SU665401A1 - Преобразователь интервалов времени в цифровой код - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области измерительной техники, а именно к устройствам дл  измерени  временных интервалов и периодов тока или напр жени , и может найти широкое применение в системах измерени , обработки и представлени  информации .

Известно устройство, содержащее генератор опорной частоты, подключенный своим выходом через ключ к счетнолгу входу счетчика , и триггер, выход которого подключен ко второму входу ключа. И а установочные входы триггера подаютс  импульсы «Пуск и «Стоп, определ ющие начало и конец измер емого временного интервала 1.

Недостатком устройства  вл етс  наличие погрещности, вызываемой несовпадением момента конца отсчета с концом периода колебаний генератора опорной частоты.

Известно® также устройство, содержащее входной триггер, линию задержки, выходы которой подключены соответственно к первым входам л элементов И, выходы которых соединены со входами регистра, выход регистра подключен ко входу счетчика младщих разр дов, второй вход которого соединен с первым входом счетчика старщих разр дов, второй вход счетчика старщих разр дов подключен к выходу ключа, первый вход которого соединен с выходом

счетчика младших разр дов, а второй и третий входы ключа подключены соответственно к выходу входного триггера и выходу генератора опорной частоты 2.

Однако в этом устройстве не учитываетс  врем  включени  и выключени  элементов , а также не устран етс  погрешность измерепи , св занна  с несовпадением начала измерени  с передним фронтом импз пьса генератора опорной частоты, что снижает точность преобразовани  интервалов времени в цифровой код.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности преобразовани  интервалов времени в цифровой код.

Это достигаетс  тем, что в преобразователь иптервалов 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 младщих разр дов, второй вход которого соединен с первым входом

счетчика старщих разр дов, второй вход счетчика старщих разр дов подключен к выходу ключа, первый вход которого соединен с выходом счетчика младщих разр дов , а второй и третий входы ключа подключены соответственно к выходу входного

триггера и выходу генератора опорной чаетоты , дополнительно введены генератор одиночных импульсов, триггер, одновибратор и элемент управлени , 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 е первым выходом элемента управлени , второй и третий 15ЫХОДЫ которого соответственно подключены к (/г+1)-му входу региетра и ко второму входу счетчика младших разр дов, при этом выход дополнительного триггера соединен ео вторыми входами п элементов И, а выход одновибратора подключен ко входу линии задержки.

На чертеже представлена принципиальна  етруктурна  электрическа  схема устройства .

Преобразователь содержит генератор 1 опорной частоты, входной триггер 2, ключ 3, счетчик 4 старших разр дов, элемент 5 управлени , одновибратор 6, генератор 7 одиночных импульсов, дополнительный триггер 8, линию 9 задержки, элементы И 10-1, ..., 10- , региетр 11, счетчик 12 младших разр дов. На чертеже также показаны шина «Нуск 13 и шина «Стоп 14.

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии значени  счетчиков 4 и 12 равны нулю. Перед началом измерени  с одного из выходов элемента 5 управлени  на второй вход дополнительного триггера 8 подаетс  импульс, уетанавливаюп ий дополнительный триггер 8 в такое состо ние, что элементы И 10-1, ..., 10-л по входам, подключенным к выходу дополнительного триггера 8, оказываютс  разрешенными . С другого выхода элемента 5 управлени  на соответствующие входы счетчиков 4 и 12 подаетс  команда «Сложение. С шины «Пуск 13 на входной триггер 2 поступает импульс, соответствующий началу измер емого временного интервала. Входной триггер 2 устанавливаетс  в единичное еосто ние, в результате чего на ключ 3 и генератор 7 одиночных импульсов по входам, подключенным к выходу входного триггера 2, подаетс  разрешающий потенциал. Сигналы е выхода генератора 1 опорной частоты поетупают на соответствующие входы ключа 3 и генератора 7. Ключ 3 построен так, что на вход счетчика 4 от генератора 1 будут проходить сигналы , начина  с того импульса, передний фронт которого началс  после поступлени  сигнала разрешени  ечета от входного триггера 2. Генератор 7 одиночных импульсов формирует один импзльс, синхронный с первым импульсом генератора 1, передний

фронт которого началс  после сигнала разрещени  от входного генератора 2. На второй вход счетчика 4 через ключ 3 начинают проходить импульсы от генератора 1. Лини  9 задержки имеет (2™-1) отвода при двоичной системе счислени , где т - число, показываю1цее, во сколько раз надо повысить точность при применении двоичных счетчиков, причем кажда  из секций

Го

где 7о -

создает задержку, равную

т

период колебаний генератора 1. Фронтом выходного сигнала триггера 2 возбуждаетс  одновибратор 6, е выхода которого импульс подаетс  на вход линии 9 задержки. Длительность выходного импульса т одновибратора 6 выбираетс  из услови , что . Выходным сигналом генератора 7 дополнительный триггер 8 по первому входу устанавливаетс  в состо ние, запрещающее прохождение еигналов от линии 9 задержек через элемент И 10-1-10-/г на входы регистра 11. За врем  , измер емое с момента пуска устройства и до поступлени  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-  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 установ т в еосто ние «1 К. триггеров регистра 11, причем

MI MI

К - - -- т.

TolmГо

Однако ввиду того, что элементы, вход щие в одновибратор 6, генератор 7 одиночных импульсов, дополнительный триггер 8 и элементы И 10-1 - 10-л имеют конечное врем  включени  и выключени , то врем , за которое на установочные входы регистpall будут поступать сигналы, в действительности равно

Д/J at, Гввд вым

где /вкл - врем  включени  элементов, выкл - врем  выключени  элементов.

Следовательно, будет установлено в состо ние «1 ./(триггеров

- вкл + is

т.

т.

После запрета элементов И 10-1-10-/г из элемента 5 управлени  на (и4-1)-й (сдвиговый) вход регистра 11 подаютс  сигналы, очищающие регистр И. Сигналы

переполнени  с выхода регистра 11 поступают на счетчик 12, где они суммируютс . Поеле очистки регистра 11 на второй вход дополнительного триггера 8 вновь подаетс  сигнал подготовки, устанавливающий дополнительный триггер 8 в такое состо ние,

что элементы И 10-1-10-/г по объединенным входам оказываютс  разрешенными. Когда с шины «Стоп 14 поступает сигнал на входной триггер 2, то он устанавливаетс  в такое положение, что своим выходом накладывает запрет на ключ 3, и сигналы от генератора 1 прекрлгцают проходить на вход счетчика 4. За врем  tx с момента прихода импульса с шины «Пуск 13 до прихода импульса с шины «Стоп 14 от генератора 1 на вход счетчика 4 поступает

Л - импульсов. С одного из выходов

TO

элемента 5 управлени  на соответству1он;ие входы счетчиков 4 и 12 подаетс  команда «Вычитание. По фронту выходного сигнала входного триггера 2 возбуждаетс  одновибратор 6, выходной импульс которого поступает на вход линии 9 задержки. Первым импульсом генератора 1, поступившим на генератор 7 одиночных импульсов после выключени  входного триггера 2, производитс  сброс дополнительного триггера 8 и запрет элементов И 10-1 -10-п. За врем  должно быть установлено в состо ние «1 Р триггеров регистра П.

-т.

Tclm

С учетом задержек на включение и выключение элементов в действительности в регистре 11 будет установлено в состо ние «1 Р триггеров.

- вкл + в

Э/

т.

После запрета элементов И 10-1-10-п из элемента 5 управлени  на (n-f 1)-й (сдвиговый ) вход регистра 11 подаютс  сигналы «Счет, очишаюшие регистр 11. Сигналы переполнени  с выхода регистра 11 поступают на счетчик 12, где производитс  их вычитание из нредыдуш;его значени . В этом случае, если К..Р , сигнал перехода через «О счетчика 12 через ключ 3 поступит на счетчик 4, и его значение уменьшитс  на единицу. После вычитани  состо ние счетчика 12 примет значение

-,/ Д 1- вкл-Мв

1 К -Рт -

Аг2 - гвкл + выкл уу, - 2 ™

- - III/ , fitrf

TOTO

Т. e. в счетчике 12 будет записано число, пропорциональное величине (A i-А/г)- Таким образом

+ Д.-А4. Но так как состо ние счетчика 4 равно Л,

ч л

а состо ние счетчика 12 равно - (д/jд д)

TO

следует, что погрешности, вызываемые задержкой на включение и выключение элементов взаимно компенсируютс  за счет того, что при измерении и используют одни и те же элементы.

Таким образом, введение в преобразователь элемента управлени , генератора одиночных импзльсов, одновибратора и триггера позволит повысить точность преобразовани  временного интервала в код за счет использовани  высокостабильного генератора опорной частоты и исключени  погрешности , вызываемой конечным временем включени  и выключени  элементов схемы.

Claims (2)

1. Март шин А. И. и др. Преобразователи электрических параметров дл  систем контрол  и измерени . М., «Энерги , 1976, с. 90-91, рис. 2-17.

2. Шл ндин В. М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы. М., «Высша  школа, 1973, с. 169-170, рис. 3-20.