 8 je uvedeno n-násobné dvouvstupové hradlo s pamětí D se dvěma variantami konkrétního provedení řídicího výstupu D6 pro základní zapojení podle obr. 1 a 14 a upravené zapojení podle obr. 15. Na obr. 9 je uvedeno schéma i-tého vratného čítače E, na obr. 10 schéma dekodéru čítaných impulsů F pro i-tý dekodér, na obr. 11 je schéma detektoru ukončení cyklu H a na obr. 12 je schéma tří programovatelných čítačů, tj. pro n = 2 se dvěma variantami konkrétního provedení programovatelného výstupu G4 pro základní a upravené zapojení podle obr. 15. Na obr. 13 je uveden časový diagram činnosti příkladu konkrétního zapojení podle vynálezu pro základní zapojení.

Podstatu zapojení podle vynálezu, která je naznačena na schématech obecného řešení na obr. 1 a obr. 2, tvoří:

blok programovatelných čítačů G s prvním G1 a s druhým G2 hradlovacím vstupem, společným pro všech (n + 1) programovatelných čítačů, s (n+1) čítacími vstupy G3i pro každý z (n+1) programovatelných čítačů, s prvým programovatelným výstupem G4, pro výstup signálu dosažení maximální programovatelné hodnoty některým z prvních 1 až n programovatelných čítačů, s druhým programovatelným výstupem G5 z (n+1). programovatelného čítače, s řídicím vstupem G6 pro vstup řídicích a výběrových signálů z počítače, s datovým vstup/výstupem G7 pro výměnu dat s počítačem;

blok vratných čítačů E, obsahující n vratných čítačů, s prvným vstupem El pro nastaveni počáteční hodnoty všech n vratných čítačů, s n čítacími vstupy E2i a s n odčítacími vstupy E3i, s n prvými výstupy E4i pro výstup čítaných impulsů s m-násobně prodlouženou periodou vzhledem k periodě impulsů na čítačích vstupech E2i, s n druhými výstupy E5i z detek torů počátečního stavu vratných čítačů;

dekodér F, obsahující n shodných dekodérů čítaných impulsů s prvým F1 a druhým F2 společným vstupem všech n dekodérů, s n prvými F3i a s n druhými F4i indivudálnimi vstupy, v nichž každá i-tá dvojice je určena pouze pro i-tý z n shodných dekodérů a s n prvými F5i a s n druhými F6i výstupy každého z n shodných dekodérů;

n-násobné dvouvstupové hradlo s pamětí D, ve kterém n dvouhodnotových pamětí intervalů řídí průchod hradlovanýoh impulsů na n výstupů, s prvým Dl a druhým D4 společným vstupem pro zápis v uvedeném pořadí jedné otvírací a druhé zavírací hodnoty do všech n pamětí intervalů, s třetím společným vstupem D3 pro vstup hradlovaných impulsů, s n individuálními vstupy D21 pro zápis pouze druhé, zavírací hodnoty do jednotlivých pamětí intervalů, s n individuálními výstupy D5i jednotlivých hradel, s řídicím výstupem D6 pro výstup signálu uzavření všech n dvouvstupovýoh hradel a se čtvrtým společným vstupem D7 pro zápis druhé, zavírací hodnoty do všech n pamětí intervalů;

n-stavový přepínač C s nastavením počátečního stavu a postupným přepínáním, řízeným od přepínaného signálu, s prvým vstupem Cl přepínaného a přepínajícího signálu, s druhým vstupem C2 pro nastavení počátečního stavu a s n výstupy C3i pro i = 1, 2, ... n;

dvoustavový přepínač B se vstupem Bl přepínaného signálu, s prvým B3 a s druhým B2 přepínacími vstupy pro nastavení přepínače do prvého a druhého stavu, s prvým B4 a druhým B5 výstupem a případně se třetím přepínacím vstupem B6 pro nastavení přepínače do druhého stavu;

pamět režimu měření A s prvým Al a druhým A2 vstupem pro zápis jedné a druhé hodnoty, s výstupem A3 pro výstup zapsané hodnoty a případně se třetím vstupem A4 pro zápis druhé hodnoty;

detektor H s prvým H1 a druhým H2 detekčním vstupem a s n třetími H3i detekčními vstupy pro i=l, 2, ... n s řídicím vstupem H4 pro programovatelné ukončení výstupního signálu a s výstupem H5 pro výstup signálu ukončení cyklu měření a cyklu přepisu;

které jsou spojeny, jak je naznačeno ve schématech obecného řešení na obr. 1 a obr. 2, tak, še třetí vstup X3 zapojení, určený pro vstup měřených impulsů, je spojen se vstupem Bl přepínaného signálu dvoustavového přepínače B, jehož prvý výstup B4 je spojen s prvým společným vstupem Dl n-násobného dvouvstupového hradla s pamětí D, a jehož druhý výstup B5 je spojen s prvým vstupem Cl n-stavového přepínače C, jehož n výstupů C3i je po řadě spojeno s n individuálními vstupy D2i n-násobného dvouvstupového hradla s pamětí D, jehož třetí společný vstup D3 je spojen se vstupem měřicích impulsů X4 zapojení a jehož n individuálních výstupů D5i je po řadě spojeno s n čítacími vstupy E2i bloku vratných čítačů E, jehož n prvých výstupů E4i je po řadě spojeno s n prvými individuálními vstupy F3i dekodéru F .a jehož n druhých výstupů E5i je po řadě spojeno jednak s n třetími detekčními vstupy H3i detektoru H a jednak s n druhými individuálními vstupy F4i dekodéru F, jehož n druhých výstupů F6i je spojeno s n odčítacími vstupy E3i. bloku vratných čítačů E a jehož n prvých výstupů F5i je po řadě spojeno s n čítacími vstupy G3i bloku programovatelných čítačů G, přičemž jeden libovolný z těchto n prvých výstupů F5i je spojen s (n + 1) citacím vstupem G3 (n+lj, bloku programovatelných čítačů G, jehož druhý programovatelný výstup G5 je spojen s druhým přepínacím vstupem B2 dvoustavového přepínače B a jehož prvý programovatelný výstup G4 je spojen s druhým společným vstupem D4 n-násobného dvouvstupového hradla s pamětí D, jehož řídicí výstup D6 je spojen jednak s prvým detekčním vstupem H1 detektoru H a jednak s druhým hradlovacím vstupem G2 bloku programovatelných čítačů G, přičemž vstup X5 pomocných impulsů zapojení je spojen s druhým společným vstupem F2 dekodéru 1 přičemž první vstup XI zapojení je spojen s prvým vstupem Al paměti režimu měření A, přičemž druhý vstup X2 zapojení je spojen jednak s prvým přepínacím vstupem B3 dvoustavového přepínače B, jednak s druhým vstupem C2 n-stavového přepínače C, jednak s prvým vstupem El bloku vratných Čítačů E a jednak s druhým vstupem A2 paměti režimu měření A, jejíž výstup A3 je spojen jednak s prvým společným vstupem F1 dekodéru F, jednak s druhým detekčním vstupem H2 detektoru H a jednak s prvým hradlovacím vstupem G1 bloku programovatelných čítačů G, jehož řídicí vstup G6 je spojen s Šestým vstupem zapojení X6 a jehož datový vstup/výstup G7 je spojen se vstupem/výstupem XY2 zapojení, přičemž výstup H5 detektoru H je spojen s prvým výstupem Y1 zapojení a řídicí vstup H4 detektoru H je spojen se sedmým vstupem X7 zapojení.

Pro uvedení zapojení podle vynálezu do správného počátečního stavu je zapojení vybaveno osmým vstupem X8, který je spojen se čtvrtým společným vstupem D7 n-násobného dvouvstupového hradla s pamětí D, se třetím přepínacím vstupem B6 dvoustavového přepínače B a se třetím vstu pem A4 paměti režimu měření A.

Hodnota i-tého časového intervalu t^, měřená s využitím zapojení podle vynálezu je v počítači počítána ze vztahu t· (P. . m + V.) . t (2) v němž i = 1, 2, ... n je index měřeného intervalu, t je perioda měřicích impulsů přiváděných na vstup X4 zapojení, m je modul čítání vratných čítačů, *

např. pro k-řádový binární čítač m = 2 , je počet impulsů načítaných v i-tém programovatelném čítači v bloku programovatelných čítačů G v okamžiku dokončení cyklu měření.

V počítači je hodnota P^ počítána ze vztahu

Ρ_χ = M - p_± + 1 (3) ve kterém:

M je hodnota zapisovaná do programovatelného čítače před zahájením měření, stanovena např. z podmínky ^M = W^(t · - ¹ <4>

je hodnota přečtená z i-tého programovatelného čítače do počítače na základě výstupního signálu Yl ze zapojení po ukončení cyklu měření, .

je počet impulsů načítaných v i-tém vratném čítači modulo m v okamžiku dokončení cyklu měření

V_j_ = 0, 1, ... (m - 1)

V počítači je hodnota počítána ze vztahu ν_± = M - v_i + 1 (5) ve kterém:

M je hodnota zapisovaná do i-tého programovatelného čítače před zahájením cyklu přepisu, stanovená z podmínky

M > m (6) v^ je hodnota přečtená z i-tého programovatelného čítače do počítače na základě výstupního signálu Yl ze zapojení po ukončení cyklu přepisu.

Uvedené vztahy (3) až (6) jsou důsledkem faktu, že programovatelný čítač musí impulsy přiváděné na jeho čítači vstup od naprogramované hodnoty M odčítat a hodnotu M v daném progra movaném módu činnosti (viz dále) přiřazuje až intervalu, následujícím za prvním přivedeným čítaným impulsem.

Do (n + 1). programovatelného čítače je před zahájením měření vložena hodnota M(n + 1), která pro daný mód činnosti (viz dále) je například stanovena z podmínky

M(n + 1) = t_min/(m . t) - 1 (7)

Měření časových ini ‘-valů zapojením podle vynálezu je prováděno následujícím postupem.

Po uvedení zapojení do po. ·očního stavu signálem na vstupu X8 a naprogramováním hodnot do bloku programovatelných čítačů G je cyklus měření zahájen signálem na druhém vstupu X2 zapojení.

Prvním následujícím impulsem, přivedeným na třetí vstup X3 zapojení, je přes výstup B4 a výstupy D5i zahájeno měření intervalů čítáním impulsů ze vstupu X4 zapojení v čítačích E a G»

Je-li na vstup G3 (n + 1) programovatelného čítače přivedeno (M(n +1)+1) impulsů, pak prostřednictvím signálu na druhém programovatelném výstupu G5 je přes druhý přepínací vstup B2 přepnut přepínač B a následující impulsy na vstupu X3 postupně ukončí přes výstupy C3i čítání impulsů v čítačích E a G. Tím jsou změřené hodnoty časových intervalů v čítačích uchovány.

Dosáhne-li n-tý programovatelný čítač hodnotu M, pak signál na jeho programovatelném výstupu G4 prostřednictvím druhého společného vstupu D4 n-násobného dvouvstupového hradla s pamětí D ukončí cyklus měření a prostřednictvím výstupu D6 signalizuje ukončení cyklu měření na prvý detekční vstup Hl detektoru H. Pokud (n + 1) měřený impuls na vstupu X3 přijde před dosažením hodnoty ř_max, pak bude cyklus měření ukončen obdobným způsobem, ale na základě signálu na n-tém výstupu C3n n-stavového přepínače C místo na základě signálu z výstupu G4.

Po programovém sejmutí hodnot z programovatelných čítačů prostřednictvím řídicích a výběrových signálů přivedených z počítače na šestý vstup X6 zapojení a prostřednictvím datových vstupů/výstupů XY2 zapojení, je ve vhodný okamžik, prostřednictvím prvního vstupu XI, ukončen režim měření a je zahájen cykl přepisu. Prostřednictvím výstupu A3 paměti režimu měření A a prvého společného vstupu Fl, zahájí dekodér čítaných impulsů F s využitím pomocných impulsů na vstupu X5 přepis hodnot z vratných Čítačů do předem programově připravených programovatelných čítačů v bloku G. Ukončení cyklu přepisu všech hodnot do programovatelných čítačů je signalizováno na n druhých výstupech E5i bloku vratných čítačů a prostřednictvím třetích detekčních vstupů H3i detektoru ukončení cyklu H je signalizováno přes výstup H5 a výstup Y1 do počítače. Signály na vstupu X7 umožňují programově rušit signalizaci na výstupu Y1 zapojení, a tak připravovat detektor H k dalšímu použití.

Je zřejmé, že pro případy, v nichž je požadována hodnota t £_n = 0, není nutné realizovat (n + 1). programovatelný čítač. V tomto případě může být správné řízení dvoustavového přepínače B prostřednictvím druhého přepínacího vstupu B2 zabezpečeno náhradním spojením tohoto vstupu B2 místo s výstupem G5 s prvním výstupem B4 přepínače B.

Jestliže zdroj měřených impulsů generuje měřené impulsy na dvou výstupech, z nichž jeden je vyhrazen pro výstup prvního impulsu a druhý pro výstup sledu n měřených impulsů, pak je zřejmé, že popsané zapojení podle vynálezu zabezpečí měření n časových intervalů podle upraveného obecného řešení vynálezu, jehož schéma je pro případ 0 uvedeno na obr. 14.

Třetí vstup X3 měřených impulsů je zdvojen, přičemž prvý ze zdvojených vstupů X3(n 4- 1) je přímo spojen s prvým společným vstupem Dl n-násobného dvouvstupového hradla s pamětí D a druhý ze zdvojených vstupů X3n je spojen s prvním vstupem Cl n-stavového přepínače bud přímo, v případě t . = 0 nebo přes dvouvstupové hradlo L, jehož druhý vstup L2 je spojen s druhým výstupem G5 bloku programovatelných čítačů G v případě > 0. Přepínač B je v tomto případě ze zapojení vyloučen.

Jestliže zdroj měřených impulsů generuje měřené impulsy na (n + 1) výstupech, z nichž jeden je vyhrazen pro výstup prvního impulsu, pak popsané zapojení podle vynálezu zabezpečí měření n časových intervalů podle upraveného obecného řešení vynálezu, jehož schéma je uvedeno pro případ θ na obr. 15. Třetí vstup X3 je proveden jako (n + 1) násobný, přičemž prvý z nich X3(η + 1) je přímo spojen s prvým společným vstupem Dl n-násobného dvouvstupového hradla s pamětí D a zbývajících n vstupů X3i jsou spojeny s n individuálními vstupy D2i uvedeného hradla D bud přímo v případě t . =0 nebo v případě t . >0 přes n-násobné dvouvstupové hradlo K, jehož hradlovací vstup Kl je spojen s druhým výstupem G5 bloku programovatelných čítačů G.

Dále je zřejmé, že v závislosti na konkrétním typu a vybavení počítače, ke kterému bude zapojení podle vynálezu připojováno, může být detektor H, jehož výstup není vnitřním spojem zapojení, ze zapojení vypuštěn nebo může být řešen odchylně. V tom případě se řídicí výstup D6 n-násobného hradla s pamětí Dan druhých výstupů E5i vratných čítačů E stávají novými výstupy ze zapojení na místo výstupu Y1 a vstupu X7 zapojení.

Obdobně, při splnění určitých podmínek může být zabezpečeno měření časových intervalů, bude-li pamět režimu měření A a vstup XI nahrazen novým prvním vstupem XI zapojení, který bude spojen s prvým společným vstupem FI dekodéru F s prvým hradlovacím vstupem Gl bloku programovatelných čítačů G a druhým detekčním vstupem H2 detektoru H na místo dosavadního výstupu A3 paměti režimu měření A.

Vzhledem k tomu, že po ukončeném měření se zapojení podle vynálezu samočinně vrací do správného počátečního stavu, je možné osmý vstup X8 zapojení nepřipojit na některý z dále uvedených vstupů D7, A4, B6 a zavedeni jednoznačného počátečního stavu zapojeni zabezpečit zanedbáním výsledků prvního případně i druhého provedeného měření n-intervalů.

Spojením vratných čítačů E s programovatelnými čítači G přes dekodér F je dosaženo jednoduššího obvodového zapojení pro přesná měření časových intervalů a zavádění naměřených hodnot do počítače v porovnání s dosud známými zapojeními, přičemž je umožněno i jednoduché programovatelné určování rozsahu měřených hodnot.

Na obr. 1 a obr. 2 je uvedeno schéma obecného řešení zapojení podle vynálezu. Na obr. 14 a obr. 15 jsou uvedena schémata upravených obecných řešení zapojení podle vynálezu pro dva další způsoby generování měřených impulsů. Na obr. 3 až obr. 12 jsou uvedeny příklady konkrétního zapojení jednotlivých bloků obecného řešení tak, že na obr. 3 je pamět režimu měřeni A, na obr·. 4 dvoustavový přepínač B, na obr. 5, 6 a 7 jsou uvedeny varianty řešení n-stavového přepínače C pro n=l, 2 a n 2, na obr. 8 je uvedeno n-násobné dvouvstupové hradlo s pamětí D se dvěma variantami konkrétního provedení řídicího výstupu D6 pro základní zapojení podle obr. 1 a 14 upravené zapojení podle obr. 15. Na obr. 9 je uvedeno schéma i-tého vratného čítače E, na obr. 10 schéma dekodéru čítaných impulsů F pro i-tý dekodér, na obr. 11 je schéma detektoru ukončení cyklu H a na obr. 12 je schéma tří, programovatelných čítačů, tj. pro n = 2 se dvěma variantami konkrétního provedení programovatelného výstupu G4 pro základní a upravené zapojení podle obr. 15. Na obr. 13 je uveden časový diagram činnosti příkladu konkrétního zapojení podle vynálezu pro základní zapojení.

Blok tří programovatelných čítačů na obr. 12 umožňuje prostřednictvím datových vstupů/ /výstupů G7 a adresních výběrových a řídicích vstupů G6 programem z počítače zapisovat a číst obsah libovolného ze tří čítačů a programem z počítače nastavovat mód jejich činnosti.

Každý programovatelný čítač je dostupný prostřednictvím jednoho hradlovacího vstupu g0, gl, g2 jednoho čitaciho vstupu C0, cl, c2 a jednoho programovatelného výstupu £0,, 01, 02. Hradlovací vstupy g0, gl, g2 jsou vzájemně spojeny a jsou řízeny dvouvstupovým logickým součinovým hradlem s inverzí, jehož dva vstupy tvoří první Gl a druhý G2 hradlovací vstupy bloku programovatelných čítačů G. Jestliže signál na libovolném vstupu Gl nebo G2 má hodnotu logické jedničky a druhý signál přejde z hodnoty logické jedničky do stavu logické nuly, je v programově připravených čítačích zahájeno čítání impulsů, přicházejících na čítači vstupy c0, cl, c2. Čítání je prováděno v závislosti na programovatelném modu činnosti, dokud oba signály na vstupech Gl a G2 nejsou uvedeny opět do počáteční hodnoty logické jedničky nebo dokud není přiveden programovatelný počet čítaných impulsů.

První a druhý programovatelné čítače s čítacími vstupy cl a c2 mohou být programovány např. do modu činnosti označeného M5, ve kterém je na programovatelných výstupech 01 a 02, a tedy i na výstupu G4, generována trvale hodnota logické jedničky a pouze po přivedení předem do čítače vložené hodnoty (M + 1) impulsů, následujících za poslední nástupní hranou impulsu na hradlovacích vstupech gl, g2, vznikne na dobu periody jednoho čítaného impulsu hodnota logické nuly. Změny stavu programovatelných čítačů a též programovatelných výstupů G5,

G4 jsou odvozeny od přechodu signálů na čítačích vstupech G3i z hodnoty logické jedničky na nulu. Za předpokladu, že hodnota M je určena podle rovnice (4), bude nástupní hrana signálu na výstupu G4 zpožděna za začátkem měření intervalu o hodnotu

Tl = (M + 2) . t . m + z (8) která splňuje nerovnost max max (9) ve které z je hodnota obvodového zpoždění v přenosu čítaných impulsů D5i na výstup G4.

Programovatelný výstup pro výstup signálu dosažení maximální programovatelné hodnoty některým z 1 až n čítačů je na obr. 12 uveden ve dvou konkrétních provedeních G4 a G4/1. Pro základní zapojení podle obr. 1 a obr. 14 vyhovuje jako výstup G4 přímý programovatelný výstup z nejvyššího n-tého programovatelného čítače, tj. pro n = výstup 02. Pro upravené zapojení podle obr. 15 je nutné realizovat výstup G4/1 jako výstup n-vstupového součinového “hradla, jehož vstupy jsou spojeny, přerušovanou čárou, s programovatelnými výstupy 1. až n-tého programovatelného čítače, neboť nelze předem zaručit, na kterém ze vstupů X3i měřený impuls v intervalu t . , t nevznikne a neukončí činnost čítačů, zatímco pro zapojení podle obr. 1 min max a obr. 14 je vždy zaručeno, že pokud v daném intervalu nepřijde očekávaný počet n-impulsů, čítání n-tého programovatelného čítače nebude ukončeno vnějším měřeným impulsem X3n

Třetí programovatelný čítač na obr. 12 s čítacím vstupem c0 může být zejména s ohledem na úpravu zapojení podle obr. 14 a obr. 15 programován do modu činnosti označeném Ml, ve kterém je na výstupu 00, a tedy i výstupu G5, generována trvale hodnota logické jedničky, která se po přivedení prvního impulsu na čítači vstup C0, přicházejícího za nástupní hranou signálu na vstupu q0, mění, na dobu následujících M(n + 1) čítaných impulsů přivedených na vstup c0, na hodnotu logické nuly. Hodnota M(n + 1) je hodnota programově zapsaná do uvedeného třetího programovatelného čítače. Je-li tato hodnota stanovena podle rovnice (7), bude nástupní hrana impulsu na výstupu G5 zpožděna za začátkem měření intervalu o hodnotu

T2 = (M(n + 1)+1) . t . m + z (10)

Po dosazení za M(n + 1) z rovnice (7)

(11) kde z je opět obvodové zpoždění v přenosu impulsů D5i na výstupu G5.

Z rovnic (10) a (8) je zřejmé, že programovatelné nastavování hodnot t . a t je možné min max provádět s minimálním přírůstkem nebo úbytkem o velikosti t . m, přičemž měření časových intervalů je prováděno s rozlišovací schopností doby periody t.

Časový diagram na obr. 13 zachycuje průběh signálu na výstupu G5 pro M(n + 1) = 2, a tedy pro T2 - 3 . t . m a průběh signálu na výstupu G4 pro M = 2, a tedy pro Tl = 4 . t . m, přičemž zpoždění z je zanedbáno.

Je zřejmé, že požadovaná funkce signálu na výstupu G5, tj. vznik zpožděné nástupní hrany, může být zabezpečena pouze tehdy, jestliže hodnota M(n + 1) > 1. V důsledku této podmínky, jejím dosazením do rovnice (10) a také v důsledku požadavku na jednoznačnost snímání hodnot z programovatelných čítačů, je možno, zapojením podle vynálezu, měřit pouze časové intervaly, které jsou delší, nežli hodnota m . t pro t . = 0 a delší nežli hodnota 2 . m . t pro ^{J c} min

5ηίη> °·

Na obr. 9 je uvedeno schéma i-tého třířádového vratného čítače, čítač je signálem s hodnotou logické nuly na vstupu El nastaven do počátečního stavu. Na výstupu E4i vzniká v době měření i-tého intervalu signál s periodou 8x delší, nežli je perioda čítaných impulsů na vstupu E2i. Na výstupu E5i je trvale signál s hodnotou logické jedničky s výjimkou okamžiku, v němž stav třímístného čítače prochází svým počátečním stavem a současně na vstupu E3i odčítaných impulsů je hodnota logické nuly. Klidový stav na vstupech E2i a E3i je stav logické jedničky a změny stavu čítače jsou odvozeny od přechodu jednoho z těchto vstupních signálů z hodnoty logické nuly na jedničku.

Na obr. 10 je uveden příklad zapojení i-tého dekodéru čítaných impulsů, realizovaný pomocí dvouvstupových hradel s inverzí. Zavedeme-li označení logických proměnných na vstupech a výstupech bloků zapojení shodně s již zavedeným označením těchto vstupů a výstupů, pak dekodéry pro konkrétní provedení vratných čítačů realizují logické funkce podle následujících Booleovských rovnic:

F6i = Fl + F4i . F2 — - (12)

F5i = Fl . (F4i + F2) + Fl . F3i

Realizací těchto funkcí zabezpečuje dekodér čítaných impulsů F průchod inverze pomocných impulsů ze vstupu F2 přes druhý výstup F6i na odčítací vstup E3i ί-tého vratného čítače tehdy, jestliže signál na jeho vstupu Fl, tj. na výstupu A3 paměti režimu měření, má hodnotu logické nuly a signál na jeho vstupu F4i má hodnotu logické jedničky, tj. i-tý vratný čítač nedosáhl ještě svůj počáteční stav a na jeho výstupu E5i je signál s hodnotou logické jedničky. Na vstupu G3i i-tého programovatelného čítače zabezpečuje dekodér F přes svůj prvý výstup F5i průchod impulsů ze vstupu F3i, tj. z prvých výstupů E4i vratných čítačů E, jestliže signál na vstupu Fl má hodnotu logické jedničky nebo průchod impulsů ze vstupu F2, jestliže signál na vstupu F4i má hodnotu logické jedničky a signál na vstupu Fl má hodnotu logické nuly.

Platnost Booleovských rovnic (12) pro případné jiné konkrétní provedení programovatelných a vratných čítačů, v nichž by změny stavů čítačů nastávaly při opačných přechodech vstupních signálů, nežli je definováno, je zachována provedením funkce inverze příslušné vstupní nebo výstupní proměnné a zařazením invertoru na příslušný vstup nebo výstup v dekodéru.

Na obr. 11 je uveden příklad konkrétního zapojení detektoru H. Zapojení je tvořeno jednak dvoustavovým klopným obvodem (T) typu D, jehož nulovací vstup (R) realizuje řídicí vstup H4 detektoru H, jehož vstup (C) pro zápis hodnoty na vstupu (D) nástupní hranou realizuje prvý detekční vstup H1 detektoru a jednak (n + 1) vstupovým obvodem logického součinu, jehož vstupy jsou přes invertory spojeny s druhým detekčním vstupem H2 a s n třetími detekčními vstupy H3i a jehož výstup je přes logický derivační obvod spojen s nastavovacím vstupem (S) dvoustavového obvodu (T).

Logický derivační obvod je tvořen invertorem, dvouvstupovým obvodem logického součinu s inverzí a kondenzátorem CX připojeným k výstupu invertoru. Vstupní signál derivačního obvodu je připojen k jednomu ze vstupů dvouvstupového hradla s inverzí přímo a ke druhému vstupu přes invertor. Na výstupu je generován krátký impuls s hodnotou logické nuly v okamžiku nástupní hrany vstupního impulsu. Doba trváni impulsu je určena kapacitou kondenzátoru CX. Datový vstup (D) klopného obvodu je připojen trvale na zdroj signálu s hodnotou logické jedničky.

Jak je uvedeno v časovém diagramu výstupního signálu Y1 na obr. 13, signál na výstupu H5 detektoru H nabývá hodnotu logické jedničky v okamžiku nástupní hrany signálu na výstupu D6, přiváděného přes vstup H1 a v okamžiku, kdy signály na všech ostatních detekčních vstupech H2 = A3 a H3i = E5i poprvé nabývají hodnotu logické nuly.

Příklad konkrétního zapojení n-násobného dvouvstupového hradla s pamětí D je uveden na obr. 8 se dvěma variantami provedení řídicího výstupu D6. Paměti intervalu jsou tvořeny klopnými obvody typu D, jejichž datové vstupy (D) jsou spojeny se zdrojem signálu s hodnotou logické nuly, jejichž nastavovací vstupy (S) jsou všechny spojeny přes invertor s prvým společným vstupem Dl pro zápis otvírací hodnoty do všech n pamětí intervalu, jejichž vstupy (C) pro zápis hodnot vstupu (D) nástupní hranou jsou všechny spojeny s výstupem obvodu dvouvstupového logického součinu, jehož vstupy jsou jednotlivě spojeny s druhým společným vstupem D4 a se čtvrtým společným vstupem D7 pro zápis druhé zavírací hodnoty do všech n pamětí intervalu, jejichž nulovací vstupy (R) tvoří n individuálních vstupů D2i.

N-násobné dvouvstupové hradlo je tvořeno n dvouvstupovými hradly s inverzí, jejichž jeden vstup je vždy spojen s výstupem příslušné paměti intervalu a druhé vstupy všech hradel jsou spojeny s třetím společným vstupem D3 pro vstup hradlovacích impulsů.

Konkrétní provedení řídicího výstupu D6 pro výstup signálu uzavření všech n dvouvstupových hradel je pro základní zapojení podle obr. 1 a pro upravené zapojení podle obr. 15 realizováno v tomto případě jednoduše inverzním výstupem D6 z n-té paměti intervalu, neboť je zřejmé, že při způsobu postupného uzavírání bude n-tá paměť intervalu uzavírat n-té dvouvstupové hradlo jako poslední, kdy již všechna předchozí hradla budou uzavřena nebo budou uzavírána společně.

Pro upravené zapojení podle obr. 15 je nutné realizovat řídicí výstup D6/1 např. jako výstup obvodu n-vstupového logického součinu, jehož vstupy jsou spojeny s inverzními výstupy všech paměti intervalu. V případě uzavření všech hradel budou na inverzních výstupech pamětí intervalů hodnoty logické jedničky a také výstup D6/1 bude mít požadovanou hodnotu logické jedničky.

Příklad konkrétního zapojení n-stavového přepínače C s nastavením počátečního stavu a postupným přepínáním od přepínaného signálu je uvedeno pro n > 2 na obr. 7. Zapojeni je tvořeno n klopnými obvody typu D, jejichž inverzní výstupy jsou spojeny s jejich datovými vstupy (D) a jejichž přímé výstupy s hradly s inverzí pro vytváření výstupů přepínače G3i a přes tento výstup s hradly pro vytváření vnitřních signálů pro řízení postupného přepínaní přepínače, jejichž výstupy jsou připojovány ke vstupům (c) klopných obvodů, pro zápis nástupní hranou.

Druhý společný vstup C2 pro nastavení počátečního stavu je spojen s nastavovacím vstupem (£5) prvého klopného obvodu a s nulovacími vstupy (R) všech ostatních klopných obvodů. Po uvedení přepínače do počátečního stavu, signálem na vstupu C2, projde impuls přivedený na vstup Cl na výstup C31 a zároveň v okamžiku svého ukončení překlopí prvý klopný obvod do nulovaného stavu a následující klopný obvod do nastaveného stavu.

Stav nastavení klopných obvodů, který otvírá jediné výstupní i-té hradlo přepínače pro průchod přepínaného impulsu ze vstupu Cl na výstup C31 je mezi klopnými obvody posouván až ke stavu C3n.

Jiný příklad konkrétního zapojení n-stavového přepínače může být založen na použití n-místného posuvného registru s n dvouvstupovými výstupními hradly, ve kterém by byl zabezpečen posuv jednoho stavu nastavení v okamžiku konce přepínaného signálu.

Na obr. 5 a obr. 6 jsou uvedeny příklady zjednodušeného konkrétního zapojení n-stavového přepínače pro η = 1 a n = 2. Zjednodušení je založeno na faktu, že pro správné změření časového intervalu je rozhodující příchod pouze prvního impulsu, který je z výstupu C3i na vstupu D2i přenesen, přičemž následující impulsy na výstupu C3i výsledek měření již nemění.

Na obr. 4 je uvedeno konkrétní zapojení dvoustavového přepínače B, který je tvořen klopným obvodem typu D a hradly pro vytvoření výstupních signálů B4, B5. Prvý přepínací vstup B3 je tvořen nastavovacím vstupem (S) klopného obvodu a druhý přepínací vstup B2 je tvořen vstupem (C) pro zápis nástupní hranou, přičemž datový vstup (D) klopného obvodu je trvale spojen s výstupem zdroje signálu s hodnotou logické nuly.

Třetí přepínači vstup B6 je realizován nulovacím vstupem (R) klopného obvodu.

Na obr. 3 je uveden příklad konkrétního zapojení paměti režimu měření A. Paměť je realizována klopným obvodem typu D, jehož datový vstup (D) je trvale spojen s výstupem zdroje signálu s hodnotou logické nuly, prvý vstup Al je realizován vstupem (C) pro zápis hodnoty nástup ní hranou a druhý vstup A2 je realizován nastavovacím vstupem (S) klopného obvodu. Třetí vstup A4 je realizován nulovacím vstupem (R) klopného obvodu.

Časový diagram činnosti na obr. 13 znázorňuje časové průběhy signálů na vybraných vstupech a výstupech zapojení v průběhu cyklu měření a cyklu přepisu pro konkrétní změřenou hodnotu časového intervalu.

t_x = (3 . 8 + 2) . t = 26 . t

Před zahájením činnosti podle časového diagramu byla do všech tří programovatelných čítačů vložena hodnota M = 2.

Signálem na vstupu X8 jsou přes vstup D7 uzavřena všechna dvouvstupová hradla s pamětí D, přepínač B je nastaven tak, aby prostřednictvím vstupu B6 případné impulsy na třetím vstupu X3 procházely pouze na druhý výstup B5 přepínače B a nebylo umožněno nežádoucí zahájení měření intervalů a pamět režimu měření A je prostřednictvím třetího vstupu A3 uvedena do stavu logické nuly.

Signálem na vstupu X2 je nastavena pamět režimu A3 a přes vstup B3 je přepnut přepínač B. Impulsem na vstupu X3 a na výstupu B4 přepínače B je zahájeno měření intervalu a vznikají čítané impulsy na výstupech D5i. Nástupní hranou signálu G5 je označen okamžik t . , přes vstup B2 je přepnut přepínač B a prvým následujícím impulsem na vstupu X3 je přes výstup B5 a C31 ukončeno měřeni prvního časového intervalu.

Nástupní hranou impulsu G4 je ukončen prostřednictvím vstupu D4 a výstupu D6 cykl měření a na výstupu Y1 je ukončení cyklu signalizováno hodnotou logické jedničky. Prostřednictvím programovatelných signálů X6, X7_ je proveden přepis hodnot p^ do počítače, je provedena případná nová inicializace hodnot M podle podmínky (6) v programovatelných čítačích, tj. M > 8 a je ukončen signál Yl Výsledná hodnota p^ je rovna nule.

Signálem na vstupu Xl je ukončen režim měření, hodnota signálu A3 je rovna logické nule a je automaticky zahájen cykl přepisu hodnot do programovatelných čítačů. Dosáhnou-li všech ny vratné čítače svoji počáteční hodnotu, nabývají signály na všech výstupech E5i hodnotu logické nuly a přes obvod detektoru H je signalizováno na výstupu Yl ukončení cyklu přepisu.

Vynálezu může být využito v automatizovaných systémech řízených počítačem pro měření časových intervalů a pro měření těch fyzikálních veličin, jejichž měření je na měření časových intervalů převáděno. Jedná se zejména o měření dálky laserovým nebo radiolokačním dálkoměrem.

Claims (6)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   1. Zapojení pro měření časových intervalů programovatelnými čítači s počítačem, vyznačené tím, že třetí vstup (X3) zapojení je spojen se vstupem (Bl) přepínaného signálu dvoustavového přepínače (B), jehož prvý výstup (B4) je spojen s prvým společným vstupem (Dl) n-násobného dvouvstupového hradla s pamětí (D) a jehož druhý výstup (B5) je spojen s prvým vstupem (Cl) n-stavového přepínače (C), jehož n výstupů (C3i) je po řadě spojeno s n individuálními vstupy (D2i) n-násobného dvouvstupového hradla s pamětí (D), jehož třetí společný vstup (D3) je spojen se vstupem měřicích impulsů (X4) zapojení a jehož n individuálních výstupů (D5i) je po řadě spojeno s n čítacími vstupy (E2i) bloku vratných čítačů (E), jehož n prvých výstupů (E4i) je po řadě spojeno s n prvými individuálními vstupy (F3i) dekodéru (F) a jehož n druhých výstupů (E5i) je po řadě spojeno s n třetími detekčními vstupy (H3i) detektoru (H) a jednak s n druhými individuálními vstupy (F4i) dekodéru (F), jehož n druhých výstupů (F6i) je spojeno s n odčítacími vstupy (E3i) bloku vratných čítačů (E) a jehož n prvých výstupů (F5i) je po řadě spojeno s n čítacími vstupy (G3i) bloku programovatelných čítačů (G), přičemž jeden libovolný z těchto n prvých výstupů (F5i) je spojen s (n+1). čítacím vstupem (G3 (η + 1 )j bloku programovatelných čítačů (G), jehož druhý programovatelný výstup (G5) je spojen s druhým přepínacím vstupem (B2) dvoustavového přepínače (B) a jehož prvý programovatelný výstup (G4) je spojen s druhým společným vstupem (D4) n-násobného dvouvstupového hradla s pamětí (D) , jehož řídicí výstup (D6) je spojen jednak s prvým detekčním vstupem (Hl) detektoru (H) a jednak s druhým hradlovacím vstupem (G2) bloku programovatelných čítačů (G), přičemž vstup (X5) pomocných impulsů zapojení je spojen s druhým společným vstupem (F2) dekodéru (F), přičemž prvý vstup (XI) zapojení je spojen s prvým vstupem (Al) paměti režimu měření (A), přičemž druhý vstup (X2) zapojení je spojen jednak s prvým přepínacím vstupem (B3) dvoustavového přepínače (B), jednak s druhým vstupem (C2) n-stavového přepínače (C), jednak s prvým vstupem (El) bloku vratných čítačů (E) a jednak s druhým vstupem (A2) paměti režimu měření (A), jejíž výstup (A3) je spojen jednak s prvým společným vstupem (Fl) dekodéru (F), jednak s druhým detekčním vstupem (H2) detektoru (H) a jednak s prvým hradlovacím vstupem (Gl) bloku programovatelných čítačů (G), jehož řídicí vstup (C6) je spojen s šestým vstupem (X6) zapojení a jehož datový vstup/výstup <G7) je spojen s datovým vstup/výstupem (XY2) zapojení, přičemž výstup (H5) detektoru (H) je spojen s prvým výstupem (Yl) zapojení, řídicí vstup (H4) detektoru (H) je spojen se sedmým vstupem (X7) zapojení.
2. 2. Zapojení pro měření časových intervalů podle bodu 1 vyznačující se tím, že druhý přepínací vstup (B2) dvoustavového přepínače (B) je spojen s prvým výstupem (B4) tohoto dvoustavového přepínače (B) na místo s druhým programovatelným výstupem (G5) bloku programovatelných čitačů (G).
3. 3. Zapojení pro měření časových intervalů podle bodů 1 nebo bodu 2, vyznačující se tím, že třetí vstup (X3) zapojení je zdvojen, přičemž prvý z těchto zdvojených vstupů (X2(n + 1)) je přímo spojen s prvým společným vstupem (Dl) n-násobného dvouvstupového hradla s pamětí (D) a druhý ze zdvojených vstupů (X3n) zapojení je spojen s prvým vstupem (Cl) n-stavového přepínače (C) bud v případě t = 0 přímo nebo v případě t_mj__n x* 0 přes dvouvstupové hradlo (L), jehož druhý vstup (L2) je spojen s druhým programovatelným výstupem (G5) bloku programovatelných čítačů (G).
4. 4. Zapojení pro měření časových intervalů podle bodů 1 nebo bodu 2, vyznačující se tím, že třetí vstup (X2) zapojení je proveden jako (n + l)-násobný, přičemž prvý (X3(n+1)) z těchto vstupů je přímo spojen s prvým společným vstupem (Dl) n-násobného dvouvstupového hradla s pamětí (D) a zbývajících n vstupů (X3i) (n+1)-násobného třetího vstupu zapojení je spojeno s n individuálními vstupy (D2i) uvedeného n-násobného dvouvstupového hradla s pamětí (D) bud přímo, v případě t_m^_n = 0, nebo v případě 0 přes n-násobné dvouvstupové hradlo (K), jehož hradlovací vstup (Kl) je spojen s druhým programovatelným výstupem (G5) bloku programovatelných čítačů (G).
5. 5. Zapojení pro měření časových intervalů podle bodů 1 nebo 2, nebo 3, nebo 4 vyznačující se tím, že výstupy zapojení jsou řídicí výstup (D6) n-násobného dvouvstupového hradla s pamětí (D) a n druhých výstupů (E5i) bloku vratných čítačů (E).
6. 6. Zapojení pro měření časových intervalů podle bodů 1 nebo 2, nebo 3, nebo 4, nebo 5, vyznačující se tím, že nový vstup zapojení je spojen s prvým společným vstupem (Fl) dekodéru (F), s prvým hradlovacím vstupem (Gl) bloku programovatelných čítačů (G) a s druhým detekčním vstupem (H2) detektoru (H).