 |
Преобразователь «время - код»
|
|
|
|
Преобразователь «время – код» (ПВК) широко используется при построении различных автоматических систем радиотехнических, (дальномеры, высотомеры, радиолокация, радионавигация), при автоматизации научных исследований (например, физика плазмы), при построении информационно-справочных систем (например, для обслуживания спортивных соревнований) и т.д. В ряде случаев ПВК используется в качестве промежуточных преобразователей, когда исходная аналоговая величина предварительно преобразуется во временной интервал, а затем временной интервал – в код. Например, при преобразовании напряжения в код, частоты и фазы в код. Наконец, основные идеи построения ПВК используются при проектировании цифровых часов, широко распространенных в настоящее время.
Метод электронного нониуса показан на рис.2.3. Схема работает следующим образом. В исходном состоянии триггеры T 1 и T 2, а также первый и второй счетчики установлены в нуль. По сигналу старт – импульса начинается измерение временного интервала классическим методом. По сигналу стоп – импульса в момент времени t 1 в первом счетчике формируется число N, триггер T 2 устанавливается в единицу и запускает ГИ2 с ударным возбуждением (рис.2.3.б), первый импульс которого совпадает со стоп – импульсом. Импульсы с периодом t2 от ГИ2 начинают поступать на второй счетчик и на второй вход схемы И2 , на первый вход которой приходят импульсы от ГИ1. В момент времени t 2 импульсы ГИ1 и ГИ2 совпадают, а импульсы с выхода И2 устанавливают в нуль триггер T 2, который сорвет колебания ГИ2 и тем самым прекратит поступление его импульсов во второй счетчик. В счетчике 2 зафиксируется поправка D N, пропорциональная погрешность D t 2. Докажем справедливость последнего утверждения. Пусть требуется на основании уравнения
|
|
|
d = t/ m
уменьшить максимальную погрешность D t 2 и значений d. Тогда необходимо так выбрать t1 и t2, чтобы d = t1 - t2. Из рис.2.3.б следует, что D t 2 = p t1 - p t2 = p d, где p – число периодов t1 и t2, по прохождении которых произошло совпадение на схеме И2 импульсов ГИ1 и ГИ2. При правильной работе схемы p <= m. Однако в счетчике 2 фиксируется не число интервалов p, а число импульсов l, прошедших в него и которых оказывается на единицу больше, чем число интервалов p. Следовательно, p = l – 1, а D t 2 = p d = / l – 1/*d = D N d. Следовательно, соотношение для подсчета значения временного интервала Tx с учетом уменьшения погрешности D t 2, при допущении, что Dt1 = 0, на основании уравнения
T X = T X* - D t 1 + D t 2
выглядит так:
T X = t1* N + S *D N.
Обычно величина m = 10…100.
Увеличение m в схеме электронного нониуса приводит к более жестким требованиям стабильности частоты генератора с ударным возбуждением ГИ2 и стабильности длительности импульсов t1 и t2, так как в противном случае при p > m, что приведет к неверной оценки погрешности D t 2.
|
|
|
 | |||||
| | |||||
| | |||||
 | |||||
|
|
|
|
|
| ||||
 | ||||
|
 |
Рисунок 2.3.а. – Схема преобразователя «время - код»
 |
И1 стоп. имп.
t1
ГИ2 D t 2
t2
p t2 совпадение
p t1
t1 и t2
Рисунок 2.3.б. – Преобразование временного интервала в код
Устройство управления
Устройство управлении обеспечивает работу блока определения длительности стимула как в автоматическом, так и в ручном режиме. В автоматическом режиме осуществляется преобразование кода, полученного на выходе ПВК, в значение необходимое для правильной работы генератора сигналов. В ручном режиме управление осуществляется при помощи нажатия кнопок, которыми можно изменить длительность в диапазоне от 10 мкс до 630 мкс с шагом 20 мкс.
Блок автоматического выбора длительности стимула состоит из компаратора напряжения и D-триггера, на управляющий вход которого поступает сигнал с ВЧ генератора импульсов (f = 50 кГц).
Блок ручного выбора длительности стимула состоит из коммутатора и НЧ генератора импульсов (f = 5 Гц). Коммутатор является кнопочным и дополнен схемой для устранения дребезга контактов кнопок.
После выбора режима работы сигнал с блока выбора длительности поступает на мультиплексор. Далее данные с выхода мультиплексора поступают на реверсивный счетчик, направление счета которого определяется нажатием кнопки «+» или «-».
|
|
|
