Цифровой измеритель отношения временных интервалов"

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«i>673974 (6f) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1011.7б (21) 2418727/18-10 с присоединением заявки № (51)М. Кл.2 . 04 F 10/04

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано15,07.79, Вюллетвнь ¹26 (53) УДК 681.11 (088. 8) Дата бпубликования описания 15 07.79 (72) Автор изобретения р.é.ßsûàåâ (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЭИЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ

ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ 2

20. Изобретение относится к области цифровой измерительной техники и может быть использовано как в качестве автономного прибора, так и в качестве устройства, встраиваемого в информационно-измерительные системы ..

Известны цифровые измерители отношения временных интервалов .fg использующие метод делений двух . число-импульсных кодов. Известныв . устройства сложны (в состав устрой-. ства входят четыре счетчика, одйн из которых реьерсивный) и имеют невысокое быстродействие, обусловленное тем, что отношение временных интервалов определяется после окон«

° чания.измерения второго временного интервала.

Известен цифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий измеритель временных интервалов с вычитающим счетчиком на одном из своих выходов, суммирующий счетчик, клапаны и элемент задержки, связанный своим выходом с одним из входов собирательного элемента(2)

Известное устройство имеет срав-" нительно невысокую точность, ограниченный диапазон измерения и сложно по составу.

Целью иэобрвтвийя является повышение точности, расширение диапазона иэмврвния, упрощение устройства.

Для этого в, предлагаемое устройство введены блок дифференцирующих цепей, число и, которых равно числу триггеров вычитающего счетчика, и дополнительный собирательный элемент, прйчем "второй выход измерителя временных интервалов соединен со вторым входом собирательного элемента,. а выход последнего подключен к входу суммирующего счетчика, выходы триггеров младших разрядов суммирующего счетчика через блок дифференцирующнх цепей связаны с одними as входов клапанов, другие входы которых подключены к выходам триггеров вычитающего счетчика так, что, если к тому или иному клапану подключен выход триггера вычитающего счетчика, то к нему же через соответствующую диффвренцирующую цепь подключен выход В - +1 триггера суммирующего счетчика, а выходы клапанов через дополнительный собира673974 тельный элемент соединен с входом элемента задержки.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого цифрового измерителя.

Устройство включает в себя измеритель 1 временных интервалов, вычитающий счетчик 2, клапаны 3, блок 4 дифференцирующих цепей, суммирующий счетчик 5, собирательный элемент б, дополнительный собирательный элемент

7 и элемент задержки 8.

Входы клапанов 3 связаны с выходами триггеров вычитающего счетчика

2 и триггерами младших разрядов сум" мирующего счетчика 5 так, что, если к тому или иному клапану подключен выходс триггера вычитающего счетчика 2, то к нему же через соответствующую дифференцирующую цепь блока

4 подключен выход й-а+1 триггера суммирующего счетчика 5, где@ -число дифференцирующих цепей блока,4 и число триггеров вычитающега счетчика 2.

Устройство работает следующим обр.азом.

После запуска устройства произво-. дится измерение известным способом первого временного интервала Т1, поданного на Вход 1 измерителя

1 временных интервалов, Результат намерения накапливается в вычитающем счетчике 2. При образцовой частоте э, выбранной для заполнения вре-. менного интервала, в вычитающем счетчике 2 фиксируется число г( где O = Ti о (1) а (К А - коэффициенты пересчета вычитающего счетчика 2 и триггеров младших разрядов суммирующего счетчика 5, подключенных к блоку 4 (ечисло разрядов вычитающего счетчика и упомянутых разрядов суммирующего счетчика, А - основание системы счисления) .

По окончании измерения временного интервала 7 начинается измерение второго временного интервала Т, поданного на Вход 2 измерителя 1 временных интервалов. При этом со второго выхода последнего на вход собирательного элемента б поступают импульсы другой образцовой частоты выбранной для заполнения второго временного интервала Т, .

В процессе счета суммирующим ь счетчиком 5 импульсов с выхода собирательного элемента б импульсы, образующиеся на выходах триггеров суммирующего счетчика 5, дифференцируются в блоке 4 и опрашивают клапаны 3, состояние которых определяется кодом числа k -hi, зафиксированного в вычитающем счетчике 2.

Для простоты дальнейшего изложения допустим, что оба счетчика устройства выполнены двоичным с числом разрядов П и емкостью Фп = каждый.

Входы клапанов 3 связаны с выходами триггеров вычитающего счетчика 2 и триггерами разрядов суммирующего рчетчика 5 так, что, если к тому или иному клапану подключен выход триггера вычитающего счетчика 2, то к нему же через. соответствующую дифференцирующую цепь блока 4 подключен вы5 ход а- +/триггера суммирующего счетчика 5.

Число, зафиксированное в вычитающем счетчике 2, может быть пред:ставлено в следующем виде

-Мщ-и,=2 Ьп.. +г Въ+2 Во, где Ву p Bg.) . ° Bit сигналы р, сООт» ветствующие разрядам числа)@ - Л ° 5 Если Ва 1, то с выхода старшего (я-го) триггера вычитающего счетчика 2 поступает разрешающий потенциал на клапан, другой вход которого через соответствующую дифференцирую2() щущ цепь подключен к выходу младшего (первого) триггера суммирующего счетчика 5. При.переходе этого триггера из нулевого в единичное состояние на выходе подключенной к его

25 выходу дифференцирующей цепи образуется импульс, который проходит на выход клапана, подключенного к выходу старшего триггера выЧитающего счетчика 5. Следовательно, на выходе

30 .этого клапана будут появляться импульсы с частотой f /2, где./„ частота импульсов на входе суммирую-, щего счетчика 5. При В„, = 1 на выходе другого клапана будут появляться импульсы с частотойф.. . при В,, 1 на выходе следующего клапана будут появляться импульсы с частотой fi

1 и 2 " 2p-«g я 2

В, к В к В к t gé- g " 2!b 20 1) т. е пропорциональна числу зафиксированному в вычитающем счетчике 5 (2)

Импульсы с выхода собирательного элемента 7 через элемент задержки 8 поступают на вход собирательного элемента б и сумьяруются с импульсами частотой, поступающими на другой вход собирательного элемента б, т.е. частота Хк на входе суммирующего счетчика 5 равна:

С учетом (2 ) получаем -к g, N <д

5 6739

Разрешая полученное выражение относительно „, имеем: =и

f к 61ÿ

Подставляя в последнее выражение 5 значение для kj из (1) получаем, что частота /„ обратно пропорциональ» на значению временного интервала Т 3

1 " Ф Т, (3)

02. (10 б

За время Т на вход суммирующего счетчика 5 поступит У =Т / импульсов и, следовательно, результатом измерения снимаемого с выходов суммирующего счетчика 5 будет число

<о Ъ

Ь го триггера суммирующего счетчика.

Первый переход этого триггера из нулевого в единичное состояние произойдет через 8 импульсов частоты или через время 8/Фэ 8/10 =80 мкс.

На выходе клапана появляется импульс, который переводит суьжирующий счетчик в положение, соответствующее девяти единицам счета.

Следовательно, следующий переход четвертого триггера произойдет не через десять, а через девять импульсов частоты fо, т.е. через 90 мкс.

При этом на входе суммирующего счетчика вновь образуется дополнительный импульс.

За время Т на вход суммирующего счетчика поступит

И т /90«< = — — = 100

g ° (О

Ва и

20 пропорциональное отношению временных интервалов: и =с т т

II

"(2-1 +(=900 100 1000

g ={0 — ° — -(000 ь(0 ц Р 90

Цифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий измеритель временных интервалов с вычитающим счетчиком на одном из своих выходов, суммирующий счетчик, клапаны и элемент задержки, связанный своим выходом с одним из входов собирательного элемента, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, расширения диапазона измерения, упрощения устройства, в него введены блок дифференцирующих цепей, число и которых равно числу триггеров вычитающего счетчика, дополнительный собирательный. элемент, причем второй выход измерителя временных интервалов соединен со вторым входом собирательного элемента, а выход последнего подключен к входу суммирующего счетчика, выходы триггеров младших разрядов суммирующего счетчика через блок дифференцирующих цепей связаны с одними из входов клапанов, другие входы которых под- ключены к выхЬдам триггеров вычитающего счетчика так, что если к тому.

g„Т 1 -90 Я 01=900 о

02 где =К,„g - коэффициент пропорциональности.

Для снижения погрешности дискретности результата измерения емкость суммирующего счетчика может бить выбрана больше емкости Кщ вычитайщего счетчика. При этом к блоку дифференцирующих цепей подключаются только младшие разряды суммирующе- 35 го счетчика, образующие его часть емкостью, равной Ящ .

Поясним работу устройства на конк-. ретном примере. Дня простоты расче- тов (коэффициент С кратен десяти), 40 примем, что вычитающий счетчик содержит три декады (12 триггеров), работающие в коде 5-2-2-1, а суммирующий - четыРе декады, работающие в коде 8-.4-2-1. Имеем 8 Я ., 45

Пусть Т(. *90 мс, Т =- 9 мс, Ф -10 кГц, 1, 100 кгц.

При измерении интервала Т> на вход вычитающего счетчика поступает

50 импульсов и s нем фиксируется число

М„;К = 100, т.е. Разрешающий потенцйал поступает с. выхода девятого 55 триггера. суммирующего счетчика и разблокирует соответствующий клапан.

За интервал Т2 на вход суммирующего счетчика поступит 60

К,2=т, 01=9 0 io =900 импульсов частоты 1

На вход разблокированного клапана поступают импульсы с четвертоимпульсов, образующихся на выходе разблокированного клапана.

Всего на вход суммирующего счетчика поступит е импульсов. Полученное число пропорционально отношению временных интервалов, равному

Т /Т = 9 мс/90 мс = 0,1, Тако2н же результат получим, воспользуясь формулой (4) формула изобретения

673974

btt08

Составитель В..Иитряев

Редактор Л. Бибер Техред С. Иигай Корректор О.Ковинская

Заказ 4072/43 Тираж 501 Подписное

gdHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 или ийому клапану подключен выход триггера вычнтающего счетчика, то к нему же через соответствующую дифференцирующую цепь подключен выход в-i+1 триггера суммирующего счетчика, а выходы клапанов через дополнительный собирательный элемент соединены с входом элемента задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Простой способ нахождения в цифровой форме отношения временных интервалов. Журнал Приборы и системы управления1, 1969, 9 6.

5 2. Авторское свидетельство СССР

Р 523384, кл. 8 04 10/04, 1975.