УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИВЯЗКИ ШКАЛ ВРЕМЕНИ Российский патент 1994 года по МПК H03K5/01 H03K5/153 G04C11/02 

Изобретение относится к частотно-временным измерениям.

Известно устройство, содержащее образцовые и рабочие часы, двусторонний канал радиосвязи, связывающий пункты размещения этих часов, причем один вход передатчика, установленного в пункте размещения образцовых часов, соединен с выходом приемника, а также установленные в пункте размещения рабочих часов разделитель сигналов, вход которого соединен с выходом приемника, измеритель интервалов времени, состоящий из генератора тактовых импульсов, счетчика и управляемого делителя частоты, включенного между генератором тактовых импульсов и счетчиком, и регистратор, вход которого соединен с выходом счетчика, причем входы временного различителя сигналов соединены с выходами разделителя сигналов, первый выход временного различителя соединен с первым входом "Старт" счетчика и с управляющим входом управляемого делителя частоты, устройство установки счетчика включено между вторым выходом временного различителя и входом счетчика, вход "Старт" счетчика соединен с первыми выходами рабочих часов и разделителя сигналов, второй вход счетчика "Стоп" соединен с вторыми выходами рабочих часов и разделителя сигналов, вход передатчика соединен с выходом рабочих часов, управляющий вход управляемого делителя частоты соединен с выходом рабочих часов.

Это устройство не может быть использовано при привязке шкал времени, когда их расхождение равно времени распространения сигналов между пунктами А и Б. В этом случае возникает ситуация, когда не происходит переключение частоты импульсов с генератора тактовых импульсов, поступающих через управляемый делитель на счетный вход счетчика, а также возникает ситуация одновременного появления сигналов Старт и Стоп на входах счетчика, т. е. в данной ситуации устройство выдает неверный результат.

Целью изобретения является расширение области применения за счет измерения величины сдвигов шкал времени при их первоначальной привязке при условии равенства величины сдвига и времени распространения сигналов между пунктами.

Цель достигается тем, что в устройство введены три элемента ИЛИ и управляемый ключ, вход которого соединен с вторым выходом разделителя сигналов. При этом, выход ключа соединен с вторым входом счетчика "Стоп", вход управления управляемого ключа соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, а входы этого элемента ИЛИ соединены с первыми выходами разделителя сигналов и временного различителя сигналов, первый выход разделителя сигналов соединен со вторым управляющим входом управляемого делителя частоты, первый выход рабочих часов через первый элемент ИЛИ соединен с первым управляющим входом управляемого делителя частоты, а также первый выход рабочих частот через второй элемент ИЛИ соединен со входом "Старт" счетчика, первый выход разделителя сигналов через второй элемент ИЛИ соединен с первым входом "Старт" счетчика, а первый выход временного различителя, кроме того, соединен с первым входом "Старт" счетчика и через первый элемент ИЛИ с первым управляющим входом управляемого делителя частоты.

На фиг. 1 приведена структурная схема описываемого устройства привязки шкал времени, где 1 - образцовые часы, 2 - рабочие часы, 3 - приемник, 4 - передатчик, 5 - передатчик, 6 - приемник, 7 - разделитель сигналов, 8 - измеритель временных интервалов, 9 - генератор тактовых импульсов, 10 - управляемый делитель частоты, 11 - счетчик прямого счета, 12 - регистратор, 13 - временной различитель, 14 - устройство установки счетчика, 15 - управляемый ключ, 16 - первый элемент ИЛИ, 17 - второй элемент ИЛИ, 18 - третий элемент ИЛИ; на фиг. 2, 3 и 4 - временные диаграммы работы устройства, иллюстрирующие три возможные временные ситуации, возникающие в процессе привязки шкал.

Пункты размещения образцовых часов 1 (пункта А) и рабочих часов 2 (пункт Б) связаны двусторонним каналом радиосвязи, содержащим приемник 3, выход которого соединен с входом передатчика 4, причем второй вход передатчика 4 соединен с выходом образцовых часов 1 в пункте А, передатчик 5, вход которого соединен с выходом рабочих часов 2, и приемник 6 в пункте Б. Кроме того, пункт Б включает в себя разделитель 7 сигналов, вход которого соединен с выходом приемника 6, измеритель 8 временных интервалов, состоящий из генератора 9 тактовых импульсов, счетчика 11 прямого счета и управляемого делителя 10 частоты, включенного между генератором тактовых импульсов и счетчиком, регистратор 12, вход которого соединен с выходом счетчика 11. Первый выход рабочих часов 2, через первый элемент ИЛИ 16 соединен с первым управляющим входом управляемого делителя 10 частоты, а через второй элемент ИЛИ 17 с первым входом "Старт" счетчика 11, второй выход рабочих часов 2 соединен с вторым входом "Стоп" счетчика 11. Входы временного различителя 13 соединены с выходами разделителя 7 сигналов, первый выход временного различителя 13 соединен с первым входом "Старт" счетчика 11, через третий элемент ИЛИ 18 с управляющим входом управляемого ключа 15, а через первый элемент ИЛИ 16 с первым управляющим входом управляемого делителя 10 частоты, второй выход временного различителя 13 соединен с входом устройства установки счетчика 14, выход которого соединен с входом счетчика 11, вход управляемого ключа 15 соединен с вторым выходом разделителя 7 сигналов, а управляющий вход управляемого ключа 15 соединен через третий элемент ИЛИ 18 с первым выходом разделителя 7 сигналов и входом временного различителя 13, выход управляемого ключа 15 соединен с вторым входом "Стоп" счетчика 11, первый выход временного разделителя 7 сигналов соединен с вторым управляющим входом управляемого делителя 10 частоты а через второй элемент ИЛИ 17 с первым входом "Старт" счетчика 11.

Новизна и существенные отличия предлагаемого устройства состоят в использовании в нем для привязки шкал времени управляемого ключа и трех элементов ИЛИ, позволяющих расширить возможности измерения величины сдвига шкал времени при первоначальной привязке шкал времени и получить правильные результаты при равенстве величины сдвига шкал и времени распространения сигналов между пунктами.

Разделитель 7 сигналов может быть построен на основе принципа разделения сигналов по величине их несущей частоты (например, использованием соответственно настроенных фильтров). Управляемый делитель 10 частоты может быть реализован на основе логических элементов: RS-триггере, Т-триггере (счетный), двух элементов И и одного элемента ИЛИ. Примерная схема его приведена на фиг. 5. Работа ее начинается подачей отметки времени на один из входов RS-триггера 19. При подаче отметки времени на R-вход на выходе RS-триггера появляется логическая "1", позволяющая тактовым импульсам с генератора, через элемент И 20, поступать на Т-триггер 21, который осуществляет деление частоты на два, и на выходе элемента ИЛИ 22 появляется пониженная вдвое номинальная частота следования тактовых импульсов с генератора, а при подаче отметки шкалы времени на S вход триггера 19 на его инверсном выходе появляется логическая "1" и тактовые импульсы с генератора идут не через Т-триггер 21, а через второй элемент И 23 на вход элемента ИЛИ 22, без изменения номинальной частоты и далее на выход схемы.

Временной различитель 13 может быть реализован на основе логических элементов: двух RS-триггеров, двух элементов И. Примерная схема такого временного различителя приведена на фиг. 6. Работа такой схемы начинается с установки исходного состояния. По этой команде на инверсном выходе первого RS-триггера 24 появляется логическая "1". Далее возможны два случая. Если первой на вход схемы пришла отметка времени t_A', то она проходит через первый элемент И 25 и выходит на выходе схемы t_А'^опер, а также устанавливает второй триггер 26 в состояние логической "1", чем разрешает проход через второй элемент И 27 отметки времени на выход схемы t_Б''^отст. Если первой на вход схемы поступает отметка t_Б'', то она устанавливает инверсный выход первого триггера 24 в состояние логического "0", чем запрещает проход следующей за ней отметки шкалы времени t_A' через первый элемент И 25. В результате второй триггер 26 (на выходе которого находится состояние логического "0") не дает возможности прохода через второй элемент И 25 отметки шкалы времени t_Б''. Таким образом, на выходах схемы t_Б''^отст и t_A'^опер отметки шкал времени не появляются.

Управляемый ключ 15 может быть реализован на основе элемента И, управляющий вход которого будет инверсным. Схема его реализации приведена на фиг. 7. Работает он следующим образом. При поступлении на его вход двух отметок шкал времени одновременно на выходе схемы будет логический "0", это означает, что ключ заперт. При поступлении отметки шкалы времени на первый вход при отсутствии отметки шкалы времени на его инверсном входе отметка шкалы времени появляется на его выходе, что означает открытое состояние ключа.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии приемники 3 и 6 находятся в ожидании приема, передатчики 4 и 5 ничего не излучают. Тактовые импульсы с генератора 9 тактовых импульсов через управляемый делитель 10 частоты, поступают на счетный вход счетчика 11, но счета не происходит, так как на первый вход "Старт" счетчика не подано сигнал начала счета.

При необходимости привязки шкал времени каждый из пунктов А и Б излучает отметки времени собственных шкал, а именно передатчик 4 пункта размещения образцовых часов излучаeт отметку шкалы времени образцовых часов t_A, а передатчик 5 пункта размещения рабочих часов 2 (пункт Б) - отметку шкалы времени рабочих часов t_Б. Транспортирование отметки t_A и t_Б принимаются приемниками 3 и 6 на противоположных пунктах (t_A' и t_Б'), при этом на пункте А принятая отметка времени рабочих часов t_Б' поступает на передатчик 4 для ретрансляции и через интервал времени, равный времени распространения сигнала между пунктами t_p, принимается приемником 6 на пункте Б t_Б''. Принимаемые на пункте Б транслированная t_A' и ретранслированная t_Б'' отметки времени выделяются разделителем 7 сигналов и поступают на входы временного различителя 13. Отметка времени t_A' поступает также на второй управляющий вход управляемого делителя 10 частоты и через второй элемент ИЛИ 17 на первый вход "Старт" счетчика 11, а отметки времени t_A' и t_Б''^отст, выделенные временным различителем 13, через третий элемент ИЛИ 18 поступают на управляющий вход управляемого ключа 15. Временной различитель 13 служит для выявления временной ситуации, имеющей место в каждом конкретном сеансе привязки шкал времени, и выделяет на выходах сигнал, соответствующий приему ретранслированной отметки рабочих часов, отстающей относительно транслированной отметки образцовых часов t_Б''^отст (первый выход), и сигнал, соответствующий приему опережающей транслированной отметки образцовых часов t_A'^опер (второй выход).

Таким образом, в случае, когда имеет место временная ситуация, соответствующая временной диаграмме на фиг. 4, на соответствующих выходах временного различителя сигналов поочередно выделяются импульсные сигналы t_A'^опер и t_Б''^отст. В первом и втором случаях (фиг. 2 и 3) измерителем 8 интервалов времени измеряются интервалы t₁ и t₂, а в третьем случае (фиг. 4) - t₁' и t₂'.

Отметка шкалы времени рабочих часов t_Б, соответствующая началу цикла привязки шкал времени, запускает счетчик 11 прямого счета посредством подачи ее через второй элемент ИЛИ 17 на вход "Старт" счетчика 11, причем на счетный вход счетчика подается пониженная вдвое частота заполнения, так как отметка времени t_Б через первый элемент ИЛИ 16, подается на первый управляющий вход управляемого делителя 10 частоты. Частота заполнения счетчика 11 задается управляемым делителем 10 частоты, который либо подключает к счетному входу счетчика выход генератора 9 тактовых импульсов по сигналу, поступающему на его второй управляющий вход, либо по сигналу, поступающему на его первый управляющий вход, понижает частоту заполнения счетчика вдвое. Далее могут иметь место три возможные временные ситуации в соответствии с временными диаграммами на фиг. 2, 4 и 3.

В первом случае принимаемая раньше ретранслированная отметка рабочих часов t_Б'' проходит через управляемый ключ 15, который находится в открытом состоянии, так как на его управляющий вход не подан сигнал управления (через третий элемент ИЛИ 18), либо с первого выхода разделителя 7 сигналов, либо с первого выхода временного различителя 13 и останавливает счетчик 11 прямого счета, а принимаемая после нее транслированная отметка образцовых часов t_A' вновь включает счетчик, но изменяя при этом частоту заполнения счетчика 11 (с подачей отметки t_A' на второй управляющий вход управляемого делителя 10 частоты на номинальную. Очередная отметка шкалы времени рабочих часов t_Б(К), соответствующая окончанию цикла привязки, останавливает счетчик 11 (поступая на вход "Стоп" счетчика), и результат, записанный в регистратор, дает величину расхождения шкал времени рабочих 2 и образцовых 1 часов.

Во втором случае (на фиг. 3) имеет место ситуация одновременного прихода ретранслированной отметки рабочих часов t_Б'' и транслированной отметки образцовых часов t_A'. В этом случае работа устройства аналогична работе в первом случае, за исключением работы устройства в момент совпадения по времени отметок t_A' и t_Б''. В этот момент на вход управляемого ключа 15 поступает ретранслированная отметка времени рабочих часов t_Б'', а на управляющий вход (через третий элемент ИЛИ 18) - транслированная отметка образцовых часов t_A'. При этом на выход управляемого ключа отметка времени t_Б'' не проходит, так как ключ находится в закрытом состоянии и вследствие этого остановка счетчика 11 не происходит. Счетчик 11 продолжает считать, но уже с номинальной частотой заполнения, так как отметка шкалы времени t_A' подана на второй управляющий вход управляемого делителя 10 частоты до отметки шкалы времени рабочих часов t_Б(К).

В третьем случае, изображенном на фиг. 4, когда раньше принимается транслированная отметка t_A' образцовых часов, на выходе временного различителя 13 выделяется сигнал t_A'^опер, который через устройство 14 установки счетчика производит остановку счетчика 11, обнуление и установку его в состояние половинной емкости (T/2). Далее счетчиком 11 производится суммарное измерение интервалов времени от принятой отметки времени образцовых часов t_A' до принятой ретранслированной отметки времени рабочих часов t_Б'' с использованием номинальной частоты заполнения счетчика, которая устанавливается подачей отметки времени t_A' на второй управляющий вход управляемого делителя 10 частоты и от нее (t_Б''^отст - отметки времени с первого выхода временного различителя 13) до отметки шкалы времени рабочих часов t_Б(К), соответствующей окончанию цикла привязки, с использованием пониженной двое против номинальной частоты заполнения, которая устанавливается подачей отметки шкалы времени t_Б''^отст (через первый элемент ИЛИ 16) на первый управляющий вход управляемого делителя 10 частоты. При этом в момент прихода ретранслированной отметки времени рабочих часов t_Б'' остановка счетчика 11 не происходит, так как в этот момент одновременно с поступлением на вход управляемого ключа 15 отметки t_Б'' на его управляющий вход поступает отметка времени t_Б''^отст с первого выхода временного различителя 13 через третий элемент ИЛИ 18 и управляемый ключ 15 вследствие этого находится в закрытом состоянии. Величина, записанная в счетчике 11, дает величину расхождения сверяемых шкал времени. Записанный в счетчике 11 результат измерений поступает в регистратор 12.

Технико-экономическая эффективность изобретения обуславливается введением минимального количества элементов и связей, позволяющих расширить функциональные возможности данного устройства, т. е. определяет расхождение шкал времени разнесенных пунктов в случае расхождения их на величину, равную времени распространения сигналов между пунктами, что исключает необходимость использования других средств привязки шкал времени. Тем самым цель изобретения - расширение функциональных возможностей измерения величин сдвигов шкал времени при их первоначальной привязке при условии равенства величины сдвига и времени распространения сигналов между пунктами достигнута. (56) Авторское свидетельство СССР N 699482, кл. G 04 C 11/02, 1977.

Устройство для привязки шкал времени относится к частотно-временным измерениям и имеет расширенную область применения за счет измерения величин сдвигов шкал времени при их первоначальной привязке, при условии равенства величины сдвига и времени распространения сигналов между пунктами. Устройство содержит приемники 3, 6, передатчики 4, 5, образцовые часы 1, рабочие часы 2, измеритель 8 временных интервалов, состоящий из генератора 9 тактовых импульсов, управляемого делителя 10 частоты, счетчика 11 импульсов, а также разделитель 7 сигналов, временной различитель 13, устройство 14 установки счетчика, регистратор 12, три элемента ИЛИ 16, 17, 18 и управляемый ключ 15. 7 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИВЯЗКИ ШКАЛ ВРЕМЕНИ , содеpжащее пеpедатчик, установленный в пункте pазмещения обpазцовых часов, входы котоpого соединены соответственно с выходом этих часов и выходом пpиемника, а также установленные в пункте pазмещения pабочих часов пеpедатчик, соединенный с пеpвым выходом pабочих часов, измеpитель интеpвалов вpемени, состоящий из последовательно соединенных генеpатоpа тактовых импульсов, счетчика импульсов и упpавляемого делителя частоты, пpиемник, выход котоpого соединен с входом pазделителя сигналов, выходы котоpого подключены к входам вpеменного pазличителя, пеpвый и втоpой выходы котоpого соединены соответственно с пеpвым входом счетчика импульсов и входом устpойства установки счетчика импульсов, выходом соединенного с втоpым входом счетчика импульсов, выход котоpого подключен к pегистpатоpу, тpетий вход счетчика импульсов соединен с втоpым выходом pабочих часов, отличающееся тем, что, с целью pасшиpения области пpименения за счет измеpения величины сдвигов шкал вpемени пpи их пеpвоначальной пpивязке пpи условии pавенства величины сдвига и вpемени pаспpостpанения сигналов между пунктами, в него введены тpи элемента ИЛИ и упpавляемый ключ, вход котоpого соединен с втоpым выходом pазделителя сигналов, выход - с втоpым входом счетчика импульсов, а упpавляющий вход - с выходом тpетьего элемента ИЛИ, пеpвый вход котоpого соединен с пеpвым выходом pазделителя сигналов, втоpой вход - с пеpвым выходом вpеменного pазличителя и пеpвым входом пеpвого элемента ИЛИ, выход котоpого соединен с пеpвым упpавляющим входом упpавляемого делителя частоты, втоpым упpавляющим входом соединенного с пеpвым выходом pазделителя сигналов и пеpвым входом втоpого элемента ИЛИ, выходом соединенного с пеpвым входом счетчика импульсов, втоpые входы пеpвого и втоpого элементов ИЛИ соединены с тpетьим выходом pабочих часов.