Электронная система отсчета времени Советский патент 1987 года по МПК G04C3/00 G04G9/00 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для создания электронной системы отсчета времени коллективного и индивидуального поль- зования с многофункциональным использованием индикаторов,

Цель изобретения - упрощение устройства, расширение его функциональных воз.можностей, повышение .технологичности и надежности.

По сравнению с известным в предлагаемом устройстве упрощение достигается новой организацией взаимосвязи между элементами внутри разрядов, уменьшением количества электрическ.их сшязей-и многофункциональньм использованием элементов (излучающие фототиристоры принимают, передшот оптиШ

15

Разряды кольцевого счетчика содержат три излучающих фототиристора 17 - 19, три светодиода 20 - 22, для индикации времени, соединенные в согласованную последовательную цепь совместно с излучающим фототиристором 17. Аноды светодиодов 22 для индикации времени объединены и являются входом 23 питания кольцевого счетчика, который через последовательную цепь из резистора 1 и светодиодов 14 - 16 соединен с установочными входами счетньгк триггеров 2 - 4. Катоды излучающих фототиристоров 17 - 19 нечетных разрядов объединены соответственно в общие шины 24 - 26, которые через резисторы 5-9 подключены к инверсным выходам счетных триггеров 2-4 соответственно. Катоды излучаю25

30

ческую информацию и обладают внутрен-20 щих фототиристоров 17-19 четных ря- ней памятью).

Расширение функциональных возможностей системы достигается новой организацией связей, осуществляющих передачу импульсов переноса из пяти разрядов шкалы минут в шкалу часов, что позволяет обеспечить пять промежуточных положений часовой стрелки между двумя часовыми отсчетами (через каждые 12 мин. часовая стрелка перемещается на один разряд). Такое отображение информации о времени максимально приближено к привычному для человека представлению времени в механических стрелочных часах.

Однородность и простота схемо - техники, использование только полупроводниковых элементов дает возможность изготовления твердотельного циферблата для наручных часов с надежностью и стоимостью серийных ми- кросхем среднего уровня интеграции.

дов объединены соответственно в общие шины 27 - 29, которые через резисторы 6 - 10 подключены к прямым выходам счетных триггеров 2 - 4. В каждом разряде аноды светодиодо 21 соединены с анодами излучающих фототиристоров 19, а аноды светодиодов 20 соединены с анодами излучающих фототиристоров 18. Каждьй излучающий фототиристор 17 - 19 (i + 1)-го разряда кольцевого счетчика оптически связан с соответствующим излучающим фототиристором 17 - 19 i-ro разряда, а излучающие фототиристоры 17 - 19 35 нулевого разряда оптически связаны с излучающими фототиристорами 17 - 19 пятьдесят девятого разряда и со светодиодами 1А - 16 соответственно.

Q Вход 30 установки соединен с установочными входами счетных триггеров 2-4. Излучающие фототиристоры 18 , 11, 23, 35, 47, 59-го разрядов системы отсчета времени оптически

На фиг.1 представлена электрическая схема оптоэлектронной системы отсчета времени; на фиг.2 - временная диаграмма ее функционированияj фиг. 3 - один из возможных вариантов конструктивного выполнения циферблата; на фиг.4 - оптоэлектронная схема ИЛИ-НЕ и оптоэлектронный инвертор.

Оптоэлектронная система отсчета времени содержит источник опорной частоты 1, три счетных триггера.2 - 4 (стандартные), семь резисторов 5-11, оптоэлектронную схему ИЛИ-НЕ

12(фиг.4), оптоэлектронный инвертор

13(фиг.4), три светодиода 14 - 16,

Разряды кольцевого счетчика содержат три излучающих фототиристора 17 - 19, три светодиода 20 - 22, для индикации времени, соединенные в согласованную последовательную цепь совместно с излучающим фототиристором 17. Аноды светодиодов 22 для индикации времени объединены и являются входом 23 питания кольцевого счетчика, который через последовательную цепь из резистора 1 и светодиодов 14 - 16 соединен с установочными входами счетньгк триггеров 2 - 4. Катоды излучающих фототиристоров 17 - 19 нечетных разрядов объединены соответственно в общие шины 24 - 26, которые через резисторы 5-9 подключены к инверсным выходам счетных триггеров 2-4 соответственно. Катоды излучаю

щих фототиристоров 17-19 четных ря-

дов объединены соответственно в общие шины 27 - 29, которые через резисторы 6 - 10 подключены к прямым выходам счетных триггеров 2 - 4. В каждом разряде аноды светодиодо 21 соединены с анодами излучающих фототиристоров 19, а аноды светодиодов 20 соединены с анодами излучающих фототиристоров 18. Каждьй излучающий фототиристор 17 - 19 (i + 1)-го разряда кольцевого счетчика оптически связан с соответствующим излучающим фототиристором 17 - 19 i-ro разряда, а излучающие фототиристоры 17 - 19 нулевого разряда оптически связаны с излучающими фототиристорами 17 - 19 пятьдесят девятого разряда и со светодиодами 1А - 16 соответственно.

Вход 30 установки соединен с установочными входами счетных триггеров 2-4. Излучающие фототиристоры 18 , 11, 23, 35, 47, 59-го разрядов системы отсчета времени оптически

связаны соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами оптоэлектронной схемы ИЛИ-НЕ 12, электрический выход которой подключен к счетному входу триггера 4.

Излучающий фототиристор 7 59-го разряда оптически связан с входом опто- электронного инвертора 13, выход которого подключен к счетному входу счетного триггера 3. Выход источника

1 опорной частоты подключен к счетному выходу счетного триггера 2,

Оптоэлектронная система отсчета времени функционирует следующим образом. На вход 23 подается напряжение питания, на вход 30 установки - импульс низкого уровня потенциала (Лог,о) длительностью 50 мкс, одновременно воздействующий на входы установки в нулевое состояние прямых выходов счетных триггеров 2 - 4 и обеспечивающий кратковременное протекание тока по последовательной цепи из резистора 11 и светодиодов 14 - 16. При этом счетные триггеры 2-3 обнуляются (на их прямых выходах, а значит, и на шинах 27 - 29 появляется низкий уровень потенциала) . Светодиоды 14 - 16 возбуждаются на время действия импульса установки и своими оптическими сигналами включают оптически связанные с ними излучающие фототиристоры 17 - 19 нулевого разряда, так как на их анодах присутствует напряжение питания, а на катодах - низкий уровень потенциала (уровень Лог.о). Протекание одинаковых токов по цепям: светодиод 22 - фототиристор 19 - ограничительный резистор 10 - триггер 4; светодиод 22 - светодиод 21 - фототирис- тор 18 - ограничительньй резистор 8 триггер 3; светодиод 22 - светодиод 21 - светодиод 20 - фототиристор 17 ограничительньй резистор 6 - триггер 2 вызыва:ет возбуждение светодиодов 20 - 22 для индикации времени и из- лз ающих фототиристоров 17 - 19 нулевого разряда системы отсчета времени. Длительность импульса установки должна быть больше суммы времени включения триггера, светедиода и фототиристора с целью обеспечения надежного вк1почения нулевого разряда системы. Ограничительные резисторы 5 - 10 определяются из условия протекания одинаковых токов по цепям.

Светодиод 22 выбирается с рабочим током, равным утроенному значению тока по цепи, светодиод 21 - удвоенному значению тока, а сйетодиод 20 - равным току цепи.

Наличие низкого уровня потенциала на прямых выходах счетных триггеров 2 - 4 и внутренней памяти излучающих фототиристоров 17 - 19 обеспечивает возбуждение (индикацию) нулевого разряда системы отсчета времени после выключения светодиодов 14 - 16 до прихода первого счетного импульса (метки времени). Световой поток от излучающих фототиристоров 17 - 19

нулевого разряда воздействует на оптически связанные с ними излучающие фототиристоры 17 - 19 первого разряда, подготавливая их к включению. Однако излучающие фототиристоры I7 - 19 первого разряда не включаются, так как на их катодах присутствует высокий уровень потенциала.

Таким образом, импульс установки

осуществляет установку в нулевое

0

0

5

состояние счетных триггеров 2 - 4 и возбуткдение нулевого разряда систеьы отсчета времени.

Система отсчета времени готова к

5 счету и отображению меток времени (первого и последующих импульсов с источника 1 опорной частоты, следую- пщх с частотой 1 Гц) .

Передний фронт первого импульса

опорной частоты воздействует на счет- ньй вход счетного триггера 2 и изменяет потенциалы на его выходах на противоположные: на шине 24 появляется низкий уровень потенциал, а на шине 27 - выЬокий. Б связи с этим происходит включение излучающего фо- тотиристора 17 первого разряда, (а также возбуждение последовательно связанных с ним светодиодов 20 - 22 для индикации времени), так как он подготовлен оптическим сигналом излучающего фототиристора 17 нулевого разряда и на его катоде появляется низкий уровень потенциала, происходит

также выключение излучающего фототи ристора 17 нулевого разряда и светодиод а 20 для индикации времени так как на его катоде появляется высокий уровень потенциала). Остальные еветодиоды 21 и 22 для индикации времени нулевого разряда остаются в возбужденном состоянии за счет протекания токов через включенные излуf чающие фототиристоры 18 и 19.

Светодиоды 20 - 22 для индикации времени первого разряда находятся в возбужденном состоянии 1 с, т.е. до прихода передного фронта следующего импульса, несмотря на исчезновение оптического сигнала с входа излучающего фототиристора 17 первого разряда, т.е. за счет внутренней памяти и наличия низкого потенциала на его катоде.

Таким образом, в момент переключения счетного триггера 2 создаются условия для возбуждения последующего (i+I)-ro и гашения предьщущего i-ro

5

разряда системы отсчета времени. При поступлении последуюпщх импульсов с выхода источника 1 опорной частоты возбуждение последующих (i+I)-x и гашение предыдущих i-x разрядов системы происходит аналогично до 59-го разряда. Наличие оптической связи между излучающим фототиристором 17 59-го разряда с излучающим фототиристором нулевого разряда и оптическим входом оптоэлектронного инвертора 13 позволяет возбудить аналогично нулевой разряд и сформировать импуль переноса на счетньй вход счетного триггера 3.

Таким образом, система функционирует в. режиме кольцевого счетчика.

Оптический сигнал с излучающего фототиристора 17 59-го разряда воздействует на оптоэлектронный инвертор, вызывая появление на его электрическом выходе (и на счетном входе триггера 3) низкого уровня потенциала, не приводящего к переключению триггера 3, так как он срабатьтает по переднему фронту импульса высокого уровня потенциала. В момент гашения излучающего фототиристора 17 59-го разряда и возбуждения излучающего фототиристора 17 йулевого разряда на выходе инвертора 13 появляется передний фронт импульса высокого уровня потенциала, переключающий счетньш триггер 3 в противоположное

4Q

состояние, на щине 25 появляется низ-35 Ристор 19 первого разряда, так как кий уровень потенциала, возбуждается излучающий фототиристор 8 первого разряда (и связанные с ним светодийды 2 и 22 для индикации времени), так как он подготовлен оптическим сигналом излучающего фототиристора 18 нулевого разряда, а на его катоде появляется низкий уровень потенциала, выключается излучающий фототиристор 18 нулевого разряда за счет выравнивания потенциалов на его катоде и аноде.

Таким образом, 60-й импульс источника опорной частоты приводит к гаше45

он подготовлен оптическим сигналом излучающего фототиристора 19 нулево разряда, на его катоде появится низ кий уровень потенциала, выключается излучающий фототиристор 19 нулевого разряда.

Излучающие фототиристоры 17 нахо дятся в возбужденном состоянии 1 с излучающие фототиристоры 18 - 1 мин а излучающие фототиристоры 19 - 12 мин.

1440-й импульс источника опорной частоты приводит к возбуждению излу чающего фототиристора 19 второго разряда (и связанного с ним свето- диода 22), а также излучающих фототиристоров 17 и 18 нулевого разряда (и связанных с ними светодиодов для индикации времени).

нию излучающего фототиристора 17 (и связанных с ним свето диодов 20 - 22) 59-го разряда, возбуждению излучающего фототиристора I7 нулевого разряда (и связанных с ним светодиодов 20 - 22) , гашению излучакнцего фототиристора 18 нулевого разряда (и связанных с ним светодиодов 21 и 22), а также возбуждению излучающего

10

5

5362

6

фототиристора 18 первого разряда (и связанных с ним светодиодов 21 и 22) .

Аналогично 120-й импульс источника опорной частоты переводит -в возбужденное состояние излучающий фототиристор 18 (и связанные с ним свето- диоды 21 и 22) второго разряда и излучающий фототиристор 17 (и связанные с ним светодиоды 20 - 22) нулевого разряда. При этом излучающий фототиристор 19 (и связанный с ним светодиод 22) нулевого разряда остается в возбужденном состоянии.

660-й импульс переводит в возбужденное состояние излучающий фототиристор 18 (и связанные с ним светодиоды 21 и 22) 11-го разряда, оптический сигнал с выхода которого воз0 действует на вход оптоэлектронной системы ИПИ-НЕ 12, на электрическом выходе которой (и на счетном входе счетного триггера 4) появляется низкий уровень потенциала, не переклю5 чающий триггер 4, так как он срабатывает по переднему фронту импульса высокого уровня потенциала. В момент гащения излучающего фототиристора 19 11-го разряда (приход 720-го импульса источника опорной частоты) на выходе системы ИЛИ-НЕ 12 появляется передний фронт импульса высокого уровня потенциала, переключающий счетный триггер 4 и возбуждается излучающий фототи0

Ристор 19 первого разряда, так как

он подготовлен оптическим сигналом излучающего фототиристора 19 нулевого разряда, на его катоде появится низкий уровень потенциала, выключается излучающий фототиристор 19 нулевого разряда.

Излучающие фототиристоры 17 находятся в возбужденном состоянии 1 с, излучающие фототиристоры 18 - 1 мин, а излучающие фототиристоры 19 - 12 мин.

1440-й импульс источника опорной частоты приводит к возбуждению излучающего фототиристора 19 второго разряда (и связанного с ним свето- диода 22), а также излучающих фототиристоров 17 и 18 нулевого разряда (и связанных с ними светодиодов для индикации времени).

Таким образом, за период времени, равный I ч (3600 импульсов), последовательно срабатывают светодиоды 22 для индикации времени 22 (и излучаю щие фототиристоры 19) первого, второго, третьего, четвертого и пятого разрядов системы.

Дальнейший счет и отображение информации о времени происходят аналогично ,

Оптоэлектронкая шкала системы отсчета времени конструктивно вьтолне- на в виде единого циферблата круглой овальной или другой формы (фиг.3), разделенного на 60 стрелок-сегментов в свою очередь разделенных на три части. Секунды индицируются набором всех трех частей стрелки (по электрической схеме светодиоды 20-22 - для индикации времени 20,21,22), минуты - свечением двух частей стрелки (по схеме светодиоды 21 и 22), а часы - свечением одной части стрелки (по схеме светодиод 22),

Таким образом, отображение информации о времени представляется местоположением на циферблате светящихся большой стрелки, указывающей количество секунд средней стрелки, указывающей количество минут и малой стрелки, указывающей количество часов.

Формула изобретения

Электронная система отсчета времени, содержащая источник опорной частоты и кольцевой 60-разрядньш счетчик, отличающаяся тем, что с целью упрощения, расширения функциональных возможностей, по- вьшения технологичности и надежности, в нее введены три счетных триггера, семь резисторов, оптоэлектронная схема ИЛИ-НЕ, оптоэлектронньй инвертор и три светодиода, а.каждый разряд кольцевого счетчика содержит три последовательно соединенных светодиода для индикации времени и три излучающих фототиристора, причем катоды первого, второго и третьего светодиодов для индикации времени подключены соответственно к анодам первого, второго и третьего излучаю0

щих фототиристоров, аноды третьих светодиодов для индикации времени всех разрядов кольцевого счетчика соединены с шиной питания, которая через последовательно соединенные первый резистор и три светодиода, оптически связанных соответственно с первым вторым и третьим излучающими фототиристорами нулевого разряда

5

0

5

0

кольцевого счетчика, подключена к установочным входам трех счетных триггеров и входу установки, катоды первых, вторых и третьих излучающих фототиристо ов нечетных разрядов объединены в соответствующие шины, которые через второй, четвертый и шестой резисторы подключены к инверс- ньпу выходам соответственно первого, второго и третьего счетных триггеров, а катоды первых, вторых и третьих излучающих фототиристоров четных разрядов объединены в соответствую- пще шины, которые через третий, пятый и седьмой резисторы подключена к прямым выходам соответственно первого, второго и третьего счетных триггеров, каждьй излучающий фототиристор последующего (i+l)-ro разряда оптически связан с саответствую- сщм излучающим фототиристором предыдущего i-ro разряда, а каждьй излучающий фототиристор нулевого разряда оптически связан с соответствующим излучающим фототиристором последнего

5 59-го разряда кольцевого счетчика, при этом вторые излучающие фототиристоры 11, 23, 35, 47 и 59-го разрядов кольцевого счетчика дополнительно оптически связаны с соответствующими

0 входами оптоэлектронной схемы ИЛИ-НЕу выход которой подключен к счетному входу третьего счетного триггера, первьй излучающий фоТотиристор 59-го разряда кольцевого счетчика дополнительно оптически связан с входом оптоэлектронного инвертора,выход которого подключен к счетному входу второго счетного триггера, а счетный вход первого счетного триггера соединен с вь1ходом источника опорной частоты.

5

ч-j -м

4J

-$§|§ г i

1

I I

§.g

|i| ill

§

)Митцця vaco9

КнЗикоцу9 нинуп

КнЛмеаци сщ/нв СНА

Изобретение может быть использовано для создания электронной системы отсчета времени коллективного и индивидуального пользования с многофункциональным использованием индикаторов. Цель изобретения - упрощение устройства, расширение его функциональных возможностей, повьшение технологичности и надежности. Устройство содержит источник 1 опорной частоты, триггеры 2-4, резисторы 5-11, оптоэлектронную схему ИЛИ-НЕ 12, оп- тоэлектронный инвертор 13 и свето- диоды 14 - 16. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяют осуществить передачу импульсов переноса из пяти разрядов шкалы минут в шкалу часов, что обеспечивает пять промежуточных положений часовой стрелки между двумя часовыми отсчетами. 4 ил. о (Л tpvi.i

4-й лода

If т/т

ЧшгА

Редактор О.Бугир

Составитель М.Хаустов Техред Л.Сердюкова

Заказ 616/54 Тираж 371Подписное

ВНИИГШ 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 М.Демчик