Цифровая хронометрическая система Советский патент 1990 года по МПК G04G13/00 

Изрбретение относится к системам единого времени и может быть исполь зовано на объектах, использующих точную временную информациюо

Целью изобретения является повышение точности формирования интервалов времени

На фиго представлена структурная схема системы; на - схема формирователя адреса и пачек импульсов

Система (фиг,1) состоит из первичных часов 1, содержаищх последователь но соединенные генератор 2, делитель 3 частоты, пересчетную схему 4, коммутатор 5 и преобразователь 6 кодас В систему входят также формирователь 7 переднего фронта, формирователь 8 адреса и пачек импульсов и канал 9 связи с подключенными к нему вторичными часами 10 и вторичным измерителем 11 интервалов времени, содержащим последовательно соединенные блок

12 выделения тактовых импульсов счетчик 3 допустимой погрекности, счетчик 14 времени и индикатор 15, а также схеьгу 16 выделения огибающейj входную шину 1 7 и две управляюгдие шины 18 и 19,

Выход делителя 3 частоты подключен к входу формирователя 8 адреса и пачек импульсов, соединенного своим выходом с адресным входом коммутатора 5, Выход блока 12 выделения так- ,товых импульсов подключен к входу схемы 16 выделения огибакяцей, выход которой соединен с вторым входом счетчика 13 допустимой погрешности, подключенного своим управляющим входом к первой управляющей иине 18гВто- рая управляющая шина 19 соединена с входом сброса счетчика 14 времени, а входная Инна I7 подключена к каналу 9 связио

О

ф

ю

Формирователь 8 адреса и пачек ипульсов (см,фиго2) .содержит последовательно соединенные счетчик 20 пузы 20, счетчик 21 числа импульсов пачке, счетчик 22 пачек, схему И 23 одновибратор 24 Счетные входы счетчиков 20 и 21 объединез-ты между собо и являются входом формирователя Sj которьй соединен с выходом делител:ся Зо Выход счетчика 20 соединен со свим входом разрешения счета, и инверсным входом разрешения счетчика 21с, Выход одновибратора 24 соединен как со счетным входом счетчика 22 пачек так и с первым входом сброса счетчика 20, второй вход которого и входа сброса счетчиков 21 и 22 объединены между собой и являются входом формирователя 8, который соединен с выходом формирователя 7 переднего фронт соединенного также с входом сброса

делителя 3 а вход форми.рователя 7 соединен с входом.первичных часовоИн : формационные выхода счетчиков 21 и 22 являются выходом формирователя 8,. соединенного с адресным входом комму татора 5, на информационных входак: ; которого присутствуют постоянные ко- ды адреса пачки и изменяющиеся коды временной информации с выхода пере- : счетной схемы 4 (фиг) Вход схемы : 16 выделения огибсющей измерителя 1 : интервалов соединен с выходом блока ; 12 вьщеления тактовых импульсов,, а : выход схемы 16 соединен с входом сбро са счетхщка 13 допустимой погрешнее-, ти, второй вход которого явлйется шиной 18 управления изрдерителя 11 интервалов времени. Его вторая шина 19 управления соединена с входом сброса счетчика 14 временно Входная шина; 17 соединена с каналом 9 связи . Цифровая хронометрическая систе- : ма работает следукщим образомо

Входной сигнал стабильной частоты 0,5 Гц поступает на вход первичных ; часов (ПЧ) и вход форшфователя 7 на выходе которого форгдаруется корот--- .кий импульсо Этот импульс обнуляет счетчики формирователя 8 и делителя 3. Счетный сигнал на выходе делителя 3 имеет также как и входной сигнал частоту, равную 0,5 Гц, и по заднему фронту происходит отсчет времени пересчетной схемой 4 о Так как делитель 3 обнуляется импульсами,сов- падаюЕ(ими с передним фронтом входного сигнала стабильной частотыj то период

между задними фронтами счетных импульсов делителя будет также стабилен.Тем са1чым достигается отсчет времени с точностью, зависящей от стабильности

10

is

0

5

входного сигнала

По сигналу с выхода делителя 3 частоты в пересчетной схеме 4 происходит счет следукйдих -временных функций: текущего времени в секундах, минутах и часах, времени непрерывной работы в часах и сутках, календарных данных в сутках, месяцах и годахо Все значения времени от единиц секунд до; десятков лет считаются в 2-10 коде (для универсальности 4-разрядном) и каждая временная функция представляет собой параллельный 24-разрядный код, который подается- на информационные входы ком1 7татора 5 о Перед кодом каждой временной функции на информационных входах KOMMjfTaTOpa задается фиксирозашгый 8-разрядный код адресав-- Сигнал промежутохщой частоты равной 40 кГц (Т 25 мкс), с выхода делителя 3 (тактовые импульсы) поступает на счетный вход счетчиков форми - рователя 8, установленных в нулевое состояние сигналом с выхода формиро-; вателя 7о Нулевой код с выходов счетчиков 21 и 22 поступает на адресный j вход коммутатора 5 и подключает к его выходу первый разряд кода адреса первой временной функции текущего времени Нулевой уровень сигнала с выхода счетчика 20 через схему И 23 поступав ет на вход преобразователя 6 и запрещает формирование им токовой части биполярного кодаа После импульсов (пауза 8Т)j поступивших на счетный вход счетчика 20, на его выходе появляется высокий уровень сигнала который запрещает реагировать на по- : следующие тактовые .импульсы счетчи-, 5 ка 20, разрешает - счетчику 21, а также разрешает прохождение тактовых импульсов через схему И 23 на преобразователь 6 кода

По одному тактовому импульсу преобразователем б формируется один разряд биполярного кода, который состоит из двух частей, бестоковой, совпадающей с низким уровнем тактового импульса и токовой положительной .(логическая 1) или отрицательной (логической О) в зависимости от уровня сигнала с выхода коммутатора 5 S совпадак щей с высоким уровнем тактового импульса,32 тактовых импульса

0

0

.меняют состояние 5-разрядного счетчика 21, Тоео изменяется код на адресных входах коммутатора и на его йыходе последовательно появляются сигналы 8-и разрядов адреса и 24-х разрядов кода текущего времени, которые присутствуют на информационных входах коммутатора 5, Эти сигналы преобразуются в блоке 6 в последовательный биполярный 32-разрядный код текущего времени (ТВ)После 32-го тактового импульса счетчик 21 устанавливается в нулевое состояние, причем по заднему фронту сигнала с выхода 5-го разряда этого счетчика- запускается одновибратор 24 Сигнал с выхода одновибратора устанавливает счетчик 23 в первое состояние и обнуляет счетчик 20„

Далее сигналом с выхода счетчика 20 формируется пауза длительностью 8т, а затем коммутация блоком 5 сигналов следующего 32-разрядного кода и преобразование их блоком 6 в последовательный биполярный 32-разрядный код времени непрерывной работы (ВНР) При установке счетчика 22 во второе состояние первичными часами формируется код календарных данных (КД),При установке счетчика 22 в третье состояние на адресных входах коммутатора 5 присутствуют коды, для которых отсутствуют информационные входы, и на выходе коммутатора будет нулевой уровень сигналао При этом преобразователь 6 формирует последовательный биполярный коде логическими нулями во всех 32-х разрядах (нулевой код), Следующим состоянием счетчика 22 будет нуле- вое,и первичными часами вновь вырабатывается код ТВ Таким образом, ПЧ последовательно передают в канал связи 32-разрядные биполярные коды ТВ, ВНР КД и нулевой с паузами между ними длительностью 8То При частоте тактовых импульсов, равной точно 40 кГц за период между двумя импульсами с выхода блока 7 сформируется ровно 500 таких кодов, после чего начнется формирование паузы перед кодом ТВо

Если, например, стабильность частоты генератора 2 равна минус , то период тактового импульса будат больше на мкс и за время ьшжду двумя импульсами с выхода блока 7, равное 500 мс, сформируется 499 целых кодов и 30 разрядов пятисотого нулевого кода После этого счетчики

1606962

20 - 22 обнуляются импульсом с выхода блока 7 и начнет формироваться пауза перед кодом ТВ

Если стабильность частоты генератора 2 равна + 10, то за время 500 мс будет сформировано 500 кодов и начало паузы длительностью 2Т, Затем импульсом с выхода блока 7 обнуляются счетчики блока 8 и вновь формируется пауза длительностью 8Т (общая длительность паузы ЮТ) и код ТВ

Информация с пересчетной .cxeNbi 4 меняется также в зависимости от нестабильности генератора 2 либо в момент передачи двух последних разрядов 500-го нулевого кода (обнуление делителя 3 ш-шульсом -с формирователя 7), либо в момент начала паузы перед кодом ТВ В обоих случаях время между моментом окончания передачи измененной информации и моментом дейст

вительного ее измененияр совпадакшщм

с передним фронтом входного стабильного сигнала (импульсом с выхода блока 7),, постоянно и равно I мс для кода ТВ, 2 мс для ВНР и 3 мс для кода КЦо В остальное времл между импульсаки с выхода- формирователя 7 в кодах повторяется та, же информация;, - Таким образом, синхронизация работы делитйля 3 и формирователя 8 импульсами j совпадающими с передним фрон-

том стабильного входного сигнала при- водит к тому, что ошибка, вызванная нестабильностью частоты генератора 2, не накапливается с течением времени и первичные часы вырабатывают и передают временную информацию с точностью, определяемой нестабильностью частоты входного сигнала

Для установки времени после включения первичньгх часов нужно предварительно установить все значения времени, кроме секундо Секунды у танав- ливаются по сигналам точного времени, передаваемым, например, по радиооПос ле первого сигнала подается сигнал на обкуление счетчиков секунд Этот сигнал снимается по шестому сигналу совпадающему с началом часа ч передним фронтом входного сигнала, стаб.нль- ной частоты, вьщеляемого также из сигналов точного времени и частоты Так как фронт счетного сигнала с выхода дапител. 3, по которому производился секунд схемой 4, соз- падает с передним фронтом входного

сигнала стабильной частоты, то перв после обнуления счетчика секунд измнение информации в счетчике текущег времени произойдет овно через 1 с (через два импульса с делителя 3)поле шестого сигнала точного времени совпадающего с началом часа

Информация о време1ш, передаваем первичныгш часами по каналу 9 связи а виде последовательных биполярных кодов (, может быть воспринята часами 10, установленными на прием той или иной временной функциио Вторич1а1е часы анализируют адресную часть все биполяршзш 32-разряднык кодов и при Совпадении ее с установленной вос Принимают информационную часть этог кода для пО Оледующей обработкис

Последовательшзш биполярные 32-р рядные коды,. присутствующие в канап

связи,; используются THJCsce измерителем 1 интервалов времени для получе ш-ш стабильных счетных импульсов на дпител1ьных промежутках времени Ш:ок 1.2 вьщеления тактовых имаульсов измерителя 1 1 преобразует пос.аедователь- ные биполярные . коды в пачки из 32-х однополярн лх импульсов, аналогичные пачкам на выходе схемы И 23;формирователя 8 первичных часов о По переднему/ фронту первого импульса срабатЕлвает схема 16 выделения огибающей, на выходе которой появляется низкий уровень сигнала и держится до тех пор пока промелкуток мелдзу двумя соседними тактовыми им- .пульсами не больше 25 иксо Этот сигнал разрешает, работу счетчика Oj и если на шине 18 управления присутствует разрешающий уровень сигналаа то счетчик начинает считать тал ;товые импульсно Этот счетчик выполнен аналогично счетчику 20 форгдароватапя ПЧ и работает следующим образомо

При надичии низких (разрешающих) уровней сигналов на входах сброса и на управляющем входе счетчик Р1змег:яет состояние на своих выходах по зад,не- M;f фронту тактовых имп /льсов приходящих на зго тактовый вход По задне- №/ фронту восьмого импульса вырабаты;- в.ается высокий уровень сигнала на выходе счетчика и запирает счетчик по входу управленияо По переднему фронту этого сигнала производится отсчет в)емени счетч.иком 14, который пред:ва - рительно уста швлен в нулевое состояние высоким уровнем управляющего с.иг

o

нала по второщг входу управления измерителя интервалов,, и информация из счетчика 4 выводится на индикатор 15о Счетчик 13 обнуляется (устанавливается в исходное состояние) сигналом с выхода блока 16о Таким образом , период счетного сигнала цдя счетчика 14 равен периоду между зад- 1чими фронтами восьмых тактовых импульсов двух соседних пачек с выхода блока 12 о

Количество счетных сигналов за время 500 мс равно 500 Выбор восьмо го тактового и iпyльca позволяет применять в системе генератор 2 с величиной нестабильности до 8 О.5,прн этом точностные характеристики сис- т eivibi сохр аняют ся с

0

5

5

0

При вепичине нестабильности генератора 2,, не npeBbuJJamiLieJi {8-10 ,, за время 500 мс будет сформировано 500 целых кодов3 пауза длительностью 8Т и не более 8 разрядов следующего кода ТВо Затем снова формируется пауза длительностью 8Т и код ТБ .При этом в измерителе 1 I ЛР-ГШНИЙ 50 f ; млуяьс за период 500 мс входного стабильного сигна.ла не вырабатывается а во вторичных часах не начинается прием информационной части кода ТВо Только при дальнейшем ухудшении нестабиль- ности ПЧ сформирзшт a tpecн yю и несколько разрядов информациокной части кода ТВ, а вторичьше часьЕ ле.чнут прием информационной части кода текущего време.;1и, который оборвется в мо- jvieHT синхронизации первичн.ых часов .импульсом с фop иpoвaтeля 7 Тоео в этот момент во вторичных часах будут сбои информации о теку|цем .врекенио

Таким образом,, за стабильрый интервал времвгш 500 мс .формируется постоянное число счетных импульссв для счетчика 14 интервалов времени. тем самым обеспечивается точность отсчета интервагсов времени;, зависяш.ая от стабильност.и входного сигналасИн- струментал-ьная иогрепшость. при обычной нестабильности .малогабаритных генераторов + 10 будет равна 50 мксо

В общем -глучае молсно выбрать в качестве счетного сигнала не восьмой а любой другой импульс пачки с учетом характерного дпя 1 енератора 2 уходя, частоты о

Формула изобретени Цифровая хронометрическая систем содержащая первичные часы, включающ последовательно соединенные генера- Topj делитель частоты, пересчетную схему, коммутатор и преобразователь кода,, формирователь адреса и пачек импульсов, одним входом соединенный с другим выходом делителя частоты, - вводом с управлякяцим входом коммутатора, преобразователь кода, связанный выходом с выходом первич- ;НЫх часов, соединенных через канал связи с вторичными часами, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности формирования временной информации, первичные часы выполнены в вцде синхронизированных вторичных часов первого уровня, в которые введен формирователь переднего фронта, входом соединенный с сигнала времени стабильной

10

частоты системы, при этом выход фор- мирователя переднего фронта подключен к другому входу делителя часто- 5 ты и второму входу формирователя адреса и пачек импульсов, другой выход которого соединен с другим входом преобразователя кода, при зтом в систему введен вторичный измеритель ин- 0 тервалов времени второго уровня, выполненный в виде последовательно I соединенных блока выделения тактов импульсов, счетчика допустимой погрешности, счетчика времени и индикато- 5 pa, а также схемл вьщеления огибаю- :щей, включенной мезкду выходом блока выделения тактовых-импульсов и входом установки в О счетчика допустимой погрешности, управляющий вход кото- 0 Рого соединен с первой управляющей шиной, вторая управлякщая шина подключена к входу сброса счетчика времени

, а входная шина - к каналу связи.

Фш.2

Изобретение относится к системам единого времени и может быть применено на объектах, использующих точную временную информацию. Целью изобретения является повышение точности формирования временной информации хронометрической системой за счет введения в первичные часы формирователя переднего фронта, на вход которого подается унитарный сигнал времени стабильной частоты, а сигналом с его выхода синхронизируется счет и передача информации вторичным часам, кроме того, синхронизация передачи информации позволяет дополнительно ввести в систему измеритель интервалов времени для отсчета промежутков времени с точностью, соответствующей стабильности входного унитарного сигнала. 2 ил.