ЧАСЫ С НЕПРЕРЫВНОЙ СМЕНОЙ ПОКАЗАНИЙ ВРЕМЕНИ Российский патент 1996 года по МПК G04B19/22 

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к часам, предназначенным для путешественников.

Известны электронные часы с автоматической сменой показаний времени при пересечении часовых поясов (Патент США N 4204398, кл. G 04 G 9/02, 1980), содержащие радиоприемник, реагирующий на сигналы передатчика, размещенного, например, на самолете, на котором летит путешественник. По мере того, как самолет перелетает из одного часового пояса в другой, показания часов могут автоматически меняться с указанием текущего времени в новом часовом поясе.

Однако перевод показаний таких часов происходит большими часовыми скачками, что не позволяет путешественнику постепенно адаптироваться к новым часовым поясам.

Кроме того, часы предполагают размещение передатчиков, имеющих доступ к текущему местному времени, в любой точке земного шара, что приводит к росту затрат и габаритов. Поэтому их применение в сравнительно дешевых ручных или карманных персональных часах нецелесообразно.

Известны часы, которые могут идти с регулируемой скоростью, что исключает необходимость в переводе часов на летнее время. Часы устанавливают на ход с переменной скоростью между двумя деталями с тем, чтобы они шли быстрее на протяжении первой части сезона и медленнее на протяжении второй части этого сезона с тем, чтобы дневное время продолжалось дольше (в сравнении с часами, идущими с нормальной скоростью) и меньше с тем, чтобы в конце сезона время, индицируемое этими часами, согласовалось с временем, индицируемым часами, идущими с нормальной скоростью хода круглый год. Таким образом, это изобретение не адресовано путешественникам для адаптации их к существующему стандартному времени [1]
Известны двойные часы с регулируемой скоростью, которые идут скорей или медленней на протяжении шести месяцев года для того, чтобы использовать все дневное освещение на протяжении года.

Однако данные часы не адресованы путешественникам с потребностью адаптации к существующему стандартному времени (Патент США N 4763311, кл. G 04 B 19/60, 1988).

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому устройству являются электронные часы на базе микропроцессора, содержащие вычислитель со средствами ввода информации и управления, характеризующиеся стандартной скоростью хода, выходы которого соединены с входами дисплея текущего времени [2]
Однако в данных часах не предусмотрена возможность задания и хранения информации, представляющей два интервала времени и интервал адаптации, определения по ним модифицированной скорости хода в виде функции от эталонов времени и интервала адаптации, и установки этой скорости хода, что делает неэффективным использование их при путешествии.

Целью изобретения является создание многофункциональных электронных часов, позволяющих уменьшить физиологические эффекты нарушения суточного ритма при пересечении часовых поясов, способствующих акклиматизации пользователя к изменениям местного времени при передвижениях в западном и восточном направлениях на сравнительно большие расстояния при незначительном увеличении стоимости самих часов.

Для расширения функциональных возможностей в часах, содержащих вычислитель со средствами ввода информации и управления, характеризующийся стандартной скоростью хода, выходы которого соединены с входами дисплея текущего времени, вычислитель выполнен с возможностью задания и хранения информации, представляющей два эталона времени и интервал адаптации, определения по ним модифицированной скорости хода в виде функции от эталонов времени и интервала адаптации и установки полученной скорости хода в течение интервала адаптации или интервала, установленного средствами ввода информации и управления.

Отличительными признаками предлагаемых часов с непрерывной сменой показаний времени являются задание и хранение вычислителем информации, представляющей два эталона времени и интервал адаптации; определение вычислителем модифицированной скорости хода в виде функции от эталонов времени и интервалов адаптации; установка полученной скорости хода в течение интервала адаптации или интервала, установленного средствами ввода информации и управления.

Элементы предложенной совокупности взаимосвязаны, соединены в единую систему, именно такая совокупность отличительных признаков совместно с известными признаками позволит расширить функциональные возможности известных устройств.

В результате анализа известной научно-технической и патентной литературы не обнаружены технические решения, которые имеют совокупность признаков, сходных с отличительными признаками предложенного технического решения.

На фиг. 1 представлена блок-схема часов с непрерывной сменой показаний времени; на фиг.2, 3, 4, 5 графические представления алгоритмов программ, с помощью которых показано, какими средствами может реализоваться функция "Время для путешественника"; на фиг.6-10 схемы, иллюстрирующие ход времени при использовании функции "Время для путешественника".

Часы с непрерывной сменой показаний времени содержат микропроцессор 1, первый вход которого соединен с внешним кварцевым резонатором 2 для получения высокочастотной генераторной схемы, выход микропроцессора 1 соединен с дисплеем 3 (желательно применять жидкокристаллический дисплей, пригодный к индикации часов, минут и секунд), второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой входы микропроцессора 1 соединены с первым 4.1, вторым 4.2, третьим 5.1, четвертым 5.2, пятым 6, шестым 7, седьмым 8 переключателями.

Микропроцессор 1 включает в себя генератор 1.1, счетчик-делитель 1.2, центральный процессор 1.3 с первым, вторым, третьим входами 1.3.1, 1.3.2, 1.3.3, постоянное запоминающее устройство 1.4, первый W, второй Х, третий Y, четвертый Z, пятый R, шестой D, седьмой S, восьмой С регистры 1.5.1-1.5.8, фиксатор 1.6 состояний, декодер-переключатель 1.7, декодер-драйвер 1.8, входы декодера-переключателя 1.7 соединены с соответствующими переключателями, первый, второй выходы 9, 10 соединены соответственно с вторым 1.3.2 и третьим 1.3.3 входами центрального процессора, выход генератора 1.1 соединен с тактовыми входами центрального процессора 1.3 и декодера-драйвера 1,8, выход которого подключен к выходу микропроцессора 1, постоянное запоминающее устройство 1.4, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой регистры 1.5.1-1.5.8 и фиксатор 1.6 состояний соответствующими шинами соединены с центральным процессором 1.3, выход генератора 1.1 соединен с входом счетчика-делителя 1.2, выход которого соединен с первым входом 1.3.1 центрального процессора 1.3, выход фиксатора состояний 1.6 подключен к входу декодера-драйвера 1.8.

Часы с непрерывной сменой показаний времени работают следующим образом.

Генератор 1.1 вырабатывает сигнал в форме меандра с коэффициентом заполнения 50% На выходе делителя 1.2 формируется сигнал в форме меандра частотой 64 Гц также с заполнением 50% Высокочастотный тактовый сигнал подается на центральный процессор 1.3 и декодер-драйвер 1.8, заставляя их работать с большой скоростью. Центральный процессор 1.3 должен производить различные операции с большой скоростью для выполнения за каждую секунду многочисленных задач. С помощью декодера-драйвера 1.8 можно активировать любой участок дисплея 3 за время, кратковременное в сравнении с одной секундой.

В центральном процессоре 1.3 имеется возможность прерываний. В обычном состоянии центральный процессор ждет поступления команд. Для сохранения энергии батарей потребление питания центрального процессора можно уменьшать в промежутках между прерываниями. Активация первого входа 1.3.1 центрального процессора 1.3 для прерывания номер 1 происходит с частотой 64 Гц. Обычно центральный процессор 1.3 распознает прерывания как логические переходы от нулевого уровня (логический "0") к положительному уровню +1,5 В (логическая "1").

Активация второго входа 1.3.2 центрального процессора 1.3 для прерывания номер 2 осуществляется в случае замыкания одного из переключателей 4.1, 4.2, 5.1, 5.2, 6,7,8. На входах декодера 1.7 в нормальном состоянии с помощью резисторов 4.1.1, 4.2.1, 5.1.1, 5.2.1, 6.0.1, 7.0.1, 8.0.1 удерживается низкий логический уровень или логический "0". При замыкании какого-либо переключателя напряжение батареи, обычно равное 1,5 В, мгновенно прикладывается к соответствующему входу декодера 1.7. Декодер 1.7 подает на центральный процессор 1.3 сигнал по шине "Прерывание 2" 9, соединенной с вторым входом 1.3.2, и вырабатывает логическую информацию в шине 10, поступающую на третий вход 1.3.3 центрального процессора 1.3.

Центральный процессор 1.3 может направить полученные данные в регистры W, X, Y, Z, P, D, S и С соответственно обозначенные 1.5.1, 1.5.2, 1.5.3, 1.5.4, 1.5.5, 1.5.6, 1.5.7, 1.5.8. Данные в регистрах W, X, Y, Z можно хранить в фиксаторе состояния 1.6. Для селектирования регистров 1.5.1, 1.5.2, 1.5.3 и 1.5.4 используется многопроводная шина 11 управления. Как только какой-либо регистр селектируется по шине 11, к фиксатору состояния 1.6 по шине 12, соединенной с выходом центрального процессора 1.3, подается кратковременный импульс на вход фиксации фиксатора состояния 1.6, благодаря чему данные, присутствующие на его входе, могут сохраняться в фиксаторе.

Таким образом, данные, присутствующие в любом из регистров 1.5.1, 1.5.2, 1.5.3 или 1.5.4 и представляющие время, можно выводить в виде цифр на дисплей 3. В рассматриваемом варианте реализации регистр W 1.5.1 используется для отображения текущего времени для путешественников. Регистр Х 1.5.2 использован для хранения существующего времени, т.е. времени в часовом поясе пункта отлета. Регистр Y 1.5.3 использован для хранения текущего времени в пункте назначения. В регистре Z 1.5.4 хранится переходное время, т.е. продолжительность путешествия.

Регистр R 1.5.5 использован для хранения скорости перехода по часовым поясам, рассчитываемой центральным процессором 1.3 на основании данных, поступающих из регистров X, Y, Z и D. Регистр D 1.5.6 использован для хранения разности между временем в пункте отлета и временем в пункте назначения с учетом знака ("+" или "-"). Регистр S 1.5.7 счетчик, получающий единичное приращение при каждом последовательном сигнале времени в часах, т.е. один раз за каждую 1/64 секунды. Этот счетчик применен для приращения времени в пунктах отлета и назначения. Регистр С 1.5.8 счетчик, получающий единичное приращение при каждом последовательном сигнале времени. Этот счетчик используется для приращения "времени для путешественника". Для хранения адресов, статуса и т.д. имеются и иные регистры, не показанные на чертеже.

С центральным процессором 1.3 связано постоянное запоминающее устройство 1.4, где содержатся различные команды, управляющие работой часов.

Для наиболее полного понимания принципа изобретения даны алгоритмы программ (фиг.2-5 и фиг.6-10). На фиг.2 и 3 представлены последовательности команд, исполняемых в ответ на поступление команды "Прерывание 1" на вход 1.3.1. На фиг.4 и 5 показаны последовательности команд, выполняемых в ответ на поступление команды "Прерывание 2" на вход 1.3.2, генерируемой с каждым нажимом на один из переключателей 4.1, 4.2, 5.1, 5.2, 6,7,8. Прерывания сделаны приоритетными. Так, "Прерывание 1" имеет более высокий приоритет и может активироваться при действии "Прерывание 2". Пока действует "Прерывание 1", "Прерывание 2" не работает.

На фиг. 2 изображен алгоритм обработки прерываний. При первом включении питания в регистры W 1.5.1, X 1.5.2 и Y 1.5.3 загружается 1.00. Затем на дисплее отображается время в регистре Х 1.5.2, т.е. время в часовом поясе отлета. Далее начинается цикл ожидания. Процессор получает "Прерывание 1" каждую 1/64 секунды. После этого управление передается программе, показанной на фиг.3, при этом в случае работы "Прерывание 2" сначала сохраняется адрес прерывания.

На фиг. 3 изображены средства, при помощи которых получаются приращения времени в пункте отлета, назначения и текущего времени путешественника, а также показаны средства для прекращения функции "Время для путешественника" по прибытии в часовой пояс в пункте назначения. С каждым "Прерывание 1" в центральном процессоре регистр счетчика 1.5.7 получает единичное приращение. Когда содержимое достигнет 64, пройдет одна секунда, и приращение в одну секунду получат регистр времени в пункте отлета Х 1.5.2 и регистр времени в пункте назначения Y 1.5.3. Рассматриваемый алгоритм является обычной программой для получения своевременного приращения минут, часов и дат. Регистр-счетчик С 1.5.8 также получает единичное приращение с каждым поступлением "Прерывание 1" на процессор. Когда его содержимое становится равным значению, хранимому в регистре R 1.5.5 необходимо дать приращение регистру времени путешественника W 1.5.1 в 1 с.

Величина, хранимая в регистре R 1.5.5, определяется на основании вычислений, представленных на фиг.5. После того, как приращение в регистре времени путешественника произошло, коммутатор определяет, завершилось ли действие этой функции, т. е. равно ли время для путешественника времени в часовом поясе назначения. Если дело обстоит именно так, то функция времени для путешественника прекращается, а время в часовом поясе в пункте прилета фиксируется Y 1.5.3. Часы начинают работать с нормальной скоростью хода.

На фиг.4 показана последовательность команд, выполняемых в ответ на поступление "Прерывание 2", генерируемых с каждым замыканием одного из переключателей 4.1, 4.2, 5.1, 5.2, 6,7,8. Воздействие на переключатель приводит к выполнению соответствующей функции. Переключатель 4.1 действует как триггер. Если действует функция "Время для путешественника", нажатие на указанный переключатель сбрасывает эту функцию и в данном варианте реализации на дисплей выводится время в часовом поясе пункта отлета. Если функция "Время для путешественника" не действует, то нажатие на переключатель 4.1 приводит к выполнению команд, изображенных на фиг.5. Эти команды инициализируют функцию "Время для путешественника" и начинают действия по регулированию времени. Пользователь также может ввести время в пути, нажав на переключатель 5.2, тогда дисплей покажет последнее время в пути. Это время можно подрегулировать, воспользовавшись переключателями 7 и 8. Предусмотрена логика для обнуления часов после прохода 23 мин после 59. Пользователь может воздействовать на переключатели 4.2, 5.1, 5.2, 6,7,8 в любой последовательности по своему усмотрению.

На фиг.5 изображена последовательность команд, выполняемых при замыкании переключателя 4.1, когда функция "Время для путешественника" еще не действует. Сначала время в часовом поясе назначения сравнивается с временем в часовом поясе пункта отлета. Если время в часовом поясе пункта прилета превышает время в часовом поясе пункта отлета, часы определяют, превышает ли эта разность 12 ч. Если это так, то принимается допущение, что время в часовом поясе пункта назначения является более ранним (западным) в сравнении с временем в часовом поясе в пункте отлета, тогда вычисляется отрицательная разность D. Если разность меньше 12 ч, то предполагается, что время в часовом поясе в пункте назначения является более поздним (восточным) в сравнении с временем в часовом поясе пункта отлета и вычисляется положительная разность D.

Аналогичная логика действует в тех случаях, когда время в часовом поясе прилета меньше времени в часовом поясе пункта отлета. Подобная логика необходима в часах, где нет функции внутренней даты, поскольку необходимо правильно учесть время в часовом поясе в пункте отлета в один день и время в часовом поясе в пункте прилета в другой. Например, путешественник вылетает из Сан-Франциско в Бостон в 23.00, он должен указать время в часовом поясе в пункте назначения 02.00. Тогда логика, изображенная на фиг.5, правильно рассчитает разность D как +3, а не -21. В подобных предположениях отпадает необходимость, если при вычислении разности в часы надо вводить дату.

После того, как известна разность во времени D и введено время в пути Z, не составляет труда рассчитать скорость изменения хода R. Она представляет собой число сигналов времени (1/64 c) до момента, когда осуществляется приращение счетчика секунд в режиме времени для путешественника. После того как это выполнено, счетчик сигналов времени сбрасывается. "Время для путешественника" устанавливается равным времени в пункте отлета и выводится на дисплей, выставляется признак действия указанной функции и функция "Время для путешественника" начинает действовать. Ее действие будет продолжаться до тех пор, пока пользователь не сбросит функцию нажимом на кнопку 4.1 либо "Время для путешественника" сравнивается с временем в часовом поясе в пункте назначения по истечении заданного времени в пути. Пользователь может в любой момент увидеть время в пункте отлета или прилета, не нарушая действия этой функции на протяжении всего путешествия. С этой целью используются переключатели 4.2 и/или 6. Для возврата к индикации "Время для путешественника" пользователю надо просто нажать на кнопку 5.1.

На фиг.6-10 изображено время, которое показал бы аналоговый вариант реализации таких часов при действии функции "Время для путешественника". Пусть в данном примере пользователь путешествует из Бостона в Сан-Франциско, тогда разность времени равна -3 ч. Пользователь установил в регистре Y 1.5.3 время в часовом поясе в пункте назначения. В регистре Z 1.5.4 пользователь ввел время в пути 6 ч. Функция "Время для путешественника" активирована точно в 8.00 до полудня по восточному времени.

На фиг. 6 видно, что в этот момент "Время для путешественника" будет таким же, как действительное время в пункте отправления. В пункте назначения (Сан-Франциско) в этот момент 5.00 до полудня, т.е. на три часа раньше.

На фиг. 7 показано время по истечении двух часов, т.е. в Бостоне время равно 10.00 до полудня, в Сан-Франциско 7.00 до полудня, тогда как для путешественника время должно увеличиться лишь на один час, т.е. равняться 9.00 до полудня. Путешественник медленно входит в часовой пояс Сан-Франциско. Благодаря постепенному переходу времени на протяжении всего полета часы помогают путешественнику адаптироваться к новому часовому поясу.

На фиг.8 показано время по истечении еще двух часов, тогда как для пользователя на дисплее прошел лишь один час, т.е. для путешественника время продолжает приближаться к времени в часовом поясе Сан-Франциско. В Бостоне полдень, 12.00, Сан-Франциско 9.00 до полудня. На дисплее для путешественника показано время 10.00 до полудня. Путешественник продолжает сверяться со своими часами как обычно, замечает изменение времени и продолжает физиологически адаптироваться к времени, индицируемому на дисплее.

На фиг.9 показано, что по истечении 6 ч в пунктах отлета и прилета в Бостоне 2.00 пополудни, а в Сан-Франциско 11.00 до полудня. Для пользователя время увеличилось лишь на час, его часы показывают 11.00, точное время в пункте назначения. Пользователь постепенно вошел в часовой пояс в пункте назначения, и объявленное для пассажиров местное время его не удивит. Он уже адаптировался к местному времени в Сан-Франциско.

На фиг.10 показано время по истечении одного часа после прилета в часовой пояс в пункте назначения. В Бостоне 3.00 пополудни, в Сан-Франциско полдень, 12.00. Часы путешественника также показывают полдень 12.00. Путешественник живет по времени Сан-Франциско, полностью физиологически приспособившись к часовому поясу. Часы пользователя продолжают показывать время в часовом поясе в пункте назначения, что будет продолжаться до тех пор, пока функция "Время для путешественника" не будет вновь активирована.

Выше было сказано, что функцию "Время для путешественника" можно ввести в стандартные часы электронные с функцией даты, тогда дату можно увеличивать или уменьшать в случае, когда изменение местного времени при перелете через часовые пояса также приводит к изменению даты.

Функцию "Время для путешественника" можно вводить в типовые цифровые часы, в том числе и часы с индикацией всемирного времени, продаваемые под торговым знаком Кэшио Дейта Банк фирмой Кэшио, Фейрфилд, Нью-Джерси. Такие часы показывают местное время, а также время во всех часовых поясах земного шара.

Функцию "Время для путешественника" можно вводить не только в цифровые, но и в аналоговые часы.

Таким образом, изобретение позволяет получить часы, которые позволяют пользователю уменьшить эффект нарушения суточного ритма организма при путешествии через различные часовые пояса. Часы помогают пользователю быстрей приспособиться к изменениям местного времени, возникающим при путешествиях на восток или запад, осуществляя адаптацию во время самого путешествия. С экономической точки зрения конструкция часов проста, затраты не существенно превышают расходы на типовые электронные часы с многофункциональным дисплеем.

Представленный выше вариант реализации является лишь одним из нескольких возможных и не должен рассматриваться как ограничительный. Например, изобретение может применяться в часах с регулированием других стандартов времени, отличных от часовых поясов, к примеру, при переходе от стандартного времени в режим экономии светового дня и, наоборот, в пределах заданного часового пояса. В этом случае в часах может содержаться функциональная кнопка для активации потери или набора одного часа на протяжении заданного отрезка времени, например, 5 ч, чтобы дать пользователю возможность адаптироваться к изменению времени. Количество переключателей можно уменьшить, сделав каждый из них многофункциональным, когда режим работы переключателей определяется установкой в переключателе режима работы. Дисплей может показывать три и более часовых пояса. Можно ввести слуховую индикацию времени, различные средства уставки и т.д.

В качестве микропроцессора может быть использована модель СОР424С производства корпорации Нэшнл Семикондактор, 2900 Семикондактор Драйв, Санта Клара, Калифорния 95051, США.

Использование: изобретение относится к импульсной технике, а именно к часам, специально предназначенным для путешественников. Устройство содержит дисплей текущего времени, вычислитель со средствами ввода информации и управления, выполненный с возможностью задания и хранения информации, представляющей два эталона времени и интервал адаптации, определения по ним модифицированной скорости хода в виде функции от эталонов времени и интервала адаптации и установки полученной скорости хода в течение интервала адаптации или интервала, установленного средствами ввода информации и управления. 9 з. п. ф-лы, 10 ил.

1. Часы с непрерывной сменой показаний времени, содержащие вычислитель со средствами ввода информации и управления, характеризующийся стандартной скоростью хода, выходы которого соединены с входами дисплея текущего времени, отличающиеся тем, что вычислитель выполнен с возможностью задания и хранения информации, представляющей два эталона времени и интервал адаптации, определения по ним модифицированной скорости хода в виде функции от эталонов времени и интервала адаптации и установки полученной скорости хода в течение интервала адаптации или интервала, установленного средствами ввода информации и управления. 2. Часы по п.1, отличающиеся тем, что вычислитель выполнен с возможностью вычисления модифицированной скорости хода в виде функции, представляющей собой дробную рациональную функцию. 3. Часы по п.1, отличающиеся тем, что вычислитель выполнен с возможностью самоустановки стандартной скорости хода при равенстве текущего времени второму эталону времени. 4. Часы по п.1, отличающиеся тем, что вычислитель выполнен с возможностью ввода и хранения оценочных интервалов адаптации и использования их при определении модифицированной скорости хода. 5. Часы по п.1, отличающиеся тем, что вычислитель выполнен с возможностью передачи на дисплей текущего времени в соответствии с модифицированной скоростью хода, и/или первым эталоном времени, и/или вторым эталоном времени. 6. Часы по п.1, отличающиеся тем, что вычислитель выполнен с возможностью задания двух эталонов времени в виде модуля и знака разности первого и второго эталонов времени. 7. Часы по п.1, отличающиеся тем, что вычислитель выполнен с возможностью задания и хранения двух эталонов времени и интервала адаптации в виде часовых поясов пунктов отправления и назначения и времени в пути соответственно. 8. Часы по п.1, отличающиеся тем, что вычислитель выполнен с возможностью автоматического выбора периода адаптации на основании разности между эталонами времени и заданного расчетного периода адаптации. 9. Часы по п.1, отличающиеся тем, что вычислитель выполнен с возможностью передачи на дисплей времени в первом и втором эталонах времени. 10. Часы по п.1, отличающиеся тем, что вычислитель выполнен с возможностью задания двух эталонов времени в виде модифицированной скорости хода.