Часы с автономным питанием Советский патент 1986 года по МПК G04C10/04 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к электронным часовым системам и устройствам и может быть использовано в электронных часах, работающих от аккумуляторной батареи.

Цель изобретения увеличение срока службы источника питания часов.

На фиг. 1 приведена схема часов с автономным питанием; на фиг.2 - схема устройства управления для работы вдвух режимах;нафиг.3 -схема устройства управления для работы в нескольких режимах (больше двух); на фиг, 4 - временные диаграммь работы; на фиг. 5 - схема системы индикации часов.

Часы с автономным питанием содержат эталонный генератор 1, счетчик 2 времени, источник 3 питания, счетчик 4 срока службы источника питания, индикатор 5, коммутатор 6 режимов и устройство 7 управления.

Эталонный генератор 1 соединен с входом счетчика 2 времени, выход которого подключен к индикатору 5, а выводы счетчика 2 времени соединены с информационными входами коммутатора 6 режимов. Управляющие входы коммутатора ,6 режимов подключены к соответствующим выходам устройства 7 управления, выход - к входу счетчика срока службы источника 4 питания, .выход которого подключен к индикато- ру 5. Первьш выход источника 3 питания подключен к первым шинам питания всех блоков часов непосредственно, а второй выход источника питания - к вторым шинам питания через устройство 7 управления.

Часы с автономным питанием работают следующим образом, I

С выхода эталонного генератора 1

импульсные сигналы поступают на вход счетчика 2 времени. Счетчик 2 времени делит частоту этих сигналов и формирует сигналы времени, поступающие на индикатор 5, который отображает в цифровой форме временную информацию. Одновременно набор частот с параллельных выходов счетчика 2 времени подается на информационные входы коммутатора 6 режимоё. Коммутатор 6 режимов представляет собой логичес - кий мультиплексор,, к выходу которого подключается тот шти иной временной сигнал с одного из информационных входов в зависимости от того, на каком из управляющих входов находится сигнал управления. Сигналы управления поступают с выхода устройства 7 управления, подключенного между одним

из выходов источника 3 питания и одной из шин питания, от которой осуществляется электропитание всех блоков часов.

Устройство 7 управления в зависимости от режима работы часов, т.е. в зависимости от тока разряда источника питания, формирует на том или ином выходе сигналы управления в виде постоянного потенциала, например

единичного логического уровня. При работе часов в двух режимах, когда в одном режиме индикация выключена, а в другом включена, что используется в часах с индикацией на светодиодах, в качестве устройства 7 управления может быть использован простой механический переключатель с двумя выходами управления (фиг.2), в котором при выключенной индикации 1

держится на одном управляющем выходе, гфи включенной - на другом.

Если релсимов работы больше, например, если индикатор часов состоит из нескольких частей, которые расположены в разных местах и подключаются независимо друг от друга (вместо индикаторов могут быть и другие периферийные устройства: формирователи кодов, усилители, преобразователи

и др.) и переключение режимов осуществляется автоматически, в качестве устройства 7 управления может быть использовано устройство на основе аналого-цифрового преобразователя

(фиг. 3). Временные диаграммь напряжений, поясняющие работу этого устройства управления, приведены на фиг. 4,

Устройство 7 управления по фиг. 3

работает следующим образом.

Тактовые импульсы (фиг. 4с) с генератора тактовых импульсов (ГТИ) поступают на счетный вход счетчика СТ1, Коэффициент пересчета этого счетчика равен числу возможных режимов работы часов от источника питания. Частоту тактовых импульсов следует выбирать достаточно большой, чтобы можно было бы фиксировать кратковременные скачки потребляемого тока.

При этом частота импульсов ГТИ выбирается из следующего выражения;

i-.

где Cj. - минимальная возможная длительность кратковременного скачка потребляемого тока; f - частота импульсов ГТИ; п - коэффициент пересчета счетчика СТ1.

Выходные импульсы счетчика СТ1 (фиг. 4S) запускают генератор пилообразного напряжения (ГПН). Выходное напряжение ГИН (фиг. 4&) подается на один из входов компаратора напряжений. На другой вход компаратора в качестве порогового напряжения и„о„ подается напряжение с преобразователя ток - напряжение (фиг. 4г),Преобразователь выполнен на резисторе R и дифференциальном усилителе. Через резистор R протекает ток, потребляемый часами от источника питания. Сопротивление R должно быть как можно меньше, чтобы выполнялось условие R « R (где Кц - сопротивление нагрузки, потребляющей ток от источника питания). Напряжение снимается с резистора R с помощью дифференциального усилителя, с выхода которого оно подается на компаратор напряжений АЦП. Пороговое напряжение компаратора зависит от потребляемого тока по формуле

и

где

пор

и„

К,

атр

R

К,

потр

R

пороговое напряжение копаратора, В;

коэффициент усиления дифференциального усилителя;

потребляемый от источнка питания ток. А; величина сопротивления. Ом.

С помощью выходного напряжения компаратора (фиг. 4а) и импульсов с выхода счетчика СТ1 на тригг ере формируются импульсы, длительность которых зависит от величины потребляемого от источника питания тока (фиг. 4е). Эти импульсы совпадают по схеме 2И и тактовыми импульсами от ГТИ. На выходе схемы 2И формируются пачки тактовых импульсов (фиг. 4ж). Число импульсов в пачке определяется величиной потребляемог

10

544294

тока и равно номеру режима работы часов от источника питания. Эти импульсы поступают на счетный вход счетчика СТ2, коэффициент пересчета которого равен количеству режимов работы часов от источника цитания. Сигналы управления с выхода счетчика СТ2 поступают в параллельном коде на буферный регистр.Информация в этот регистр переписывается задним фронтом импульсов с выхода триггера, что обеспечивает сохранность информации в течение всего интервала измерения. С выхода буферного регистра сигналы управления в параллельном коде поступают на входы коммутатора 6 режимов. Этот код подключает тот или иной вход коммутатора 6 режимов к его выходу. При изменении тока разряда источника питания меняется код сигналов управления, т.е.

15

20

25

30

40состояние О и 1 на управляющих входах коммутатора режимов 6 и, следовательно, меняется номер информационного входа коммутатора 6 режи- ,мов, подключаемого к его выходу.

Счетчик срока службы источника 4 питания работает в режиме счета вре,- менных сигналов, поступающих на него с выхода коммутатора 6 режимов. В зависимости от увеличения или уменьшения тока разряда, увеличивается или уменьшается частота временных сигналов, поступающих на вход счетчика срока службы источника 4 питания, который при этом выдает информацию об убыстрении или замедлении расхода ресурса источника, чем достигается повьш1ение точности подсчета срока службы источника питания. Зависимость частоты временных сигналов, снимаемых со счетчика 2 времени для подсчета расхода емкости источника питания, от тока разряда этого не- 45 точника питания имеет вид;

35

f; к„ IP,- ,

где ,2,... номер возможного режима работы часов;

частота временньпс сигналов, снимаемых со счетчика времени 2 в i-м режиме;

ток разряда источника в i-M режиме;

К„ - постоянный коэффициент.

Причем

К.

где

Ро

- минимальный разрядный ток источника, т.е. ток разряда в режиме с минимальной нагрузкой на источник питания;

fg - частота сигнала,, соответствующая минимальному току разряда.

Основной характеристикой срока службы источника питания является не время его работы, так как при разных нагрузках время тоже будет разное, а емкость источника питания, поэтому счетчик 4 учитывает расход емкости источника в ампер-часах, что более точно отражает текущее состояние источника питания.

Разрядность счетчика срока службы источника 4 питания выбирается исходя из следующих соображений.Информация о расходе ресурса источника питания подсчитывается в счетчике срока службы источника питания в двоично-десятичной форме. Поэтому этот счетчик разбивается на тетрады - 4-разрядные двоично-десятичные счетчики.

Количество этих счетчиков определяется из соотношения:

К

ст

Е ДЁ

F ч

Е Kg - количество 4-разрядньгх

двоично-десятичных счетчиков в -счетчике срока схгужбы источника питания; емкость источника питания в ампер-часах; требуемая точность измерения расхода ресурса источника питания в долях ампер-часа.

Количество разрядов счетчика срослужбы источника питания опреде-. тся из соотношения;

N 4К , ст т

4 Eg

Индикатор 5 осуществляет индикацию в цифровой форме времени или расхода ресурса источника 3 питания

(фиг. 1). Индикатор 5 может состоять из цифровых светодиодных матричных индикаторов, количество которых определяется из соотношения

0

5

0

5

0

0

5

0

5

К

где

Инд

к

ИНД

К 4

количество цифровых светодиодных матричных индикаторов в индикаторе 5. Как правило, системы индикации времени содержат четыре или шесть цифровых индикаторов.

Один из возможных вариантов исполнения системы индикации времени в часах с автономным питанием показан на

фиг. 5. На информационные входы мультиплексора MS заводится в параллельном двоично-десятичном коде информации о текущем времени со счетчика 2 времени (фиг. 1), на входы Х, и информация о расходе ресурса источника питания со счетчика срока слз жбы источника питания на входы Х;. В зависимости от состояния управляющих входов V мультиплексора MS на его выход проходит или информация о текущем времени, или информация о ресурсе источника питания. Сигналы управления могут задаваться с переключателя,расположенного на панели управления часами. Информация в параллельном коде с выхода мультиплексора поступает на вход дешифратора DC, преобразующего параллельньй информационный двоично-десятичный код индикации, например ce шceгмeнтный, поступающий на индикаторное устройство,состоящее из цифровых матричных индикаторов .

Формула изобретения

Часы с автономным питанием, содержащие источник питания, счетчик срока службы источника питания и последовательно соединенные эталонный генератор, счетчик времени и индикатор, при этом выход счетчика срока службы источника питания подключен к второму входу индикатора, а первый выход источника питания соединен с первыми шинами питания всех блоков часов, отличающиеся тем, что, с целью увеличения срока службы источника питания, в них введены устройства управления и коммутатор режимов, включенный между выходами счетчика времени и входом счетчика

7

срока службы источника питания, входы управления коммутатора режимов соединены с выходами устройства управления, первые шины питания введенных блоков подключены к первому

выходу источника питания, а вторые шины питания всех блоков часов соединены с вторым выходом источника питания через устройство управле- 5 ния.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к электронным часовым системам и устройствам.Цель изобретения - увеличение срока службы источника питания часов. На коммутатор 6 режимов, представляющие собой мультиплексор, заводится информация о текущем времени со счетчика 2 времени. Информация о расходе ресурса службы источника 3 питания поступает с выхода коммутатора 6 режимов . В зависимости от увеличения или уменьшения тока разряда изменяется и частота временных сигналов, поступающих на вход счетчика 4 срока службы источника питания, которьй выдает информацию об убыстренном или замедленном расходе ресурса источника 3 питания. Даны варианты схем реализации устройства. 5 ил. i (Л е ю О1 4 41 N9 СО (Риг.

4- HcmovHUf(

fc/rro -/f(/ fiamafji

и,

ПО/У

f C / /ya i ap

I

U.

t/J

ffO/y

Cu3 ct/7i /

Рс/г.5

Составитель М.Хаустов Редактор Л.Пчелинская Техред М.Ходанич

Заказ 4717/50 Тираж 398Подписное

ВНШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Корректор Т.Колб