SU750730A1 - Преобразователь временного интервала в код - Google Patents

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может . быть использовано в цифровых вычислительных комплексах для преобразования (измерения) интервала времени 5 до момента перехода сигнала через нуль в число импульсов.

Электронно-счетный периодомер включает в себя усилитель-формирователь, ждущий мультивибратор, генератор счетных импульсов, селектор, счетчик импульсов и генератор сброса и переписи [1] . Это устройство имеет низкую точность.

Известен также цифровой измеритель периода, состоящий из реверсивного счетчика, формирующего устройства, триггеров, распределителя импульсов, генератора образцовой час-20 тоты, суммирующего счетчика, элементов ИЛИ, электронных ключей и устройства управления [2]. Это устройство также имеет низкую точность преобразования, так как не учитывает 25 влияние зоны нечувствительности таких элементов схемы, как усилитель сигналов, который имеет место практически в любом устройстве подобного рода. 30

Наиболее близким к преобразователю по технической сущности и совокупности составляющих элементов является цифровое фазометрическое устройство, состоящее из двух формирователей входных сигналов, схемы квантования, генератора счетных импульсов, делителя частоты, ключевой схемы, формирователя, фазового детектора, смесителя, генератора опорной частоты и счетчика импульсов, один из входов фазового детектора через делители частоты связан с выходом генератора опорной частоты, а другой - с выходом смесителя, на входы которого подключены выходы генераторов опорных и счетных импульсов, причем выход фазового детектора соединен с входом генератора счетных импульсов [3] .

Это устройство также имеет низкую точность преобразования из-за неучета зоны нечувствительности усилителя-ограничителя.

Целью изобретения является повьввение точности.

Достигается это тем, что в преобразователь , содержащий управляемый ключ, выход которого соединен с первым входом импульсного моду лятора, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, усилитель-ограничитель, счетный триггер, выход которого соединен с первым входом элемента И,дополнительно введены два RS-триггера, инвертор, два элемента И, разделительный диод и элемент И-НЕ, причем выход генератора импульсов соединен с первыми входами элемента И-НЕ и дополнительных элементов И, к второму входу первого из которых подключен выход усилителя-ограничителя, выход импульсного модулятора через последовательно соединенные усилитель-ограничитель и инвертор соединен с вторым входом второго^ дополнительного элемента И, выход которого подключен к R-входам RS-триггеров , S-выходы которых соединены с шиной синхронизации преобразователя , выход первого дополнительного элемента И подключен через разделительный диод к первому входу элемента И и непосредственно к второму входу элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом счетного триггера, выходы RS-триггеров подключены к вторым входам соответственно управляемого ключа и элемента И.

На фиг. 1 изображена электрическая функциональная схема преобразователя; на фиг. 2 приведены графики, поясняющие его работу.

Вход преобразователя связан с первым входом управляемого ключа 1, второй вход которого подключен к прямому выходу первого RS-триггера 2. Синхронизирующий вход преобразователя соединен с S— входами первого'и второго RS-триггеров 2 и 3 соответственно. Выход генератора импульсов 4 связан с первыми входами импульсного модулятора 5 элементов И 6 и 7, элемента И-НЕ 8. Второй вход модулятора подключается к выходу ключа, а выход модулятора связан с входом усилителя-ограничителя 9. Выход усилителя-ограничителя соединен с вторым входом элемента И 6 непосредственно, а с вторым входом элемента И 7 - через инвертор 10. Выход элемента И 6 подключен к второму входу элемента И-НЕ 8 и через разделительный диод 11 - к первому входу элемента И 12, второй вход которого связан с прямым выходом триггера 4. Выход элемента И-НЕ 8 связан с входом счетного триггера 13, выход которого также связан с первым входом элемента И 12. Выход элемента И связан с R-входами триггеров 2 и 4. Выходом преобразователя является выход элемента И 12.

Преобразователь временного интервала в код работает следующим образом.

Для простоты рассмотрения принципа действия преобразователя примем следующие допущения: во-первых, в зоне нечувствительности входной сигнал изменяется линейно и,во-вторых, входной сигнал меняет свою полярность с положительной на отрицательную.

Принятые допущения не сужают функциональных возможностей преобразователя, так как в пределе любую кривую можно аппроксимировать отрезками прямых линий, тем более, что величина зоны нечувствительности достаточно мала. Кроме того, в большинстве датчиков выходное напряжение (входное для рассматриваемого преобразователя) изменяет полярность именно с положительной на отрицательную,в противном случае этого легко добиться,например, путем инвертирования.

В исходном состоянии все триггеры 2, 9 и 13 находятся в нулевом состоянии.

Преобразованйе интервала начинается с момента поступления на вход синхронизирующего импульса, под действием которого RS-триггеры 2 и 3 перебрасываются в единичное состояние. Триггер 2 открывает управляемый ключ 1, через, который входной сигнал с входа проходит на импульсный модулятора 5. Выходное напряжение триггера 9 прикладывается к второму входу элемента И 12, подготавливая его к работе. Счетные импульсы стабилизированной частоты f с выхода генератора 4 постоянно прикладываются к модулятору 5 и первым входам элементов И 6 и 7 и И-НЕ 8 соответственно. Промодулированное ймпульсное входное напряжение С выхода модулятора 5 поступает в усилитель-ограничитель 9, который вырабатывает импульсы постоянной амплитуды, но полярность которых соответствует полярности входного сигнала. Частота этих импульсов также равна f. Следовательно, практически одновременно с поступлением пускового импульса выходные импульсы элемента И 6 с частотой f начнут поступать через разделительный диод 11, открытый элемент И 12 на выход преобразователя. На выходе элемента И-НЕ 8 импульсы не будут появляться, на выходе элемента И 7 также не будет импульсов, потому что в цепь его второго входа включен инвертор 10, в результате чего на входы этого элемента поступают запрещенные комбинации минус-плюс.

После того, как входной сигнал войдет в зону нечувствительности -Ц, +U_n усилителя-ограничителя 9, импульсы на его выходе возникать не будут. Вследствие этого не будут появляться импульсы и на выходе элемента И 6, в то время как на выходе элемента И-НЕ 8 появится последовательность импульсов с частотой следования f, которая посту пает на вход триггера 13, выполняющего роль делителя частоты на 2. Следовательно, с момента входа chi— нала в зону нечувствительности на выход проходят через элемент И 12 импульсы с частотой £/2 с выхода триггера 13. Разделительный диод 11 предотвращает попадание выходных импульсов триггера 13 на вход элемента И-НЕ 8 и на выход элемента И б.

В момент выхода входного сигнала из зоны нечувствительности после смены им полярности отрицательные импульсы инвертируются инвертором 10 и на входы элемента И 7 поступают рабочие комбинации ’плюс-плюс’, в результате чего появляется выходная последовательность импульсов элемента И 7 , первый импульс которой поступает на R-входы триггеров 2, 3 и переводит их в нулевое состояние. Одновременно с этим закрывается ключ 1 и элемент И 12, а поэтому импульсы на выход поступать не будут.

Как видно из графиков на фиг. преобразуемый интервал времени где дг. - время нахождения входного 1 сигнала от начала преобразования до момента входа его в зону нечувствительности ;

С^ - время нахождения сигнала от момента входа его в эону нечувствительности до момента выхода его из этой зоны при смене им полярности.

Общее количество импульсов, которое поступит с выхода преобразователя на счетчик N = +п^ , где η., п_- количество импульсов, ’ поступивших на счетчик, соответственно за время и ъ_г .

Очевидно, что - n./f , а

тогда

Из формулы и из графиков видно, что при преобразовании (измерении) интервала времени до момента перехода сигнала через нуль учитывается зона нечувствительности основного преобразователя, усилителя ограничителя импульсов путем дополнительного формирования импульсов, количество которых пропорционально времени нахождения сигнала в этой зоне с момента входа в нее до момента пересечения сигналом нулевого значения.

Достоинством предложенного преобразователя является высокая точность преобразования интервала времени в число импульсов.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к автомати ке и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных комплексах дл  преобразо .вани  (измерени ) интервала времени до момента перехода сигнала через нуль в число импульсов. Электронно-счетный периодомер включает в себ  усилитель-формирователь , ждущий мультивибратор, гене ратор счетных импульсов, селектор, счетчик импульсов и генератор сбрюса и переписи 1 . Это устройство имеет низкую точность. Известен также цифровой измеритель периода, состо щий из реверсив ного счетчика, формирующего устройства , триггеров, распределител  импульсов, генератора образцовой ча тоты, су «лирующего счетчика, элемен тов ИЛИ, электронных ключей и устройства управлени  2}. Это устройство также имеет низкуы точность преобразовани , так как не учитывае вли ние зоны нечувствительности таких элементор схекы, как усилитель сигналов, который имеет место практ чески в любом устройстве подобного рода. Наиболее близким к преобразователю по технической сущности и совокупности составл ющих элементов  вл етс  цифровое фазометрическое устрюйство , состо щее из двух формирователей входных сигналов, схемы квантовани , генератора счетных импульсов, делител  частоты, ключевой схемы, формировател , фазового детектора, смесител , генератора опорной частоты и счетчика импульсов, одич из входов фазового детектора через делители частоты св зан с выходом генератора опорной частоты, а другой - с выходом смесител , на входы которого подключены выходы генераторов опорных н счетных импульсов, причем выход фазового детектора соединен с входом генератора счетных импульсов з , Это устройство также имеет низкую точность преобразовани  из-за неучета зоны нечувствительности усилител -ограничител . Целью изобретени   вл етс  повьвиение точности. Достигаетс  это тем, что в преобразователь , содержащий управл емый ключ, выход которого соединен с первым входом импульсного модул тора , второй вход которого подклю чен к выходу генератора импульсов, усилитель-ограничитель, счетный триггер, выход которого соединен с первым входом элемента И,дополнительно введены два RS-триггера, инвертор, два элемента И, разделительный диод и элемент И-НЕ, причем выход генератора импульсов соединен с первыми входами элемента И-НЕ и дополнительных элементов И, к второму входу первого из которых подключен выход усилител -ограничител , выход импульсного модул тора через последовательно соединен ные усилитель-ограничитель и инвертор соедичен с вторым входом второг дополнительного элемента И, выход которого подключен к R-входам RS-триггеров, S-выходы которых соединены с шиной синхронизации преобр зовател  , выход первого дополнитель ного элемента И подключен через раз делительный диод к первому входу элемента И и непосредственно к втор му входу элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом счетного три гера, выходы RS-триггеров подключен к вторым входам соответственно упра л емого ключа и элемента И. На фиг. 1 изображена электрическ функциональна  схема преобразовател ; на фиг. 2 приведены графики, по сн ющие его работу. Вход преобразовател  св зан с пе вым входом управл емого ключа 1, второй вход которого подключен к пр мому выходу первого RS-триггера Синхронизирую1иий вход преобразовате л  соединен с S- входами первого и второго RS-триггеров 2 и 3 соответс венно. Выход генератора импульсов 4 св зан с первыми входами импульсного модул тора 5 элементов И 6 и 7 элемента И-НЕ 8. Второй вход модул  тора подключаетс  к выходу ключа, а выход модул тора св зан с входом у лител -ограничител  9. Выход усилител -ограничител  соединен с вторым входом элемента И 6 непосредственно а с вторым входом элемента И 7 - че рез инвертор 10. Выход ЭJieмeнтa И б подключен к второму входу элемента И-НЕ 8 и через разделительный диод 11 - к первому входу элемента И 12, второй вход которого св зан с пр мым выходом триггера 4. Выход элемента И-НЕ 8 св зан с входом счетно го триггера 13, выход которого также св зан с первым входом элемента И 12. Выход элемента И св зан с R-входами триггеров 2 и 4. Выходом преобразовател   вл етс  выход элемента И 12. Преобразователь временного интервала в код работает следующим образом . Дл  простоты рассмотрени  принципа действи  преобразовател  примем следующие допущени - .во-первых, в зоне нечувствительности входной сигнал измен етс  линейно и,во-вторых, входной сигнал мен ет свою пол рность с положительной на отрицательную. Прин тые допущени  не сужают функциональных возможностей преобразовател , так как в пределе любую кривую можно аппроксимировать отрезками пр мых линий, тем более, что величина зоны нечувствительности достаточно мала. Кроме того, в большинстве датчиков выходное напр жение (входное дл  рассматриваемого преобразовател ) измен ет пол рность именно с положительной на отрицательную,в противном случае этого легко добитьс ,например, путем инвертировани . В исходном состо нии все триггеры 2, 9 и 13 наход тс  в нулевом состо нии. Преобразование интервала начинаетс  с момента поступлени  на вход синхронизирующего импульса, под действием которого RS-триггеры 2 и 3 перебрасываютс  в единичное состо ние . Триггер 2 открывает управл емый .ключ 1, через, который входной сигнал с входа проходит на импульсный модул тора 5. Выходное напр жение триг-гера 9 прикладываетс  к второму входу элемента И 12, подготавлива  его к работе. Счетные импульсы стабилизированной частоты f с выхода генератора 4 посто нно прикладываютс  к модул тору 5 и первым входам элементов И 6 и 7 и И-НЕ 8 соответственно. Промодулированное импульсное входное напр жение с выхода модул тора 5 поступает в усилитель-ограничитель 9, который вырабатывает импульсы посто нной амплитуды, но пол рность которых соответствует пол рности входного сигнала. Частота этих импульсов также равна f. Следовательно, практически одновременно с поступлением пускового импульса выходные импульсы элемента И б с частотой f начнут поступать через разделительный диод 11, открытый элемент И 12 на выход преобразовател . На выходе элемента И-НЕ 8 импульсы не будут по вл тьс , на выходе элемента И 7 также не будет импульсов, потому что в цепь его второго входа включен инвертор 10, в результате чего на входы этого элемента поступают запрещенные комбинации минус-плюс. После того, как входной сигнал войдет в зону нечувствительности -Ц, +Un усилител -ограничител  9, импульсы на его выходе возникать не будут. Вследствие этого не будут по вл тьс  импульсы и на выходе элемента И 6, в то врем  как на выходе элемента И-НЕ 8 по витс  последовательность импульсов с частотой следовани  f, котора  поступает на вход триггера 13, выполн ю щего роль делител  частоты на 2. Следовательно, с момента входа сигнала в зону нечувствительности на выход проход т через элемент И 12 импульсы с частотой /2 с выхода три гера 13. Разделительный диод 11 пре дотвращает попадание выходных импульсов триггера 13 на вход элемен та И-НЕ 8 и на выход элемента И б. В момент выхода входного сигнал КЗ зоны нечувствительности после смены им пол рности отрицательные импульсы инвертируютс  инвертором 10 и на входы элемента И 7 поступаю рабочие комбинации плюс-плюс, в результате чего по вл етс  выходна  последовательность импульсов элемен та И 7, первый импульс которой пост пает на R-входы триггеров 2, 3 и переводит их в нулевое состо ние. Одновременно с этим закрываетс  ключ 1 и элемент и 12, а поэтому импульсы на выход поступать не буКак видно из графиков на фиг. 2 преобразуемый интервал времени где t. - врем  нахождени  входного сигнала от начала преобра зовани  до момента входа его в зону нечувствительности ; Cjj - врем  нахождени  сигнала от момента входа его в зо ну нечувствительности до момента выхода его из это зоны при смене им пол рно ти. Общее количество импульсов, кот рое поступит с выхода преобразовател  на счетчик N п , п.- количество импульсов, поступивших на счетчик соответственно за врем  - и t, . Очевидно, что а Тго.7 2.-ni/t , -.. (vNViИз формулы и из графиков видно, что при преобразовании (измерении) интервала времени до момента перехода сигнала чере  нуль учитываетс  зона нечувствительности основного преобразовател , -силител ограничител  импульсов путем лополнительного формировани  импульсов, количество которых пропорционально времени нахождени  сигнала в этой зоне с момента входа в нее до момента пересечени  сигналом нулевого значени . Достоинством предложенного преобразовател   вл етс  высока  точность преобразовани  интервала времени в число импульсов. Формула изобретени  Преобразователь временного интервала в код, содержащий управл емый ключ, выход которого соединен с первым входом импульсного модул тора, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, усилитель-ограничитель , счетный триггер, выход которого соединен с первым входом элемента И, о т л и ч а ющ и и с   тем, что, с. целью повышени  точности, в него дополнительно введены два RS-триггера, инвертор, два элемента И, разделительный диод и элемент И-НЕ, причем выход генератора импульсов соединен с первыми входами элемента И-НЕ и дополнительных элементов И, к второму входу первого из которых подключен выход усилител -ограничител , выход импульсного модул тора через последовательно соединенные усилитель-ограничитель и инвертор соединен с вторым входом второго дополнительного элемента i, выход которого подключен к R-входам RS-триггеров, S-входы которых соединены с шиной синхронизации преобразовател , выход первого дополнительного элемента подключен через разделительный диод к первому входу элемента И и непосредственно к второму входу элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом счетного триггера, выходы RS-триггеров подключены к вторым входам соответственно управл емого ключа и элемента И. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 508773, кл. G 04 F 10/02, 15.11.74.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 513343, кл. G 04 F 10/04, 25.11.74.
3. 3.Авторское свидетельство СССР 326522, кл. Н 03 К 13/02, 12.06.70. /леА 111 I И I I I I 1 I ( I И { i М 1 ТЧ t I I И ( I И I i -I I

   (T

   Ц

   J

   ТГ

   «г

   4wz.;