RU6922U1 - Устройство для счета временных интервалов - Google Patents

Abstract

1. Устройство для счета временных интервалов, содержащее коммутатор импульсов тактовой частоты, счетчик импульсов и микропроцессор, отличающееся тем, что в устройство введен регистр-защелка, в котором информационные входы триггеров D-типа подключены к входу коммутатора импульсов тактовой частоты через линии задержки, а С-входы записи информации соединены с каналом подачи сигнала "Стоп".2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что число триггеров D-типа регистра-защелки соответствует выбранной погрешности счета.

Description

Устройство относится к области изме5н«тельной техники, в частности к изнерительннм приборам, ввполняющим счет врекенннх интервалов между двумя собнтиями или между началом и окончанием какого-либо события.

В большинстве случаев измерение временннх интервалов с помощью цифровнх измерительных устройств на основе микропроцессорных средств производится по схеме, приведенной на Фиг.1.

На схеме показано:

1- коммутатор импульсов тактовой частоты {КТЧ),

2- счетчик импульсов {СЧ),

3- микропроцессор (МП),

Ртакт- - подача импульсов тактовой частоты.

Подобная схема измерения временных интервалов использована, нап1эдмер, в расходомере жидкости УРСВ 010, выпускаемом МГП Взлет, номер прибора в Госреестре щэдборов 13716-94.

Работа устройства происходит следующим образом: по сигналу Старт разрешается прохождение импульсов тактовой Ч1астотн на двоичный счетчик. Подсчет импульсов ведется по перепаду сигнала Ктакт. от низкого уровня к высокому. По сигналу Стоп прохождение импульсов на счетчик импульсов прекраща ; / e7jJ

- 9 -

ется и в процессор поступает сигнал об окончании счета. Процессор считнвает из счетчика двоичное число, соответствующее числу импульсов, поступивших в счетчик за время между сигналами Старт и Стоп. При этом период следования импульсов известен и равен Вычисление временного интервала производится по формуле

Н - число импульсов, считанное процессором из счетчика импульсов.

При таком считнвании импульсов для измерения временннх интервалов всегда присутствует ошибка из-за несовпадения сигнала Стоп и счетного перепада импульсов таостовой частотн. Это показано на диаграммах на Фиг.2.

Этот недостаток используемых счетчиков свойственен всем известным в настоящее время конструкциям счетчиков. Погрешность измерения окончания счета для зтих конструкций будет всегда отр ицательной и имеет вид, показанный на Фиг.З.

Уменьшение этого вида погрешности при такой схеме измерений возможно лишь при увеличении тактовой частоты, что само по себе тгредставляет серьезную техническую трудность. Так, в первую очередь, увеличение тактовой частоты потребует применения более быстродействующих, а значит и более дорогих микросхем, используемых в коммутаторе импульсов и в счетчике, и стабильных генераторов тактовой частоты для высоких частот, которые ДОРОГИ и гроТ

Ртакт.

t Т X N, где

моздки. Присутствие импульсов высокой частотн может потребовать экранировки отдельннх микросхем и тщательной развязки цепей питания. Кроме того с ростом частотн работн цифровых микросхем резко возрастает их энергопотребление, что недопустимо и исключено для переносных приборов.

Целью настоящего изобретения является уменьшение погрешности окончания счета в2, 4, 8 и т.д. раз без увеличения тактовой частотыДля этого предложена новая схема устройства для измерения временного интервала, приведенная на Фиг.4, отличительной особенностью которого является наличие триггера D-типа ( уменьшении погрешности в 2 раза).

Информационный вход D триггера подключен ко входу коммутатора импульсов тактовой частоты (сигнал Ртакт.), а на вход записи информации С подключен (подается) сигнал Стоп.

Устройство работает следующим образом:

По сигналу Старт импульсы тактовой частоты Ртакт. начинают проходить на двоичный счетчик (на информационный вход D триггера эти импульсы поступают постоянно).

По сигналу Стоп прохождение импульсов на счетчик импульсов прекращается. В триггер запишется 1, если сигнал об окончании счета пришел в момент положительной полуволны тактового сигнала (в течение этого времени величина погрешности счета меньше или равна Т / 2), или будет записан О, если сигнал Стоп пришел в момент отрицательной полуволны тактового сигнала (при этом погрешность счета будет больше Т / 2). Процессор анализирует состояние триггера (Бит большой ошибки ББО) и проиэводит внчисление по формуле:

t N X Т, если ББО 1, или + T/2, если ББО О.

В этом случае погрешность счета будет иметь вид, показанный на Фиг-5 сплошной линией. При этом погрешность измерения будет всегда отхадцательной и в 2 раза меньше по величине, чем в прототипе. Погрешность измерения исходной схемы показана пунктиром.

Возможен другой алгоритм обработки информации, считанной процессором:

t N X Т, если ББО 1 и t (N + 1) X Т, если ББО - О.

В этом случае погрешность будет менять знак, но по абсолютной величине будет вдвое меньше исходной и примет вид, показанный на Фиг- 6 спловшой линией {исходная погрешность - пунктиром). Возможно деьльнейшее снижение погрешности окончания счета без увеличения тактовой частоты при весьма незначительных затратах. При зтом схема измерения примет вид, показанный на Фиг.7., где; 1 - коммутатор импульсов тактовой частоты,

2- счетчик импульсов,

3- микрюпроцессор, 4,5,6 - линии задержки,

7 - регистр-защелка из 1 -триггеров.

Число линий задержек теоретически может быть любым, однако количество линий задержек, величина задержки в каждой из них и величина снижения погрешности связаны между собой конкретными закономерностями. Так, если:

k - количество линий задержки,

i.r

- 4 t - максимальная величина погрешности, с, А - величина снижения погрешности {2,4,8,... и т.д. раз), то

t T/A

Врененнне диаграммн устройства при k 3 примут вид, покаэанннй на Фиг.8. При этом, в зависимости от момента прихода сигнала Стоп (tl - 1,8) в регистр-защелку будет записан соответствующий код, которнй анализируется микропроцессором и внчисление будет поизведено по формуле:

t :г т X N + X, где

X - величина поправки, изменяющаяся в зависимости от кода поправки, записанного в регистр-защелку в соответствии о табл-1. Величина поправки в зависимости от кода

Таблица 1

Величина погрешности в этом случае будет всегда отрицательной и меньшей по величине, чем в исходной схеме измерения и примет вид, показанный на фиг.9, где:

Ртакт. - тактовая частота,

- время прихода сигнала Стоп, Погрешность - величина погрешности.

- погрешность исходной схемы измерений,

- погрешность предлагаемой схемы измеНап1 мер, при Ртакт. - 10 мГц длительность измеряемого временного интервала Ъизм. - 1мкс, а

Т - 1/10 ::: ЮОнС 0, 1МКС

Погрешность исходной схемы:

t Т / tM X 100% :г 0,1 / 1 X 100% 10%, Погрешность предлагаемой схемы: t ({Т : А/ Ьизм.) X 100% {(0,1 : 8) : 1) х 100% : 1,25%.

Таким образом, при незначительных аппаратных и програмных затратах можно добиться прецизионной точности измерений в измерительных приборах, которые в настоящее время отнесены к группе приборов средней и невысокой точности.

Из изложенного следует, что предлагается полезная модель устройства для счета временных интервалов, содержащая коммутатор импульсов тактовой частоты, счетчик импульсов и микропроцессор

отличающаяся тем, чсто

в устройство введен регистр-защелка, в котором информационные входы триггеров D-типа подключены ко входу коммутатора импульсов тактовой частоты через линии задержки, а входы записи информации

g рений. С соединены с каналом подачи Из анализа заявляемого и тождественных по технической устройств не имеется. сигнала Стоп. известных решений следует, что сущности и решаемой задаче

Claims (2)

1. Устройство для счета временных интервалов, содержащее коммутатор импульсов тактовой частоты, счетчик импульсов и микропроцессор, отличающееся тем, что в устройство введен регистр-защелка, в котором информационные входы триггеров D-типа подключены к входу коммутатора импульсов тактовой частоты через линии задержки, а С-входы записи информации соединены с каналом подачи сигнала "Стоп".

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что число триггеров D-типа регистра-защелки соответствует выбранной погрешности счета.