Хронометрическая система Советский патент 1989 года по МПК G04C13/00 

S

(Л

Фиг.1

3149

Изобретение относится к электронным цифровь м системам единого времени технической точности, в которых информация о текущем времени переда- ется на группу вторичных часов по линии связи в виде кода

Целью изобретения является повьше- ние надежности работы системы путем повышения ее устойчивости к сбоям в электропитании.

На фиг.1 представлена структзфная схема хронометрической системы; на фиг.2 - структу рная схема блока контроля о

Хронометрическая система содержит первый кварцевый генератор 1,детектор 2, фипьтр 3, второй кварцевьй генератор.4, коммутатор 5,делитель 6 частоты, формирователь 7 шкалы вре- мени, блок 8 индикации, преобразователь 9 параллельного кода в последовательный, вторичные часы 10, блок

11контроля, блок 12 световой сигна- лизации, собирательный элемент 13, блок 14 звуковой сигнализации, блок.

15питания, буферный аккумулятор 16, аварийную батарею 17, блок 18 развязки питания, первьш стабилизатор 19, второй стабилизатор 20 о

Блок 11 контроля состоит из четырех операционных усилителей 21 - 24,

Первый кварцевьШ генератбр 1 пост ледовательно связан с детектором 2 и фильтром 3. Выход 3 подключен к ;Первому входу блока 11 контроля.Кро- ме того, выход первого кварцевого генератора 1 подключен к первому информационному входу коммутатора 5.Вь ход второго кварцевого генератора 4 подключен к второму информационному коммутатора 5. Коммутатор 5 лослёдовательно связан с делителем

16частоты и формирователем 7 шкалы.

I

.Выходная шина формирователя 7 па-,

раллельно подключена к блоку 8 индикации и преобразователю 9 параллель- ного кода в последовательный. Выход преобразователя посредством линия связи связан с входами вторичных часов 10. Выходы блока 11 контроля параллельно подключены к входам блока

12световой сигнализации и собирательного элемента 13, а выход послед него связан с входом блока 14 звуковой сигнализации. Первый выход блока

11 контроля соединен с управляюпщм входом коммутатора 5. Выход блока 15

5

1

0

5

0

5

5

Q

о4

питания подключен к третьему входу блока 11 контроля и первому входу блока 18 развязки питания. Буферный аккумулятор 16 подключен к второму входу блока 11 контроля и второму входу блока 18 развязки питания.Третий вход блока 18 связан с аварийной батареей 17„ Первый выход блока 18 связан с входом первого стабилизатора 19, а второй выход - .с входом второго стабилизатора 20,, Выход стабилизатора 19 связан шиной питания с блоками 1 8, 9 и 10„ Вьгход стабилизатора 20 связан шиной питания с блоками 4, 5, б и 7.

Первый выход блока .18 развязки питания связан с шиной питания блока 11, а второй - с блоками 12-14.

Инвертирующий вход операционного усилителя 21 является первым входом блока 11 контроля, инвертирующие входы усилителей 22 и 23 объедине- йы и являются вторым входом блока 11, а инвертирующий вход усилителя 24 является третьим входом блока 11„ Неинвертирующие входы усилителей 21-24 подключаются к соответствзпощим источникам опорных напряжений..

Блок 12 световой снгнализ°ации может быть выполнен в виде набора светодиодов по числу входов„ Кроме того, допустимо управление светодио- дами осуществлять через триггеры- защелки. Блок 14 звуковой сигнализации может быть вьтолнен в виде головки динамического громкоговорителя, с генератором звуковой частоты.

Вторичные часы 10 могут быть выполнены аналогично известным.

Хронометрическая система работа- ет следующим образом

Импульсы, генерируемые первым ;кварцевым генератором 1 (фиг„1),па- .раллельно подаются на вход детекто- ра 2 и на первый информационный (сигнальный) вход коммутатора 5

Импульсы генератора 1, поступи на вход детектора 2, вьтрямляются :и далее вьтрямленное напряжение ге нератора поступает на сглаживающий фильтр Зо С выхода фильтра установленный уровень напряжения поступает на первый вход блока II контролЯо

Первый вход блока 11 контроля (фиго2) соответствует инвертирующему входу операционного усилителя 21„ На неинвертирующий вход уснпителя

51

21 постоянно подается опорное напряжение. Операционный усилитель 21 работает в режиме компаратора и при наличии напряжения на инвертирующем входе, если оно превышает опорное напряжение на неинвертирующем входе или равно ему, то на его выходе имеется нулевой сигнал о Этот нулевой сигнал с выхода усилителя 21 (перво- го вьгхода блока 1 1 ) поступает на управляющий вход коммутатора 5. При наличии нулевого сигнала на управляющем входе коммутатора 5 импульсы генератора 1 проходят через коммута- тор на вход делителя 6 частоты.

В случае остановки или отключения генератора 1 на вход детектора 2 перестают поступать импульсы и на выходе фильтра 3 пропадает напряже- ние, поступающее на инвертирующий вход усилителя 21 блока 11. На выходе усилителя 21 сформируется сигнал напряжения с уровнем логической единицы Этот сигнал с первого вы- хода блока 11 поступит на управляющий вход коммутатора 5, заблокирует выход генератора 1 и откроет прохождение импульсов с второго кварцевого генератора 4 на вход делителя 6 частоты.

Кварцевый генератор 1 является основным высокостабильным генератором с термокомпенсацией и стабильностью порядка 1x10 - 1x10 , Квар- цевый генератор 4, аварийно-резерв- ньй, не термокомпенсирован и обладает стабильностью порядка 1x10 ,

Однако эта стабильность достаточна для удержания в норме общей ста- бильности хронометрической системы и ее суточного хода на время устранения аварийной ситуации. При этом частота генераторов 1 и 4 на входе коммутатора 5 одинакова по величине

С выхода коммутатора 5 импульсы подаются на делитель 6 частоты. Делитель 6 делит входной сигнал до частоты , 1 Гц (секундные импульсы), которы поступают на формирователь 7 шкаль времени Формирователь 7 состоит из последовательно соединенных счетчиков для отсчета временных компонент (секунда, минута, час и т.д,)„ Состояние формирователя 7 индицируется цифровыми индикаторами 8.

Кроме того, информация о временных компонентах с вьгхода формирователя 7 поступает на преобразователь

106

9 параллельного кода в последовательный В преобразователе 9 параллельный код временных компонент под воздействием маркерных импульсов и пачек тактовых импульсов, поступающих с промежуточных выходов делителя частоты (не показаны), преобразуются в последовательный код„ С вьгхода преобразователя 9 последовательньй код времени по линии связи поступает на вход вторичных часов 10

Вторичные часы известными спосо- бами-,и средствами осуществляют обратное преобразование последовательного кода в параллельный и отображают принятую временную информадюо на своих индикаторах о

Питание хронометрической системы в основном режиме осуществляется от сетевого блока 15 питания.Необходимое постоянное напряжение поступает на первый вход блока 18 развязки питания, в котором через первый диод осуществляется питание блока 11 контроля и стабилизатора 19о Стабилизатор 19 обеспечивает энергопитание термокомпенсированного генератора 1, преобразователя 9, блока 8 индикации и вторичных часов 10..Питание тех же блоков осуществляется параллельно от буферного аккумулятора 16 через второй диод блока 18

Выход блока 15 питания дополнительно подключен к третьему входу блока 11 контроля (инвертирующему входу операционного усилителя 24), а выход буферного аккумулятора 16 дополнительно подключен к второму входу блока 11 контроля (инвертирующим входам операционных усилителей 22 и 23)„

Операционные усилители 22 - 24 функционируют аналогично усилителю 21 в режиме компараторных схем.

На неинвертирующие входы усилителей 22 - 24 подаются опорные напряжения, соответствующие номинальному значению напряжения буферной батареи, нижнему дoпycтимoмv пределу разряда батареи и номинальному значению выходного напряжения блока питания.

В случае отказа блока 15 питания, пропадания или снижения напряжения буферного аккумулятора 16, на соответствующих выходах блока 11 контроля появятся сигналы, информирующие

714

06аварийном состоянии основных ис- точников энергопитания

Первый, и второй диоды блока 18 являЕотся собирательными для выход- ного напряжения блока питания и буферного аккумулятора о Через третий диод эти напряжения подводятся к входу второго стабилизатора 20,

От стабилизатора 20 осуществляет- ся независимое питание наиболее важных функдиональных элементов хронометрической системы второго кварцевого генератора 4, коммутатора 5, делителя 6 частоты и формирователей

7шкалы временио

Стабилизатор 20, кроме того,может питаться от маломощной аварийной батареи 17 через четвертый диод блока 18,,

Для эффективной работы хрономет- рической системы и обеспечения независимости энергопитания жизненно важных частей системы условием ее нормальной работы является соблюдение неравенства выходных напряжений источников питания «i .и .При этом перепад разности питающих напряжений дрлжен быть не менее 1-2 Во

При выполнении этого условия и исправной работе блока 15 питания второй и четвертый диоды будут заперты и энергопотребление от аккумулятора 16 и батареи 17 будет исключено

В отказа блока 15 второй диод автоматически открывается и питание системы осуществляется от буферного аккумулятора 16, При этом вся система функционирует в полном составес В случае отказа буферного аккумулятора 16 открывается четвертый диод блока 1В и питанием обеспечивается только хранитель времени, Тое совокупность блоков 4-7, кото рые оказываются энергозависимыми и продолжают свое функционирование независимо от состояния основных источников питанияо

В случае возникновения отказов в основном кварцевом генераторе 1 или основных источниках питания на соответствующих выходах блока 11 контроля появляются сигналы аварийного состояния,

Эти сигналы отображаются на блок 12 световой сигнализации, указывая на конкретный ,вид аварии или сбоя, а также через собирательньй элемент

8

13 вводят в действие блок 14 звукоой сигнализации, оповещая соответствующую службу о выходе системы из установленного режима работы.

По сравнению с известными систеами предлагаемое техническое решение существенно повышает устойчивость хронометрической системы к сбоям в электроснабжении, что важно при их эксплуатации на промьппленных объектах и, особенно, на транспорте, в частности, на судах морского флота, где время является одним из основных навигационных параметров при исчислении пути и определении местоположения, а напряжение и частота энергопитания имеют значительные разбросы

Часто имеет место не только значительный перепад напряжения или частоты, но и полное обесточивание отдельных систем на некоторое время, что является недопустимым для автономных хранителей времени.

Питание от одной аварийной батареи нецелесообразно ввиду большого энергопотребления системы, которая может содержать несколько десятков и сотен вторичных часов. Кроме того, при высоких требованиях и долговременной стабильности хронометрической системы технической точности должен использоваться термостатированный кварцевый генератор, который для работы термостата требует значительного энергопотребления, как правило, недостаточного у аварийной батареи как по номиналу напряжения, так и по энергоемкости.

Формула изобретения

I, Хронометрическая система,содержащая первый кварцевый генератор, делитель частоты, формирователь шкалы времени, блок индикации, преобразователь параллельного кода в после- довательньй, вторичные часы, блок питания, аварийную батарею и первый стабилизатор, выход которого подключен к входам питания первого кварцевого генератора, преобразователя параллельного кода в последовательный, блока индикации и вторичных часов, выход делителя частоты связан с входом формирователя шкалы времени, выход которого шиной соединен с входами блока индикации и преобразователя параллельного кода в последовательный, а выход последнего подклю- чен к входам вторичных часов, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы системы путем повышения ее устойчивости к сбоям в электропитании, в нее введены второй кварцевый генератор, коммутатор, детектор, фильтр, блок контроля, блок световой сигнализации, собирательный элемент,блок звуковой сигнализации, буферный ак- ;Кзгмулятор, блок развязки питания и второй стабилизатор, выход которого подключен к входам питания второго кварцевого генератора, коммутатора, делителя частоты и Формирователя шкалы времени, входы первого и второго стабилизаторов связаны с соответствующими выходами блока развязки питания, первьй вход которого подключен к выходу блока питания и третьему . входу блока контроля, второй вход - к выходу буферного аккумулятора и второму входу блока контроля,третий вхрд - к выходу аварийной батареи, при этом выходы блока контроля свя- с соответствующими параллельными входами блока световой сигнализации и собирательного элемента, выход которого подключен к входу блока

звуковой сигнализации, управляющий вход коммутатора связан с первым выходом блока контроля, а сигнальные входы - с соответствующими выходами кварцевых генераторов, первый кварцевый генератор через последовательно соединенные выпрямитель и фильтр подключен к первому входу блока конт0 роля, а выход коммутатора связан с входами делителя частотыо

2 о Система по п„1, отличаю- щ а я с я тем, что блок контроля содержит п операционных усилителей,

5 где п - число контролируемых параметров, выходы усилителей являются выходами блока контроля, неинвертирующие входы подключены к источникам опорных напряжений, а инвертирующие входы являются сигнальными входами блокао

3. Система попо1, отличающая с я тем, что блок развязки питания содержит четыре диода,аноды первого, второго и четвертого анодов являются соответственно первым,вторым и третьим входами блока развязки, катоды первого, второго и анод 0 третьего диодов объединены и являются первым выходом, а объединенные катоды третьего и четвертого диодов вторым выходом блока развязкио

0

5

Изобретение касается электронных цифровых систем единого времени технической точности. Цель изобретения - повышение надежности работы системы. Хронометрическая система содержит первый 1 и второй 4 кварцевые генераторы, коммутатор 5, делитель частоты, формирователь шкалы времени, блок индикации, преобразователь параллельного кода в последовательный и вторичные часы. Новым в системе является применение второго энергонезависимого кварцевого генератора, блока контроля основного (первого) кварцевого генератора и трех иерархически связанных блоком развязки источников питания. 2 ил.