Устройство для отображения диаграммы хода балансовых часов Советский патент 1985 года по МПК G04D7/12 

Изобретение относится к часовому приборостроению и может быть использовано в часовом производстве для автоматизированного контроля и диагностики механизма балансовых часов при отображении диаграммы хода балансовых часов.

Целью изобретения является повышение точности отображения.

На фиг. 1 приведены эпюры, поясняющие принцип работы устройства; на фиг. 2 - блок-схема устройства для отображения диаграммы хода часов; на фиг. 3 - схематическое представление экрана газоразрядного матричного индикатора.

Устройство содержит микрофон с усилителем 1, гфеобразователь 2, первый элемент И 3, инвертор 4, второй элемент И 5, генератор эталонных частот 6, блок управления 7, первый и второй реверсивные счетчики 8 и 9, первый коммутатор 10, запоминающее устройство 11, первый дещифратор 12, второй коммутатор 13, генератор развертки 14, второй дешифратор 15, газоразрядный матричный индикатор 16.

Устройство работает следующим образом. Испытуемые часы устанавливают на пьезоэлектрический микрофон с усилителем 1 (фиг. 2). Пьезоэлектрический микрофон преобразует звуковые импульсы, возникающие при работе часового механизма, в импульсы тока, которые усиливаются усилителем и поступают на преобразователь 2. Преобразователь по приходу первого импульса хода часов (импульса шума освобождения) вырабатывает прямоугольный импульс, длительность которого равна длительности полупериода колебания баланса. На выходе преобразователя будет, таким образом, последовательность импульсов, появляющихся в моменты ti (фиг. 1о), соответствующих возникновению «шума освобождения. В идеальном случае имеет место равенство

t2--t,t3-12 ... ,-t,,5Tя где Тй - номинальный период колебаний

баланса.

Если период последовательности отличается от 0,5Тн на величину Л, но остается постоянным по времени, то серия импульсов будет соответствовать последовательности, изображенной на фиг. 16.

В общем случае интервалы в последовательности импульсов могут меняться по некоторому закону или случайно.

Если, например, интервалы между двумя ближайшими сигналами отличаются от 0,5 Tji на величину в (фиг. 2в), причем четные равны (0,5Тн-в), а нечетные (0,5Тн + в) то говорят, что присутствует «погрешность выкачки, т. е. ход часов в общем случае можно рассматривать как сумму двух последовательностей t и t (фиг. 2г. д), смещенных одна относительно другой.

Поскольку ход часов распадается на две составляющие (фиг. 2г, д), каждой из которых соответствует одна ветвь диаграммы, необходимо рассмотреть две функции вида: 0,,5Т;-0,5Тн; 0,,5Tf-0,5Тн,

где 0,5Т,--текущее значение полупериода колебания баланса, условно называемое «тиком ;

0,5Ti - текущее значение полупериода колебания баланса, условно называемое «таком ;

0,5Тв- номинальный полупериод колебания баланса.

Последние две функции можно представить через функцию текущей фазы

ф (i) ,5Тг-0,5Т, гдеАф р -фА-1-изменение текущей фазы;

0,5Т, -текущее значение полупериода колебаний баланса. Таким образом, устройство состоит из двух каналов, первый канал определяет раз0 ность между нечетными полупериодами колебаний баланса («тиками) и номинальным значением, и второй определяет разность между четными полупериодами колебаний баланса («таками) и номинальным значением. Полученные разности последовательно 5 выводятся на экран газоразрядного матричного индикатора.

Звуковые сигналы (щумы), возникающие при работе анкерного спуска часового механизма, воспринимаются пьезоэлектрическим микрофоном с усилителем 1 (фиг. 2), 0 где преобразуются в импульсы тока, усиливаются и поступают на вход преобразователя 2. Преобразователь 2 из периодической последовательности импульсов хода часов выделяет временные интервалы, равные половине полупериода колебания баланса 0,5Ti (фиг. 1е), т. е. временные интервалы между импульсами, появляющимися в моменты t/, соответствующие возникновению «шума освобождения при работе анкерного спуска.

Преобразователь 2 состоит из ждущего мультивибратора, срабатывающего по приходу импульса «щума освобождения, и триггера, выделяющего временной интервал равный 0,5Т;.

Последовательность прямоугольных импульсов, равных по длительности половине полупериода колебаний баланса, с выхода преобразователя поступает на первый вход первого логического элемента И 3, на первый вход блока управления 7 и через инвертор 4 на первый вход второго логического элемента И 5.

При этом на первый вход первого элемента И 3 поступают импульсы, соответствующие нечетным полупериодам колебания баланса (I канал), а на первый вход второго элемента И 5 импульсы, соответствующие

5 четным полупериодам (II канал).

Это достигается за счет того, что на вход первого элемента И импульсы с выхода преобразователя поступают непосредственно, а на вход второго элемента И через инвертор 4 (фиг. 1ж), т. е. импульс положительной полярности нечетного полупериода будет открывать элемент И 3 и закрывать (инверсный сигнал) элемент И 5, следующий за ним импульс отрицательной полярности четного полупериода будет закрывать элемент И 3 и открывать элемент И 5 и т. д. На вторые входы элементов И 3 и И 5 поступают счетные импульсы с генератора эталонных частот 6. Частота импульсов определяется соотношением

п

Д 1 макс

где п - число элементов индикации на экране газоразрядного матричного индикатора по горизонтальной оси YI, ..., У„;

ДТмакс- максимальное отклонение периода колебания балан а от номинального пернода.

Величина АТлдяс определяет масштаб воспроизведения отклонений полупериодов от номинального полупериода колебаний баланса на экране матричного индикатора и определяется из допустимого значения суточного хода часов по формуле

д ОАОП -Тн

« -86400 С выходов логических элементов И 3 и И 5 прямоугольные импульсы длительностью, равной текуш,ему значению полупериода колебания баланса, и заполненные счетными импульсами с частотой эт, поступают на вычитающие входы первого 8 и второго 9 реверсивных счетчиков.

На установочные входы реверсивных счетчиков 8 и 9 (фиг. 2) поступает уставка в виде двоичного кода, и по сигналу с блока управления 7 производится запись уставки в реверсивные счетчики. Сигнал с блока управления 7 на запись уставки в реверсивные счетчики появляется на первом выходе блока управления в момент прихода положительных импульсов, равных по длительности полупериоду колебания баланса, при этом на первый вход блока управления поступают нечетные импульсы непосредственно с выхода преобразователя 2, а на второй вход - четные импульсы с выхода инвертора 4.

Этот сигнал, воздействуя на входы предварительной записи реверсивных счетчиков, производит запись уставки. Величина уставки NycrB двоичном коде выбрана, исходя из возможного максимального отклонения 0,, с учетом того, чтобы при отклонении 0,5Т,-0, эта разность приходилась на середину экрана газоразрядного матричного индикатора, при этом правая половина от средней линии экрана отводится на отрицательную разность 0,5Т,-0,

(часы «бегут), а левая половина экрана на положительную разность 0,5Т,--0, (часы «отстают), т. е. вправо от средней линии будут откладываться значения 0+

Н0,5ДТмаве, влево О-0,5ДТкакс.

Таким образом, величина уставки реверсивных счетчиков определится следующим образом:

NycT Ыт,г,+ (0,5Тн+0,5ДТмакс) где ,5Тн- величина уставки номинального полуперида, соответствующая числу импульсов частотой far, проходящих За время 0,5li,;

N4rjaK fjT О.йТмакс-величина уставки максимального отклонения полупериода от номинального значения,

ПОСКОЛЬКУ эт то АТмкс/г

ДТм -0,5ДТмакс 0,5п, т. е. ,T-0,5TH-f

ДТ;

кг ЕС

-fO,5n.

Разрядность двоичного числа уставки определяется величиной ДТмакс.

Полученная величина уставки Nycr переводится в двоичный код и поступает на установочные входы реверсивных счетчиков 8 и 9. При поступлении на вычитающие входы реверсивных счетчиков счетных импульсов с логических элементов И 3, И 5 за время 0,5Ti пройдет Ыт,-/а импульсов, следовательно на выходе реверсивных счетчиков будет появляться разность между текущими значениями полупериодов и их номинальным значением плюс 0,5ДТмакс.;

д /1 0,5 Т; - (0,5Тя+ 0,5 ДТнакс (

1 (Тя/2- ЛТяаксЛ- NTi/j)- -f

УТ

в случае равенства 0,,5Т,, т. е.

,

Дф; NдTиaкЧir- 0,5ДTмaкc.

Таким образом, в реверсивных счетчиках останется после считывания число, равное .,5ДТмакс ,5п, и будет светиться линия в середине экрана матркчного газоразрядного индикатора.

5 Непосредственная же разность ДФА, 0,5Т,,5Тн в случае 0,,5Тн будет отображаться на экране как отклонение светящейся точки от средней линии вправо или влево. Это отклонение от средней линии экрана будет определять мгновенное зна0 чение суточного хода О.

После получения разности на выходах реверсивных счетчиков 8 и 9 в виде двоичного параллельного кода вновь с первого выхода блока управления 7 поступает сигнал на запись уставки в реверсивные счетчики, и цикл повторяется. Полученная разность за каждый полупериод 0,5Т/ в виде параллельного двоичного кода с выходов

реверсивных счетчиков 8 и 9 поступает на входы первого коммутатора 10. Коммутатор 10 состоит из электронных ключей, число которых соответствует разности числа получаемой разности и разрешает поочередное подключение полученного кода разности первого и второго каналов ко входу блока оперативного запоминающего устройства 11 (ОЗУ).

Разрешение на прохождение кода получаемой разрядности в ОЗУ 11 происходит по приходу импульса напряжения с второго выхода блока управления 7 на управляющий вход коммутатора 10. Одновременно этот же импульс поступает на вход первого дешифратора 12, на управляющий вход второго коммутатора 13 и на вход синхронизации генератора развертки 14.

Блок управления 7 представляет собой сдвиговый регистр, вырабатывающий команды управления по первому и второму выходу в виде импульсов напряжения, сдвинутых во времени.

При поступлении сигнала с второго выхода блока управления 7 на вход первого дешифратора 12 последний вырабатывает на выходе код ячейки ОЗУ 11, в которую должна быть записана текущая разность, этот же сигнал разрешает прохождение кода ячейки с выхода первого дешифратора 12 через второй коммутатор 13 (первый вход) на вход выборки ячейки блока ОЗУ 11. Коммутатор 13 по своему построению аналогичен коммутатору 10. Разрешение на прохождение кода осушествляет сигнал с блока управления по управляющему входу коммутатора 13, при этом прохождение кода выборки ячейки (при считывании записанной разности) с блока развертки 14 через коммутатор 13 на вход выборки ячейки блока ОЗУ 11 запрещено.

Поступивший код ячейки с выхода первого дешифратора через второй коммутатор 13 на вход выборки ячейки ОЗУ 11 осуществляет выборку адреса ячейки памяти, в которую производится запись текущей разности с выхода первого коммутатора 10.

Таким образом, по сигналу с блока управления 7 будет производиться выбор ячейки памяти и запись в нее текущей разности Дф;, при этом в четные ячейки будут записываться разности, соответствующие нечетным полупериодам, а в четные ячейки - разности, соответствующие четным полупериодам.

В момент, когда запись в ячейки не производится, т. е. отсутствует сигнал на управляющем входе коммутатора 13, проис ходит считывание значений полученных

разностей с ячеек памяти ОЗУ 11. Считывание полученных значений разностей производит генератор развертки 14, работа которого синхронизируется сигналом с второго выхода блока управления 7 и поступающего на вход синхронизации блока генератора

развертки 14. Генератор развертки 14 вырабатывает на своих выходах двоичный параллельный код, изменяющийся с частотой ip, и поступающий через открытый коммутатор 13 (второй вход) на вход выборки ячейки ОЗУ 11. Синхронно со считыванием

текущей разности генератора развертки 14 осуществляют развертку по катодным электродам, принятым за координату X (фиг. 3), матричного газоразрядного индикатора 16 путем подачи напряжений в виде двоичного

параллельного кода, меняющегося с частотой fp на вход развертки индикатора 16.

Считываемые с ячеек разности последовательно с частотой fp поступают на вход второго дещифратора 15. Дешифратор 15 преобразует значение текущей разности

в виде двоичного параллельного кода в соответствующее подключение определенного анодного электрода Y (фиг. 3) матричного газоразрядного индикатора 16. Индикатор 16 представляет собой электронный блок, предназначенный для преобразования многократных электрических сигналов в видимое изображение, синтезированное из отдельных элементов индикации в системе X-Y координат, и имеющий п горизонтальных электродов X (фиг. 3) и п вертикальных электродов Y (фиг. 3).

Следовательно, осуществляя развертку по катодным электродам X (т. е. последовательное подключение электродов X) синхронно с подключением анодных электродов

Y, соответствующих определенным значениям разности Дф, на экране матричного газоразрядного индикатора 16 будет отображаться диаграмма хода часов в виде светящихся точек, отклонение которых от средней линии экрана будет давать значение Дф, светящиеся точки будут образовывать линии различной формы, зависящие от изготовления и сборки часовых механизмов. По величине ДФА на экране определяется мгновенное значение суточного хода.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ДИАГРАММЫ ХОДА БАЛАНСОВЫХ ЧАСОВ, содержаш.ее микрофон с усилителем, выход которого подключен к входу преобразователя, генератор эталонных частот, первый реверсивный счетчик, блок управления и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности отображения, в него дополнительно введены инвертор, первый и второй элементы И, и второй реверсивный счетчик, а блок индикации содержит первый и второй коммутаторы и дешифраторы, запоминающее устройство. генератор развертки и матричный газоразрядный индикатор, причем выход преобразователя подключен к первым входам первого элемента И и блока управления и к входу инвертора, выход которого подключен к первому входу второго элемента Инк второму входу блока управления, выходы элементов И подсоединены к вычитающим входам соответствующих реверсивных счетчиков, другие входы которых подсоединены к первому выходу блока управления, выходы реверсивных счетчиков соединены с первы.м и вторым входами первого коммутатора, выход которого через запоминающее устройство и второй дешифратор подключен к матричному газоразрядному индикатору., вход развертки которого подключен к первому выходу генератора развертки, второй выход S блока управления соединен с управляющими сл входами первого и второго коммутаторов, с входом синхронизации генератора развертки и входом первого дещифратора, вход выборки ячейки запоминающего устройства подключен к выходу второго коммутатора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом первого дещифратора и вторым выходом генератора развертки, а генератор эталонных частот соединен с вторыми входами элементов И. о 4 00