RU2101747C1

RU2101747C1 - Device for measuring time intervals in range finders

Info

Publication number: RU2101747C1
Application number: RU96102337A
Authority: RU
Inventors: Виталий Николаевич Жданов; Вячеслав Михайлович Камнев; Надежда Сергеевна Судакова
Original assignee: Виталий Николаевич Жданов; Вячеслав Михайлович Камнев; Надежда Сергеевна Судакова
Priority date: 1996-02-09
Filing date: 1996-02-09
Publication date: 1998-01-10

Abstract

FIELD: range finders and miscellaneous apparatuses where time interval should be measured within wide range between aperiodic pulses, such as in echo ranging, process diagnostics in nuclear power engineering. SUBSTANCE: device has input signal shaper, reference-frequency oscillator, target selector, and counter; reprogrammable decoder of counter current state is connected to counter outputs and address setting device controlled by reprogrammable decoder of counter current state is connected to counter control input. EFFECT: enlarged functional capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к дальнометрии и может быть использовано в различной аппаратуре, требующей измерения интервалов времени в широком диапазоне между двумя апериодическими импульсами, например, в эхолокации, в диагностических приборах для технологических процессов в атомной промышленности /1/. The invention relates to long-range measurement and can be used in various equipment requiring measurement of time intervals in a wide range between two aperiodic pulses, for example, in echolocation, in diagnostic devices for technological processes in the nuclear industry / 1 /.

Известны серийно выпускаемые БИС измерителей временных интервалов /2,3/ между двумя апериодическими однократными импульсами, в работу которых заложен метод прямого счета. При их использовании в составе изделия (например, дальномера) создается специальный функционально независимый блок-формирователь строб-импульса. В его задачу входит ограничение диапазона измерения, создание "мертвой зоны" с целью исключения помех и ложных сигналов. Эти измерители формируют результат в двоично-десятичном и двоичном параллельно-последовательном коде и работают в диапазоне, определяемом объемом используемых счетчиков и эталонной частотой. Known commercially available LSI measuring time intervals / 2,3 / between two aperiodic single pulses, the operation of which is based on the direct counting method. When they are used as part of a product (for example, a range finder), a special functionally independent strobe-pulse block driver is created. His task is to limit the measurement range, create a "dead zone" in order to eliminate interference and false signals. These meters generate the result in binary decimal and binary parallel-serial code and operate in the range determined by the volume of the used counters and the reference frequency.

При использовании указанных БИС широко применяется стробирование с помощью функционально обособленных аналоговых схемных узлов, работа которых строится на способности R-C цепочек к заряду-разряду. Но такой вариант не дает температурной стабильности параметров устройства: из-за возможного уменьшения нижней границы установленного диапазона снижается помехоустойчивость изделия, а из-за увеличения нижней границы диапазона измерения ухудшается качество выполнения задач выпускаемым измерителем временных интервалов (далее ИВИ). Кроме того, для снижения указанных негативных явлений требуется предварительная подстройка нижней границы диапазона измерения в процессе производства каждого изделия. When using these LSIs, gating is widely used with the help of functionally isolated analog circuit nodes, the operation of which is based on the ability of R-C chains to charge-discharge. But this option does not give the temperature stability of the device parameters: due to a possible decrease in the lower limit of the set range, the noise immunity of the product decreases, and due to an increase in the lower limit of the measurement range, the quality of the tasks performed by the time interval meter (hereinafter referred to as IVI) deteriorates. In addition, to reduce these negative phenomena, preliminary adjustment of the lower limit of the measurement range in the production process of each product is required.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является изобретение "Устройство для измерения временных интервалов" /4/. Это устройство содержит формирователь входных сигналов, формирователь строб-импульса, генератор образцовой частоты, селектор и счетчик. Наличие в этом измерителе специального блока формирователя строб-импульса приводит к тому, что при использовании его в дальномере погрешность установки строб-импульса отлична от основной погрешности измерения временных интервалов, что затрудняет определение погрешности изделия в целом. Причем формирователь строб-импульса, решенный аналоговым способом, имеет плавающую погрешность, сильно зависящую от изменений параметров окружающей среды и выбранных элементов, и требует дополнительных компенсационных операций подстройки. Более приемлем цифровой вариант формирователя строб-импульса, но при условии использования основного генератора образцовой, эталонной частоты необходима дополнительная микросхема счетчик. В этом случае возрастает нагрузка на генератор эталонной частоты, что при высоких частотах создает дополнительные трудности при конструировании. Closest to the technical nature of the proposed invention is the invention "Device for measuring time intervals" / 4 /. This device comprises a driver of input signals, a driver of a strobe pulse, a generator of a reference frequency, a selector, and a counter. The presence of a special block of the gate-pulse generator in this meter results in the fact that when using it in the range finder, the error in setting the strobe-pulse is different from the basic error in measuring time intervals, which makes it difficult to determine the error of the product as a whole. Moreover, the strobe-pulse shaper, solved by the analogue method, has a floating error, which strongly depends on changes in the environmental parameters and selected elements, and requires additional compensation adjustment operations. A digital version of the strobe pulse former is more acceptable, but if the main generator of the reference, reference frequency is used, an additional counter chip is needed. In this case, the load on the reference frequency generator increases, which at high frequencies creates additional design difficulties.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности ИВИ на основе серийных БИС, обеспечение возможности измерения интервалов до цели, окруженной другими предметами, создающими помехи (как-то: снег, дымка, лесистая местность, загрязненность водного пространства), сведение в условиях изменения параметров окружающей среды погрешности установки границ диапазона измерения к минимальной. Одновременно достигается высокая оперативность изменения длительности стробирующего импульса и исключается операция настройки предлагаемого к выпуску ИВИ, что способствует удешевлению производства. The aim of the invention is to increase the noise immunity of the IVI based on serial LSI, providing the ability to measure intervals to a target surrounded by other objects that create interference (such as snow, haze, woodland, pollution of the water space), reducing installation errors under environmental conditions the limits of the measurement range to the minimum. At the same time, high efficiency of changing the duration of the gating pulse is achieved and the operation of tuning the IVI proposed for release is excluded, which contributes to cheaper production.

В изобретении предлагается не вычленять схему формирования строба в отдельный функционально независимый узел, а передать функцию формирования строб-импульса имеющемуся в составе ИВИ для определения интервала основному счетчику. Предложенный вариант позволяет, используя цифровой метод, получить максимально точную установку нижней границы диапазона измерений и свести к минимуму ее отклонение в условиях изменения параметров окружающей среды. При этом погрешность будет определяться эталонной частотой и совпадать с погрешностью измерения самого временного интервала. Кроме того, это дает возможность оперативного изменения длительности интервала-строб. Фактически это привело к включению в состав системы перепрограммируемого дешифратора текущего состояния счетчика, являющегося управляющим узлом для всего измерителя и информирующего схему о начале и окончании строба, о готовности результатов измерения, о выходе за диапазон измерения и блокирующего выходы до выработки измерителем требуемой информации. The invention proposes not to isolate the strobe formation circuit into a separate functionally independent unit, but to transfer the strobe-pulse generation function to the main counter available in the IVI for determining the interval. The proposed option allows, using the digital method, to obtain the most accurate setting of the lower limit of the measurement range and to minimize its deviation in conditions of changing environmental parameters. In this case, the error will be determined by the reference frequency and coincide with the measurement error of the time interval itself. In addition, this makes it possible to quickly change the duration of the interval-strobe. In fact, this led to the inclusion in the system of a reprogrammable decoder of the current state of the counter, which is the control unit for the entire meter and informs the circuit about the start and end of the strobe, about the readiness of the measurement results, about going beyond the measurement range and blocking the outputs until the meter generates the required information.

Измеритель временных интервалов имеет счетчик, обеспечивающий одновременный декадный вывод информации в двоично-десятичном и тетрадный вывод в двоичном параллельно-последовательных кодах. В связи с этим в схему введено управляемое устройство задания адреса, которое, учитывая способ вывода информации со счетчика, задает адрес декады и тетрады числа, предназначенного в данный момент времени для анализа перепрограммируемым дешифратором текущего состояния счетчика, выдающего управляющий сигнал. The time interval meter has a counter that provides simultaneous ten-day output of information in binary decimal and tetrad output in binary parallel-serial codes. In this regard, a controlled device for setting the address is introduced into the circuit, which, taking into account the method of outputting information from the counter, sets the address of a decade and a tetrad of a number that is currently intended for analysis by the reprogrammable decoder of the current state of the counter issuing a control signal.

На чертеже представлена блок-схема устройства. The drawing shows a block diagram of a device.

"Сердцем" устройства является счетчик 1, у которого СЧЕТНЫЙ ВХОД связан с эталонным генератором 2, вход СТАРТ и СТОП с выходами пропускателя входных сигналов 3, вход РЕЖИМ с выходом селектора цели 4, вход "адрес" задается от управляемого устройства задания адреса 5. Управление системой осуществляется перепрограммируемым дешифратором текущего состояния счетчика 6. The “heart” of the device is counter 1, in which the COUNTING INPUT is connected to the reference generator 2, the START and STOP input with the outputs of the input signal skipper 3, the MODE input with the output of the target 4 selector, the input “address” is set from the controlled device to set the address 5. Management the system is implemented by a reprogrammable decoder of the current state of the counter 6.

В основу работы ИВИ положен метод прямого счета, который позволяет иметь высокую скорость получения результата при одновременной простоте реализации ИВИ. Измеритель временных интервалов измеряет интервал между импульсом ЗАПУСКА и импульсом ОСТАНОВА, поступающими по одной шине. После прихода сигнала СБРОС счетчик 1 принимает импульс запуска, беспрепятственно проходящий через пропускатель входных импульсов 3, и начинает счет. В случае необходимости ограничения диапазона измерения снизу счетчик 1 считает до запрограммированной в дешифраторе 6 длительности строба, анализируется дешифратором 6, который разрешает пропускателю 3 прохождение импульса останов, селектору цели 4 выбор режима измерения и устройству задания адреса 5 замену с адреса строба на адрес максимальной дистанции для ожидания возможного выхода за пределы установленного диапазона. Счетчик 1 при этом продолжает считать. До окончания строба пропускателю входных импульсов 3 нет разрешения на прием импульсов останова, селектору цели 4 на выбор требуемого импульса останова из пачки поступающих импульсов, а устройство задания адреса 5 задает адрес строба. Как только селектор цели 4 позволит пропустить заданный импульс останова на счетчик 1, счетчик 1 примет его по входу СТОП и прекратит счет. При наличии результата дешифратор 6 парализует внутреннее управление устройством задания адреса 5, что позволяет считать результат измерения в выбранном коде посредством задания адреса извне, и выдает сигнал "результат готов" сопряженным с измерителем системам. А в случае выхода за пределы установленного диапазона дешифратор 6 дает аналогичный сигнал "результат готов" и оговоренный код переполнения
Предложенный вариант отрабатывался на макете с использованием БИС 1523ХП2 /2/ в качестве счетчика 1, кварцевого генератора с резонатором РК60КА-13ЕЭ-29971кГЦ аЦО. 338.033ТУ и логики, собранной на 564 серии бКО. 347.064ТУ.The work of IVI is based on the direct counting method, which allows you to have a high speed of obtaining the result while simplicity of implementing IVI. The time interval meter measures the interval between the START pulse and the STOP pulse on one bus. After the RESET signal arrives, counter 1 receives a trigger pulse, passing unhindered through the input pulse collector 3, and starts counting. If it is necessary to limit the measuring range from below, the counter 1 counts the strobe duration programmed in the decoder 6, is analyzed by the decoder 6, which allows the gate 3 to pass the stop pulse, the target selector 4 to select the measurement mode and the device to set the address 5 to change from the strobe address to the maximum distance address for waiting for a possible out of range. Counter 1 continues to count. Before the end of the strobe, the input pulse generator 3 does not have permission to receive stop pulses, the target selector 4 selects the required stop pulse from the packet of incoming pulses, and the address setting device 5 sets the strobe address. As soon as the target 4 selector allows to skip the set stop pulse to counter 1, counter 1 will receive it at the STOP input and stop counting. If there is a result, the decoder 6 paralyzes the internal control of the device for setting the address 5, which allows you to read the measurement result in the selected code by setting the address from the outside, and gives the signal "result is ready" to the systems connected to the meter. And if you go beyond the set range, the decoder 6 gives a similar signal "the result is ready" and the specified overflow code
The proposed option was tested on a prototype using BIS 1523XP2 / 2 / as counter 1, a quartz oscillator with a resonator RK60KA-13EE-29971kHz ACO. 338.033TU and logic assembled on the 564 series of BKO. 347.064TU.

Литература:
1. Цитович А.П. Ядерная электроника. М. Энергоатомиздат, 1984.Literature:
1. Tsitovich A.P. Nuclear Electronics. M. Energoatomizdat, 1984.

2. Микросхема 1523ХП1 бКО.347.663-2ТУ. 2. The microcircuit 1523HP1 bKO.347.663-2TU.

3. Микросхема 152ХП2 бКО.347.663ТУ. 3. Microcircuit 152HP2 bKO.347.663TU.

4. Авторское свидетельство СССР N 746304 G 04 F 10/02 (прототип). 4. Copyright certificate of the USSR N 746304 G 04 F 10/02 (prototype).

Claims

A device for measuring time intervals in range finders, comprising an input signal skipper, a reference frequency generator, a target selector and a counter, characterized in that a counter-programmable decoder of the current state of the counter is connected to the outputs of the counter, and a reference device connected to the counter control input connected to the counter-programmable decoder of the current state of the counter addresses.