Устройство для определения мгновенного суточного хода механических часов Советский патент 1989 года по МПК G04D7/12 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения погрешности хода механических часов,

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства и расширение его функциональных возможностей за счет обеспечения измерения погрешности хода часов с любым стандартным периодом колебаний баланса.

На фиг.1 представлена схема устройства для определения мгновенного суточного хода механических часов; на фиг,2 - схема генератора опорной частоты; на фиг.3-5 - временные диаграммы, поясняюшде работу устройства для определения MrHOBejiHoro суточного хода механических часов.

Устройство для определения мгновенного суточного хода механических чйсов (фиг.1) содержит датчик 1 вре- менных-интервалов, формирователь 2 служебных импульсов, генератор 3 опорной частоты, коммутатор 4, делитель 5 с переменным коэффициентом деления, блок 6 определения погрешности, триггер 7 управления, переключатель 8 режима, ОЗУ 9, преобразователь 10 двоично-десятичного кода 11 цифровых индикаторов.

Выход датчика 1 временных интервалов подключен к первому входу формирователя 2 служебных импульсов, к второму входу которого подключен второй выход генератора 3 опорной частоты. Первый выход формирователя 2 служебных импульсов подключен к первому входу. ОЗУ 9, второй выход формирователя 2 служебньк импульсов соединен с входом генератора 3 опорной частоты, с вторым рходом делителя 5 с переменным коэффициентом деления, .с вторым входом блока 6 определения погрешности, с вторым входом триггера 7 управления, первый выход генератора 3 опорной частоты соединен с первьм входом коммутатора 4,третий выход генератора 3 опорной час- тоты соединен с третьим входом коммутатора 4, выход коммутатора 4 соединен с первым входом делителя 5 с переменным коэффициентом деления, третий вход которого соединен с выходом переключателя 8 режима. Выход делителя 5 с переменным коэффициентом деления соединен с первым входом блока 6 определения погрешно

:сти, первый выход которого соединен с первым входом триггера 7 управления. Первый выход триггера 7 управления соединен с вторым входом коммутатора 4. Второй выход блока 6 определения погрешности соединен с вторым входом ОЗУ 9, выход .которого соединен с первым входом преобразоJQ вателя 10 двоично-десятичного кода, выход преобразователя двоично-десятичного, кода соединен с входом блока 11 цифровых индикаторов. Второй выход триггера 7 соединен с вторым дом преобразователя 10 двоично-десятичного кода,

В устройстве для определения венного суточного хода механических часов (фиг.1) генератор 3 опор- 20 и°й частоты (фиг.2) содержит задающий генератор 12, .счетчик 13, буферный каскад 14, делитель 15, причем выход задающего генератора 12 служит

вторым выходом генератора 3 опорной частоты и подключен к первому входу счетчика 13, Выход счетчика 13 подключен к входу буферного каскада 14, выход которого подключен к первому входу делителя 1 и является первым

30 выходом генератор-. 3 опорной частоты. Выход делителя 15 является третьим выходом генератора 3 опорной частоты. Вход генератора 3-опорной частоты подключен к второму входу

25 счетчика 13 и второму входу делителя 15.

Устройство для определения мгновенного суточного хода механических часов работает следующем образом.

40 Для пояснения работы используют- ся диаграммы 16-27 фиг.З (

25

- Т

эта л

45

50

55

). На выходе датчика 1 временных интервалов формируются импульсы с периодом повторения, равным периоду колебаний баланса (кривая 19) исследуемых часов. Эти импульсы поступают на первый вход формирователя 2 служебных импульсов, где производится формирование двух служебных сигналов: Занесение и Сброс (кривые 20 и 21 соответственно) . Эти сигналы вырабатываются с помощью высокочастотных тактовых импульсов от генератора 3 опорной частоты (кривая 16), поступающих на второй вход формирователя 2 слу- жабных импульсов.

Сигналом Занесение производится переписывание в ОЗУ 9 (кривая

20, t t, ) содержимого счетчика блока 6 определения погрешности, поле чего производится начальная установка (сигналом Сброс, кривая 21) счетчика 13 и делителя 15 генератора 3 опорной частоты, блока 6 определения погрешности, делителя 5 с переменным коэффициентом деления, триггера 7 управления ((). Напряжение О с первого выхода триггера 7 управления (кривая 22, t t йд) поступает на второй вход коммутатора 4, перестраивая его так, что на его выход поступают импульсы с его третьего входа (кри98246

В данном устройстве для определения мгновенного суточного .хода механических часов емкость счетчика в блоке 6 определения погрешности выбрана равной 3600 единиц счета. При выборе общей структуры устройства выражение для N преобразовано следующим образом:

10

N

3600-23 + 3600,

15

с другой стороны

,

N

гап

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения погрешности хода часов в условиях производства и ремонтных мастерских. Целью является повышение быстродействия устройства и расширение его функциональных возможностей за счет обеспечения измерения погрешности хода часов с любым стандартным периодом колебаний баланса. Устройство содержит датчик 1 временных интервалов, формирователь 2 служебных импульсов, генератор 3 опорной частоты, коммутатор 4, делитель 5 с переменным коэффициентом деления, блок 6 определения погрешности, триггер 7 управления, переключатель 8 режима, оперативное запоминающее устройство /ОЗУ/ 9, преобразователь 10 двоично-десятичного кода, блок 11 цифровых индикаторов. Введение формирователя 2 служебных импульсов, делителя 5 с переменным коэффициентом деления, триггера 7 управления, переключателя 8 режимов и ОЗУ 9, изменение связей устройства позволит измерять мгновенный суточный ход часов с любым стандартным периодом колебаний баланса, сократив при этом в 3,5 раза время каждого измерения. 5 ил.

вая 18, tp, t «:

t). Эти импульсы через делитель 5 с переменным коэффициентом деления поступают на первый вход блока 6 определения по- грешности. Делитель 5 с переменным коэффициентом деления предназначен лишь для обеспечения работы устройства для определения суточного хода механических часов с различными .периодами колебаний баланса. Поэтому для упрощения рассмотрения работ устройства можно временно принять коэффициент деления делителя 5 с переменным коэффициентом деления,ра ным единице. Тогда можно считать,чт

импульсы с выхода коммутатора 4 поступают непосредственно на первый вход блока 6 определения погрешно

сти (кривая 18, t tд).

Для определения хода часов с точностью ± 1 с/сут необходимо измерять период колебаний баланса с точностью 1/N, где N - количество секунд в сутках, т.е. N 60- 60-2А 3600 к X 24 86400.

Следовательно, необходимо иметь счетчик емкостью 86400 единиц счета, выбрать частоту его заполнения (др) .так, при эталонном периоде колебаний баланса (Тgg T-,g за время, равное Т этот счетчик полностью заполнился. Из выражения для N видно, что этот счетчик можно построить составным

СчбО + СчбО + Сч24.

Если принять, что максимальная, определяемая устройством погрешность хода часов равна 3600 с/сут, то общую структуру счетчика можно представить в виде

СчЗбОО + Сч24.

где.

Т здп

зсщ

20 25 30

гап

3600-231,р +

откуда Tgg NT -ь 3600 Т.„ .

Из этого выражения видно, что есть возможность разделить цикл работы устройства на два этапа, причем в первом этапе заполнять счетчик (емкостью 3600 единиц счета) импульсами, период повторения которьгх в 23 раза больше, чем период выбранной для данного периода колебаний баланса частоты заполнения (Т 23 Тлдп), а во втором этапе за35

40

гаг

полнять счетчик импульсами с периодом следования выбранной частоты (Т Т,д„). Второй этап работы устройства назовем измерительным интервалом. Для определения момента начала измерительного интервала используется момент переполнения счетчика (емкостью 3600) блока 6 определения погрешности при заполнении его импульсами с периодом Т.. В этот момент на первом выходе блока 6 определения погрешности возникает сиг- 5 дад поступающий на первый вход

триггера 7 з Равления, переводя его в состояние 1 (кривая 22, t tд). Напряжение 1 с первого выхода триггера 7 управления поступает на второй вход коммутатора 4, перестраивая его так, что .на его выход поступают импульсы с его первого входа (кривая 18, t д . t 10) .

Таким образом, с выхода коммутатора 4 на первый вход делителя 5 с переменным коэффициентом деления в первый период работы устройства (t «i t) поступают импульсы, .фор50

55

мируемые на выходе делителя 15 генертора 3 опорной частоты, а во второй период (t ) импульсы с входа делителя 15 генератора 3 опорной частоты. Коэффициент деления делителя 15 генератора 3 опорной частоты равен 23.

На фиг.3-5 (кривая 18) представлен сигнал на выходе коммутатора 4. Для наглядности на вр еменных диаграммах показана работа четырех младших разрядов счетчика блока 6 определения погрешности (кривые 23, 24, 25, 26 соответственно) и триггера переполнения (кривая 27), определя- няцего знак результата измерения.

Импульсом Занесение (кривая 20 t t,) состояние счетчика, блока 6 определения погрешности и триггера переполнения переносится в ОЗУ 9. Это.т код с выхода ОЗУ 9 поступает наг преобразователь 10 двоично-десятичного кода, с выхода которого информация о величине и знаке погрешности хода часов поступает на вход блока 11 цифровых индикаторов. Оператор пр очитывает нулевое значение погрешности хода часов.

На фиг.4 приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства для определения мгновенного суточного хода механических часов для случая, когда часы спешат (ТБС,А T,,«ft), а на фиг.5 - для случая, когда часы отстают ( ) Первый этап работы (t t д) устройства в этом случае ничем не отличается от работы устройства для случая Т ес(( этал

В момедт t tp происходит обнуление счетчика блока 6 определения погрешности (кривые 23-26) и установка в 1 триггера переполнения

(кривая 27) .

За время от t tд до t t-j происходит заполнение счетчика блока 6 определения погрешности. Для случая Трдд 1 Т ,д( момент Т наступает до заполнения счетчика 6 определения погрешности и изменения состояния триггера переполнения (фиг.4, кривые 20, 23-27, t t.,). Импульсом Занесение (кривая 20, t tj) состояние счетчика блока 6 определения погрешности и триггера переполнения переносится в ОЗУ 9. Значение погрешности хода часов заносится в обратном коде. Для случая

5

0

5

0

5

0

5

0

Tgg (л счетчик блока 6 определения погрешности успевает полно- i стью заполниться и обнулиться (кривые 23-26, t ), триггер переполнения также устанавливается в состояние О (кривая 27, t ). До момента t t-j счетчик блока 6 определения погрешности продолжает считать импульсы, приходящие на вход блока 6 определения погрешности. В момент поступления второго импульса баланса часов формируется импульс Занесение (t t), которым состояние счетчика блока 6 определения погрешности переносится в ОЗУ 9. Так как к этому моменту (t ti.j) триггер переполнения находится в состоянии О, то ОЗУ 9 в знаковый разряд заносится О, значение погрешности хода часов заносится в прямом коде..

С выхода ОЗУ 9 код погрешности хода часов поступает на дешифратор 10, с выхода которого информация . о величине и знаке погрешности поступает на вход блока 11 цифровых индикаторов. Оператор прочитывае значение погршености (с/сут) со знаком -. г, .

Момент времени t является началом нового цикла работы устройства.

Для упрощения работы устройства для определения мгновенного суточного хода механических часов рассматривалась в предположении, что коэффициент деления делителя 5 с переменным коэффициентом деления равнялся единице. При реальной работе устройства этот коэффициент отличен от единицы, причем он равен конкретной величине для каждого значения , используемого часового механизма.

В основе построения делителя 5 с переменным коэффициентом деления лежит микросхема К155ИЕ8, алгоритм работы которой описывается выражением

f M fM вых 64

где М F 2 + Е 2 + D 2 +

55

+ С 2 + В 2 +

A2

Символы А, В, С, D, Е, F - условное обозначение входов управления работой микросхем, на которые поступают сигналы управления О либо 1.

Задача сводится к расчету величины М для каждого значения стандартного периода, колебаний баланса часов и определению значения частоты задающего генератора 12 генератора 3 опорной частоты, при котором N 6060-24 86400.

Результаты расчетов показьшают, что частота задающего генератора 12 должны быть 1228800 Гц, тогда частота импульсов на первом выходе генератора 3 опорной частоты равна 307200 Гц.

Для стандартных значений периодов колебаний балансов 0,2; 0,33; 0,36; 0,4; 0,5; 0,6 с коэффициенты М должны быть 90; 54; 50; 45; 36; 30 соответственно.

Формула изобретения

Устройство для определения мгновенного суточного хода механических часов, содержащее датчик временных интервалов, коммутатор, блок определения погрешности, генератор опор- цой частоты, преобразователь двоично-десятичного кода и блок цифровых индикаторов, причем первый выход ген ератора опорной частоты соединен с первым входом коммутатора, а выход преобразователя двоично-десятичного кода - с входом блока цифровых индикаторов, от личаю- щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения

функциональных возможностей за счет обеспечения измерения погрешности хода часов с любым стандартным периодом колебания баланса, в него введены формирователь служебных импульсов, .переключатель режима, делитель с переменным коэффициентом деления, триггер управления, операQ тивное запоминающее устройство, при этом выход датчика временных интервалов соединен с первым входом формирователя служебных импульсов, первый выход Которого подключен к

5 |Перво-му входу оперативного запоми- (нающего устройства, вьпсод коммутатора соединен с первым входом делителя , выход которого подключен к первому входу блока определения погреш0 ности, первый выход блока определения погрешности соединен с первым входом триггера, первый выход которого подключен к второму входу коммутатора, второй выход генератора

5 опорной частоты соединен с вторым входом формирователя служебных импульсов, второй выход которого подключен к входу генератора опорной частоты и к вторым входам делителя,

0 блока определения погрешности и триггера, второй выход которого соединен с вторым входом преобразователя двоично-десятичного кода, второй выход блока определения погрешности соединен с вторым входом оперативного

запоминаюв(его устройства, выход которого подключен к первому входу преобразователя двоично-десятичного кода, третий выход генератора опорной частоты соединен-С третьим входом коммутатора, а выход переключателя режима - с третьим входом делителя.

0

л2

4- J «0 «-J- j4J4J-«04- - j40 « с

A

40- ,«j- j- -j - -«-a- - - - J

t «o

51 §

w

Э

s

« M fo If «o t

;;:; ГЧ СЧ CM CM