Устройство для измерения суточного хода часов Советский патент 1990 года по МПК G04D7/12 

Фиг.1

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения погрешности хода часов

Цель изобретения - повьш але метрлогической точности измерений,

На фиг, 1 представлена структурна схема предлагаемого устройства на фиг .2-4 - примеры вьтолнення схем со- . ответственно счетчика временных инте валов, блока определения погрешности и блока коррекции; на фиг. 5-7 - временные диаграммы, поясняющие работу ус гройства.

Устройство (фиг, 1) содержит посл довательно включенные датчик I временных интервалов., счетчик 2 временных интервалов, блок 3 определения погрешности, преобразоват еяь 4 двоично-десятичного кода и блок 5 цифровых иццикаторов, а также коммутатор 6, связанный первым и вторым.входами с вторым и третьим выхода ш счетчика 2 временных интервалов, третьим вхо- дом - с выходом генератора 7 опорной частоты и с четвертым входом блока 8 .коррекции, подключенного первым, вторым и третьим входами соответственно к пятому, шестому и седьмому йыходам счетчика 2 временных интервалов, а первым и вторым выходами - к пятому и шестому входам блока 3 определения n dгрешности, четвертый вход которого связан с четвертым зыходом счетчика 2 временных интервалов.

Первьй выход блока 3 определения погрешности, а также его второй и третий входы соединены соответственно с четвертым входом и с первым и вторым выходами коммутатора 6, тре- тий, четвертый и пятый выхода которого подключены соответственно ко второму и третьему входам преобразователя 4 двоично-десятичного кода и входу генератора 7 опорной частоты.

Счетчик 2 временных интервалов (фиг. 2) содержит.три последовательно включенных D-триггера 9, 10 и II, дешифратор 12, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 и инвр.ртор 14, причем счетный вход первого D-триггера 9, являющийся входом счетчика 2 временных интервалов, соединен с третьим информационным входом (ЕЗ) дешифратора 12, первьй и второй информационные входы которого (Е1 и Е2) подключены к общей шине, а к первому, второму и третьему управляющим входам которого подсоединены выходы соответственно первого

п

5 0 5 о

Q

5

0

9, второго 10 и третьего 11 D-тритге- р о в, являющиеся также-сед ьмлм, шестым и четвертым выходайи счётчика 2 временных интервалов, первым, вторым, третьим и пятым выходами к оторого яв - ляются соответственно выход инвертора 14, третий первый и второй выходы дешифратора 12, вторым и пятым выходами подсоединенного к входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, а восьмлм выходом связанного с R-входами всех D- триггеров 9-11, инверсш 1й выход каждого из которых связан с D-входом дан- ного триггера и с С-входом последующего триггера.

Блок 3 определения погрешности (фиг. З) содержит последовательно включенные блок 15 элементов ИСКЛЮЧА- КЙДЕЕ ИЛИ, сумматор 16, мультиплексор 17, реверсивньй счетчик 18 и преобра- з эватель 19.

X Первым, вторым и третьим входами блока 3 определения погрешности являются соответственно С-вход, вход - и вход +1 реверсивного счетчика 18, обратный выход переполнения которого является первым выходом блока 3 определения погрешности, четвертый вход которого связан с S-входом мультиплексора 17, а пятый вход - с первыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ блока 15, объединенные вторые входы этих элементов, а также Р -вход сумматора 1 6.подключены к шестому входу блока 3 определения погрешности, вторым выходом которого является шина, образованная выходами (Х1-Х6) преобразователя 19. Выходы разрядов ре- версивного счетчика 18 связаны также с первой группой информационных входов (А1-А4) сумматора 16, к второй группе информационных входов которо- го (В1-В4} подключены выходы злемен- . тов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ блока 15..Первая группа (11) входов мультиплексора 17 связана с ши1{ой начальной установки (на фиг. 3 не обозначена).

Блок 8 коррекции (фиг. 4) с одержит переключатель 20, подключенный выходом через инвертор 2 к С-входу реверсивного счетчика 22, элемент ИС- КЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 23, подключенный выходом через инвертор 24 к U/D-входу реверсивного счетчика 22, выходы разрядов которого объединены в шину Код коррекции, являющуюся первым выходом блока 8 коррекции. ТС-шлход счетчика 22 подключен к З-входу RS-трнгге 1613998

a 25 (триггера знака). R-вход котороо связан с А- и С-входами переключаеля 20 и с первым входом блока 8 оррекции. Инверсный и прямой выходы риггера 25 подключены соответствено к второму выходу блока 8 коррекции второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ЛИ 23, первый вход которого, а таке РЁ-вход реверсивного счетчика 22 и -зход переключателя 20 являются соответственно третьим, вторым и четвертым входами блока 8 коррекции. Информационные входы (DO-D3) и СЕР- и ЖГ-входы счетчика 22 подключены к

общей шине.

Устройство работает следующим образом.

Акустические сигналы контролируемых часов Гтик-так), преобразованные датчиком 1 временных интервалов в электрические импульсы Сфиг.5а, поступают на вход счетчика 2 временных интервалов, который г.меет модуль счета, равный семи (работа счетчика поясшется на фиг. 5 б, в, г). Каждые семь последовательных импульсов, пос тупеющих на вход счетчика 2 временных интервалов, составляют цикл работы ус тройства, 3 котором может быть выделен любой из семи входных импульсов (г. 5 д, е, ж, з). Первый из семи импульсов является импульсом начальной установки, второй и седьмой импульсы определяют строб измерительного интервала, четвертый момент занесения кода коррекции.

При работе устройства могут быть следующие ситуации: исследуемые часы идут точно и измеренный интервал равен эталонному временному интервалу

() лешат (Т

J- Эг -чт --- iiT T-) отстают, при этом 1изм Т. Кроме того, в каждой из пере- чи енных ситуаций могут быть случаи, когда четный и нечетный полупе- ,иоды равны ( «е.ег). .й полупериод больше нечетного U чет - 7 ) четный полупериод меньше не- (-иечетЬ.

четного i( нечет

ко 5 ч ,п п ° т ,5 х 20 25 30 ,

.п ,с с«

Пусть Ти, и ; цет - не.ет1Фиг-бЬ Первьй импульс (фиг. 6и) с пятого выхода счетчика 2 временных интервалов поступает на первый вход блока 8 коррекции и устанавливает в исходное состояние реверсивный счетчик 22 и триггер 25, причем установка счетчика 22 осуществляется в режиме параллель

кого занесения низким уровнем на его РЁ-входе (фиг. 6в) в момент прихода первого импульса положительной поляр- ности на его С-вход (фиг. 6г). В счет чик заносится состояние его D-входов, которое сохраняется до начапа измерительного интервала, когда на четвертый вход блока 8 коррекции начинают поступать счетные импульсы от генера- тора 7 опорной частоты. На U/D-входе счетчика 22 при зтом высокий потенциал (фиг. 6г) и счетчик работает в режиме прямого счета до ьюмента при- хода третьего импульса с датчика временных интервалов (фиг. 6 а, гь Временные интервалы меаду вторым и третьим и между третьим и четвертым импульсами определяют длительность четного и нечетного полупериода колебаний баланса контролируем часов. В рассматриваемом случае эти полупериоды равны и, следовательно, количество счетных импульсов, поступив- 5 ших в счетчик 22 за С (прямой счет), равно количеству импульсов, поступивших в него эа (обрат- ный счет), поэтому в момент прихода четвертого импульса счетчик 22 ока- 0 жется в исходном состоянии. Код коррекции в данном случае нулевой. Этот код с выходов разрядов счетчика 22 поступает на первый выход блока В коррекции, а затем на блок 3 опреде- , пения погрешности, работа которого поясняется временными диаграммами

на фиг. 5.

На первый вход блока 3 определе ния погрешности поступает сигнал .п (фиг. 5и) представляющий собой сум- му первого и четвертого импульсов датчика 1, и первым импульсом в реверсивный счетчик 18 заносится двоичный код начальной -установки с выходов ,с мультиплексора 17, на S-входе кото- го в этот момент низкий потенциал, и на его выход передпется состояние его первой группы II-входов. Код начальной установки соответствует чис- с« лу секунд в сутках (86400) и в двоич- ° ном кХГравен числу .0101000)1000000.

На фиг. 3 приведена схема четырех мпадаих разрядов блока 3 определения погрешности. Каскадирование злемен , тов этого блока (счетчиков 18, сумматоров 16 и преобразователен 19; до нужного числа разрядов (16) осуществляется по известным пратшам цифровой схемотехники, при этом пер. в момент начала измерительного интервала на второй вход блока 3 определения погрешности начинают посту- пать счетные импульсь с первого вы- тода коммутатора 6 (фиг. Зл, начальная установка которого производится в момент прихода второго импульса датчика 1. Частота счетных импульсов I выбрана такой, чтобы за время эталон- I ного интервала, равного 1 с, поступи- i ло 86400 импульсов (f 86400 Гц). Тогда каждый импульс соответствует в пересчете на точность суточного хода 1 с/сут. Счетными импульсами, посту- пающими на второй- вход блока 3 определения погрешности (на вход -1 ре- I версивного счетчика 18), производится I вычитание содержимого этого счетчика, который в момент оконч я измбри- тельного интервала оказывается в нулевом состоянии.

В сумматоре J6 производится сложа- ние (вычитание) текущего кода состоя- ния счетчика 18 с кодом коррекции, поступающим с блока. 8 коррекции на В-входы сумматора 16. Режим работы сумматора - сложение шти вычитание - определяется сигналом на его Р -входе (знак кода коррекций), поступающим от триггера 25 блока 8 коррекции. В момент прихода четвертого импульса датчика 1 на S-входе мультиплексора 17 высо1 ий потенциал (фиг. 5г), что обеспечивает подключение выходов сумматора 16 через мультиплексор к информационным входам реверсивного

счетчи1 а 18, этим же четвертым импулсом (фиг. 5и) 8 счетчик 18 заносится содержимое сумматора 16, равное сумме (разности) текущего состояния счечика 18 и нулевого, при t,,, кода коррекции. В этом случае по четвертому импульсу состояние счетчика J8 не изме11яется (в счетчик записывается код его же состояния) и далее он продолжает работу в режиме вычита.

На фиг. 6, кроме перечисленных в описании, представлеш, спедуюпт.ие нременные диаграммы: б - сигнал на третьем входе блока 8 коррекции (1-й разряд счетчика 2); д - счетные импульсы на четвертом входе блока 8 коррекции} е - сигнап на С-входе ренер- сивного счетчика 22; ж - сигнал на ТС-выходе реверсивного счетчика 22; 3 - сигнал на прямом выходе триггера 25 (триггера знака).

Временные диаграм№1, поясняющие работу блока 8 коррекции для случая когда , ,, соответствует фиг. 6, при этом работа блока 8 коррекции отличается от описанной лишь тем, что за четный полупериод колебаний баланса часов в реверсивный счетчик 22 поступает больше счетных импульсов, чем вычитается, из него за нечетный полупериод, и его состояние к приходу четвертого импульса датчика 1 определяет код остатка, равный удвоенному значению кода коррекции, который получается путем сдвига содержимого счетчика 22 вправо на один разряд. Этот код коррекции вычи- ,тается из кода текущего состояния сч|тчика 18, результат вычитания заносится в счетчик .18, который дапее продолжает свою работу в режиме вычитания аналогично описанному ранее.

На фиг. 7 представлень временные диаграммы, П9ясняющие работу блока 8 коррекции для случая, когда Т,д,Т., ,, чет -нечет этом случае за четный полупериод колебаний баланса часов в реверсивный счетчик 22 поступает мены гае счетных импульсов, чем за нечетный. Поэтому в момент перехода этого счетчика через нулевое состояние на его ТС-выходе формируется отрицательный импульс (фиг. 7ж), устанавливающий триггер 25 в состояние 1, .высокий уровень с его прямого выхода поступа- ,ет на второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮ- .

ЩЕЕ ИЛИ 23, что приводат к появлениюi высокого уровня на U/D-чвходе счетчика 22 до прихода четвертого имцульса датчика } (фиг, 7 в, г) .Реверсивный счетчик 22 переходит э режим сложения и к момен1 у прихода четв.ертого импульса в этом счетчике записывается разница между количеством импульсов, поступивших . Эта разница, как и остаток в предыдущем случае, равна удвоенному коду коррекции. Так как по сигналу ТС триггер 25 изменяет свое состояние, то на

10

мерительного интервала формируется пачка, содержащая больше 84600 импульсов. При этом в момент прихода 84600-го импульса счетчик 18.переходит через-нулевое состояние, что вызывает появление положительного импульса на выходе обратного переноса коммутатора 6 (фиг, 5а) и переключает коммутатор так, что счетные импульсы перестают поступать с его первого выхода (фиг. 5м) и начинают поступать с второго выхода на третий вход блоца 3 опред1елеш1я погрешносcyMMavope Г6 происходит суммирование 15 Л.Фиг, 5н;, и,на третьем выходе кекущего кода cocтoя шя счетчика 18 коммутатора 6 высокий уровень изменяг. кодом корреки;.1И, результат суммирования четвертым импульсом заносится в счетчик 18, который далее продолжает свою работу в режиме вычитания.ро

На фиг. 4 приведена схема формирования трех младших разрядов кода коррекции. Каскадирование счетчика 22 осуществляется по известным правилам цифровой схемотехники.

Выше рассмотрены случаи, когда Т., T.j l с, и в блоке 3 формируется код нулевой погрешности. Седьмой импульс датчика 1 времен{1ых интервасятичного кода и поступает на его третий вход, а на второй вход поступает информация о знаке измеряемой

ется на низкий (фиг. 5п).

Третий вход блока 3 определения погрешности является входом 41 реверсивного счетчика 18, который начинает работать в режиме сложения. К моменту .прихода седьмого импульса датчика 1 содержимое счетчика определяет двоичный код погрешности хода ча- 25 -ов со знаком - (с учетом кода коррекции). Этот код преобразуется в десятичный и индицируется на индикаторах блока 5 со знаком -.

В предлагаемом устройстве исполь- лов служит импульсом этого кода в ре-30 зован метод определения погрешности гистры преобразователя 4 двоично-де-суточного хода часов через измерение

мгновенного суточного хода, т.е. измерение за бесконечно малый (по сравнению с сутками) промежуток времени, погрешности, которая также заносится ,с ранный 1 с, что составляет 2, 5 пе- в регистр. Код погрешности, преобра-риода колебаний часов,

зёванный в десятичный ко д, содержа- п{ий знаковый разряд, поступает на вход блока 5 цифровых индикаторов и считывается оператором.

В случаях, когда ,., устрой- ство работает аналогично описаному, за исключением того, что на второй вход блока 3 определения погрешности

за время Т, поступает меньше 84600 45 гическую точность измерений счетных импульсов , и в момент прихода седьмого импульса датчика 1 состояние счетчика 18 определяется разницей между кодом начальной установки (84600) и количеством импульсов, поступившим на второй вход блока 3, с учетом кода коррекции. Эта разница является двоичным кодом погрешности хода часов, преобразованная в десятичный код, разница .поступает на блок 5 55 блок цифровых индикаторов, а также цифровых индикаторов со знаком + скоммутатор, связанный своими первым,

В случаях, когда T, устройство работает аналогично описанному, за исключением того, что за время изВведение блока коррекции в предлагаемое устройство позволяет устранить 40 погрешность измерения мгновенного суточного, хода часов, возникающук за счет неравенства полупериодов коЛеба- ний баланса механизма контролируемых часов, и тем caNft iM повысить метроло-

Формула изобретения

Устройство для измерения суточного СП хода часов, содержащее последовательно включенные датчик временных интервалов, счетчик временных интервалов, блок определения погрешности, преобразователь двоично-десятичного кода

вторым, третьим и четвертым входами соответственно с вторым и третьим выходами счетчика временных интервалов.

мерительного интервала формируется пачка, содержащая больше 84600 импульсов. При этом в момент прихода 84600-го импульса счетчик 18.переходит через-нулевое состояние, что вызывает появление положительного импульса на выходе обратного переноса коммутатора 6 (фиг, 5а) и переключает коммутатор так, что счетные импульсы перестают поступать с его первого выхода (фиг. 5м) и начинают поступать с второго выхода на третий вход блоца 3 опред1елеш1я погрешносВведение блока коррекции в предлагаемое устройство позволяет устранить погрешность измерения мгновенного суточного, хода часов, возникающук за счет неравенства полупериодов коЛеба- ний баланса механизма контролируемых часов, и тем caNft iM повысить метроло-

гическую точность измерений блок цифровых индикаторов, а также коммутатор, связанный своими первым,

Формула изобретения

Устройство для измерения суточного хода часов, содержащее последовательно включенные датчик временных интервалов, счетчик временных интервалов, блок определения погрешности, преобразователь двоично-десятичного кода

вторым, третьим и четвертым входами соответственно с вторым и третьим выходами счетчика временных интервалов.

выходом генератора опорной частоты и первым выходом блока определения по- грешнюсти, а своим первым, вторым третьим, четвертым и пятым выходами - соответственно с вторым и третьим входами блоке; . определения погрешности, с вторым и третьим входами дреобразо- ват1ьпя двоично-десятичного кода и с входом генератора опорной частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения метрологической точности измерений, в него введен блок

коррекции, первый, второй, третий и четвертый входа которого подключены соответственно к дополнительным пятому, шестому и седьмому выходам счетчика временных интервалов и к выходу генератора опорной частоты, а первый и второй выходы - к дополнительным пятому и шecтo Iy входам блока опредео ле ни я погрешности четвертый дополнительный 1вход которого подключен к чет вертому дополнительнму выходу счетчика временных интервалов.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения погрешности хода часов. Цель изобретения - повышение метрологической точности измерений. Блок 8 коррекции, включенный между выходами счетчика 2 временных интервалов и входами блока 3 определения погрешности, и введенные между этими элементами дополнительные связи обеспечивают формирование кода коррекции с учетом фактической длительности измеренного временного интервала T_изм относительно эталонного T_эт и соотношение между длительностями четного и нечетного полупериодов колебаний баланса механизма исследуемых часов. Тем самым устраняется погрешность измерения мгновенного суточного хода часов, возникающая при неравенстве четного и нечетного полупериодов колебаний баланса часов, что повышает метрологическую точность измерений. 7 ил.

ФиъЛ

п A

Фиг. 5

fpui,4

- jS