Цифровий вимірювач інтервалів часу

Цифровой измеритель интервалов времени, содержащий генератор импульсов, оыход которого подключен к пераым входам перпого и второго элементов И, вюрой вход первого элемента И соединен с выходом первого триггера, первый и второй входы которого подключены соответственно к шмиэм "Старт" и "Стоп", выход второго триггера подключен v. входу генератора ударного возбуждения, выход которою подключен к счетному входу второго счетчика импульсов, выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, шина "Стоп" соединена с вторым входам второго элемента И, выход которого подключен к первому вход^ элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу дешифратора нуля,' тыкод - к второму оходу второго трипера, выход которого соединен с первым входом третьего »лем*»нта И, второй аход которого соединен с ь-м лодом генератора импульсов, й выход - с входом сложения реверсивного счетчика, вход вычитания ко Изобретение относится к ралиоэлеетронике и может быть использована в цифровой измерительной технике, ц частности, дпя построения цифровых измерителей вреі^еии, а также торого соединен с выходом генератора ударного возбуждения, в выходы соединены с входами дешифратора нуля, шина "Старт" соединена с установочным входом первою счетчика импульсоа, о т л и ч а ю щ и й с я те**, что в него введены четвертый и пятый элементы И, вычислитель, регистр, третий триггер второй и третий элементы ИЛИ, первый вход последнего из которых соединен с шиной ' Старт", а выход подглючен к вдоду реверсивного счетчика и входу второго счетчт импульсов, выход которого соединен с РХОДОІ* данныл регистра, устаноиочный оход которого соединен с выходом пятого элемента Й, нулевым входом третье го триггера и еторыт^ входом третье» о зле менга ИЛИ, выход регистра подключен к первому входу вычислителя, аыход коюраго соединен с входом цифрового индикатора, а второй и третий входы соединены с выходами первого и второго счетчиков импульсов, первый и oropofi входы второго элемента ЩТ\У\ подключены соответственно к шинам "Старт" и "Стоп", выход второго элемента ИЛИ подключен ко второму входу второго триггера, один сход четвертого элемента И соединен с шиной "Старт", второй с вы*о дом генератора импульсов, а выход подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ одход которого подключен к первому входу пятого элемента И агорой вкод которого соединен с выходов третьего триггера, едлниччый вход которого соединен с шиной "Старт". в автоматике, вычислительной технике, раэкспериментальной физике Наиболее близким по технической сущности v заявляемому является цифровой из ДИСИОКЙЦМИ и 5207 меритель интервалов времени, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого триггера, 5 первый и второй входы которого подключены соответственно к шинам "Старт" и '"Стоп", ВЫХОД второго триггера подключен к входу генератора ударного возбуждения, выход которого подключен к счетному входу 10 второго счетчика импульсов, выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, шина "Стоп" соединена со вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к перво- 15 му входу элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу дешифратора нуля, а выход - к второму входу второго триггера, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй 20 вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с входом сложения реверсивного счетчика, вход вычитания которого соединен с выходом генератора ударного возбуждения, а выходы соединены 25 с входами дешифратора нуля, шина "Старт" соединена с установочным входом первого счетчика импульсов. Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, обусловленная 30 тем, что в случае асинхронного прихода сигнала "старт" и фронтов основного генератора импульсов разброс измерений может составлять один период основного счетчика. В основу изобретения поставлена зада- 35 ча усовершенствования цифрового измерителя интервалов времени, в котором путем формирования кода, характеризующего время между сигналом "Старт" и передним фронтом импульса основного генератора, 40 повышается точность измерения. Поставленная задача достигается тем, что в цифровой измеритель интервалов времени, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен к первым входам 45 первого и второго элементов И, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого триггера, первый и второй входы которого подключены соответственно к шинам "Старт" и "Стоп", выход второго тригге- 50 ра подключен к входу генератора ударного возбуждения, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика импульсов, выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, 55 шина "Стоп" - соединена с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ. второй вход которого подключен к выходу дешифратора нуля, а выход - к второму входу вто рого триггера, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход- с входом сложения реверсивного счетчика, вход вычитания которого соединен с выходом генератора ударного возбуждения, а выходы соединены с входами дешифратора нуля, шина "Старт" соединена с установочным входом первого счетчика импульсов, согласно изобретению, введены четвертый и пятый элементы И, вычислитель, регистр, третий триггер, второй и третий элементы ИЛИ. первый вход последнего из которых соединен с шиной "Старт", а выход подключен к входу реверсивного счетчика и входу второго счетчика импульсов, выход которого соединен с входом данных регистра, установочный вход которого соединен с выходом пятого элемента И, нулевым входом третьего триггера и вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход регистра подключен к первому входу вычислителя, выход которого соединен с входом цифрового индикатора, а второй и третий входы соединены с выходами первого и второго счетчиков импульсов, первый и второй входы второго элемента ИЛИ подключены соответственно к шинам "Старт" и "Стоп", выход второго элемента ИЛИ подключен ко второму входу второго триггера, один вход четвертого элемента И соединен с шиной "Старт", второй - с выходом генератора импульсов, а выход подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего триггера, единичный вход которого соединен с шиной "Старт". Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена структурная схема цифрового измерителя. Цифровой измеритель интервалов времени содержит генератор 1 импульсов и генератор 2 ударного возбуждения, три элемента И 3. 4, 5, первый 6 и второй 7 счетчики импульсов, триггеры 8 и 9, элемент ИЛИ 10, реверсивный счетчик 11, дешифратор нуля 12, цифровой индикатор 13. элементы И 14, 15, элементы ИЛИ 16 и 17, триггер 18, вычислитель 19. регистр 20 и входные шины "Старт" и "Стоп". Генератор 1 импульсов через первый элемент И 3 подключен к первому счегчику 6, а через второй элемент И 4. первый элемент ИЛИ 10. второй триггер 9 и генератор ударного возбуждения 2 - ко второму счетчику 7, выход которого соединен с входом данных регистра 20, установочный вход которого соединен с выходом пятого элемента И 15, нулевым входом третьего триггера 18 5207 и вторым входом третьего элемента ИЛИ 17, а выход подключен к вычислителю 19, выход которого соединен с входом цифрового индикатора 13, а входы соединены с выходами первого 6 и второго 7 счетчиков. Третий эле- 5 мент И 5 входами подключен соответственно к выходам генератора 1 импульсов и второго триггера 9, а выходом соединен с входом сложения реверсивного счетчика 11, входом вычитания подключенного к выходу 10 генератора 2 ударного возбуждения, а установочным входом соединенного с входом установки второго счетчика 7 и выходом третьего элемента ИЛИ 17. Выходы реверсивного счетчика 11 подключены к дешифра- 15 тору 12 нуля, выходом соединенного со вторым входом первого элемента ИЛИ 10. Выход первого триггера 8 подключен к второму входу первого элемента И 3, а его единичный и нулевой входы подключены 20 соответственно к шинам "Старт" и "Стоп". Шина"Стоп"соединена через второйэлемент ИЛИ 16с единичным входом второго триггера 9 и вторым входом второго элемента И. Шина "Старт" соединена с входом установки перво- 25 го счетчика 6, единичным входом третьего триггера 18, входами четвертого элемента И 14, второго элемента ИЛИ 16 и третьего элемента ИЛИ 17. Выход четвертого элемента И 14 подключен к третьему входу первого эле- 30 мента ИЛИ 10, а его второй вход - к выходу генератора 1. Пятый элемент И 15 входами соединен с выходом первого элемента ИЛИ 10 и выходом третьего триггера 18. Выход пятого элемента И 15 соединен с нулевым 35 входом третьего 18 и вторым входом третьего элемента ИЛИ. Реверсивный счетчик 11 выполнен двухкаскадным, т. к, должен иметь три различных состояния: два состояния периодически 40 сменяющиеся до момента совпадения импульсов нониусной и счетной последовательности в классическом нониусном методе, и третье состояние, соответствующее моменту совпадения и отличающееся от 45 двух предыдущих. Функционально реверсивный счетчик 1 содержит два двоичных разряда, устанавливаемых перед началом измерений в положение "2". 50 Дешифратор нуля 12 выполнен на элементах И, срабатывающих при переходе обоих триггеров реверсивного счетчика 11 в нулевое положение. Вычислитель 19 осуществляет операцию 55 вычисления по формуле No-10 м + NH - Npn вывод результата вычисления на индикатор 13. Счетчики 6 и 7 работают в двоично-десятиччом коде, Число разрядов счетчика 6 вы бирается исходя из максимальной длительности измерительного интервала и длительности периода генератора 1 Количество разрядов счетчика 7 должно совпадать с минимальной величиной м. Генераторы 1 и 2 вырабатывают импульсные последовательности с минимальновозможной, для срабатывания счетчиков 6 и 11, длительностью. Подача HQ. шине "Старт" на входы установки счетчиков 6 и 7 импульса установки в положение "0" и "-1" соответственно обеспечивает нормальное показание цифрового индикатора 13 после вычисления результата по приведенной выше формуле при помощи вычислителя 19. Реверсивный счетчик 11 перед началом работы генератора 2 должен быть установлен в положение "+2", что позволяет периодически изменять код этого счетчика в интервале "+2" - "+1" и обеспечивает третье положение "Нуль" при попадании двух импульсов нониусной последовательности в интервал между фронтами двух соседних импульсов счетной последовательности. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии триггеры 8,9 и 10 находятся в нулевом состоянии, генератор 2 не вырабатывает импульсы. По сигналу "старт" счетчики 6, 7 и 11 переходят в состояние "0", "-1" и "+2" соответственно. Одновременно триггеры 8, 9 и 18 переходят в состояние " Г [триггер 9 срабатывает через элемент 16 ИЛИ). Сигнал с триггера 8 поступает на вход элемента И 3. Импульсы с выхода генератора 1 через элемент И 3 поступают на вход счетчика 6, где подсчитывается количество поступивших импульсов. При совпадении импульса "старт" и импульса генератора 1 счетчик 6 не срабатывает, т. к. его вход принудительной установки имеет приоритет перед другими входами. Запускается генератор 2, импульсы с выхода которого поступают на вход счетчика 7 и на вычитающий вход реверсивного счетчика 11, а на суммирующий вход счетчика 11 начинают поступать импульсы с генератора 1 импульсов через элемент И 5. Соотношение между периодом следования импульсов То генератора 1 и периодом следования импульсов Тн генератора 2 выбирают из условия Тн - То (1-10 м ). В момент to перевода реверсивного счетчика 11 в состояние "0" дешифратор 12 нуля вырабатывает сигнал, которым триггер 9 через элемент 10 ИЛИ устанавливается в нулевое состояние и прекращает работу генератора 2. Кроме того, сигнал с дешифратора 12 нуля поступает через элемент 15 И 5207 на регистр 20, где происходит запись состояния счетчика 7, и через элемент 17 ИЛИ на входы начальной установки счетчиков 7 и 11. Они переходят в состояние "-1" и "+2" соответственно. Тем же сигналом триггер 18 пе- 5 реводится в состояние "0". По сигналу "стоп" триггер 8 переводится в состояние "0" и поступление импульсов с генератора 1 на счетчик 6 прекращается. Одновременно триггер 9 переводится в со- 10 стояние " 1 " и запускается генератор 2, импульсы с выхода которого поступают на вход счетчика 7 и на вычитающий вход реверсивного счетчика 11, а на суммирующий вход счетчика 11 начинают поступать импульсы с 15 генератора 1 через элемент И 5. При следующем переводе реверсивного счетчика 11 в состояние "0" дешифратор 12 нуля вырабатывает сигнал, которым триггер 9 через элемент ИЛИ 10 устанавливается в 20 нулевое состояние и прекращает работу генератора 2, Через элемент И 15 сигнал не проходит, т. к, триггер 1В установлен в состоянии "0". Число Импульсов в счетчике 6 соответст- 25 вует целому числу периодов То в интервале между импульсами "старт" и "стоп" плюс один, код в счетчике 7 - числу интервалов То-Тн в промежутке между последним импульсом То, прошедшим на основной счет- 30 8 чик 5, и сигналом "стоп", а код в регистре 20 - числу интервалов То-Тн в промежутке между началом периода генератора 1, в который лопал сигнал "старт", и сигналом "стоп". В том случае, когда импульс "стоп" совпадает с импульсом генератора 1, на выходе элемента И 4 появляется сигнал, который переводит триггер 9 в состояние "0", и устройство прекращает работу. Поскольку срабатывание элемента И 4 и триггера 9 происходит не мгновенно, то генератор 2 успевает выработать один импульс. Аналогично, когда импульс "старт" совпадает с импульсом генератора 1, на входе элемента И 14 появляется сигнал, который переводит триггер 9 в состояние "0", и генератор 2 также прекращает работу. Счетчик 7 успевает сработать, а счетчик 6 не срабатывает т. к. сигнал "старт" удерживает его в начальном состоянии. Возможно включение на выходах элементовИ4и 14 элемента задержки на часть периода Тн, что повышает надежность срабатывания генератора 2 при совпадении импульсов "стоп" или "старт" и импульсов генератора 2. вычислитель производит расчет результата по формуле Т = No *10 + NH - Np, Результат с выхода вычислителя 19 поступает на входы индикатора 13. 5207 СТАРТ Упорядник Замовлення 599 Техред М Моргентал Коректор М. Ткач Тираж Підписне Дєрьовне патентне відомство України, 254655. ГСП, Київ-53. Львівська пл , 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.ҐагарІна, tO'