Электронные кварцевые часы Советский патент 1976 года по МПК G04G3/00 

(54) ЭЛЕКТРОННЫЕ КВАРЦЕВЫЕ ЧАСЫ

Схема 9 управления индикатором содержит декадные счетчики (регистры) 14, 15, 16, 17 секунд, минут, часов, полусоток соответственно и т. д. и комплект дешифраторов 18. Соединения, используемые только при автоматической настройке часов, показаны пунктиром.

Логическое устройство 6 (фиг. 2) содержит схемы «И 19 и 20 и триггер 21. Блок 7 автоматической настройки (фиг. 3) состоит из схем «И 22, 23 и 24, двухступенных триггеров 25 и 26, схемы «ИЛИ 27 и усилителя 28. (Цифры у входов (слева) и выходов (справа) на фиг. 2 и 3 обозначают номера блоков на фиг. 1, с которыми они связаны).

Электронные часы работают следующим образом.

После включения источника 12 на заводе или в магазине производят автоматическую настройку часов. К контрольному входу 8 блока автоматической настройки подключают специальные контрольные часы, которые выдают два импульса, разделенных точным временным, например минутным, интервалом.

Первый импульс с входа 8 (фиг. 3) через схему «И 22 при исходном положении триггера 25 выдает команду сброса на нуль делителя 3 (через элементы 4) и счетчика 14 секунд (через схему «ИЛИ 27). С окончанием первого импульса происходит переброс выходной части триггера 25, снимаются команды сброса и начинается заполнение делителя 3 частоты и счетчика 14 секунд импульсами с частотой / от задающего генератора 1, стабилизированного кварцевым резонатором 2. Частота f всегда ниже номинального значения /о, определяемого коэффициентом деления делителя частоты.

Второй импульс с входа 8 через схему «И 23 фиксируется триггером 26, который по окончании импульса перебрасывается и выдает управляющее напряжение на схему «И 24. На инвертированный вход этой схемы непрерывно поступают импульсы от генератора 1.

Таким образом, импульс на выходе схемы «И 24 может появиться только в течение «нулевой части периода частоты генератора и закончиться с появлением рабочего импульса. Следовательно, подача команды в запоминающее устройство 5 на параллельный прием информации в обратном коде из младших разрядов делителя частоты, осуществляется только в периоды, когда заверщены процессы, связанные с последовательным переносом информации в самом делителе частоты, во время рабочего импульса. Импульс с выхода схемы «И 24 через усилитель (повторитель) 28 подается на вход триггера 26, который по окончании этого импульса возвращается в исходное положение. Так как с окончанием второго импульса с входа 8 триггер 25 тоже возвращается в исходное положение, на этом заканчивается процесс автоматической настройки хода электронных кварцевых часов, продолн :авшийся 1 мин.

После заполнения всех младших разрядов делителя 3 частоты единицами происходит обнуление всех его разрядов, а также счетчика 14 секунд, с выхода которого положительный потенциал попадает на вход счетчика 15 минут, а также на вход логического устройства 6 и следовательно на входы схем «И 19 и 20 и инвертированный вход триггера 21. На другой вход логического устройства 6 непрерывно поступают импульсы от генератора 1, попадающие на вход схемы «И 20 и инвертированный вход схемы «И 19. Так как предшествующее состояние триггера 21 определялось нулевым напряжением, попадающим на его инвертированный вход, с выхода схемы «И 20 в заполняющее устройство 5 подается команда на предустановку делителя 3 частоты, т. е. на параллельный перенос (без разрушения) информации в младшие разряды делителя частоты в прямом коде. С окончанием рабочего импульса генератора 1 срабатывает схема «И 19 и осуществляет переброску триггера 21 так, что на его выходе к схеме «И 20 появляется нуль, который предотвращает возможность повторения выходных импульсов логического устройства 6 в течение 30 сек, пока напряжение на выходе счетчика 14 секунд положительно. Когда оно становится нулевым, его непосредственное воздействие на вход схемы «И 20 предотвращает повторение выходных импульсов на остальные 30 сек. Таким образом, схема логического устройства 6 является одним из возможных вариантов цифровой схемы, заменяющей дифференцирующую цепочку, действуюп1.ую по переднему фронту положительного импульса, но гарантирующей фиксированную длительность одиночного импульса.

Установка текущего времени осуществляется с помощью элементов 11 ручной установки времени. Для одновременного сброса на нуль всех счетчиков при ручном управлении и независимого сброса на нуль только счетчика 14 секунд при автоматической настройке щина сброса от элементов 11 заведена через схему «ИЛИ 26 в блоке автоматической настройки.

Интервалы между минутными импульсами, поступающими на вход счетчика 15 минут, не зависят от соответствия частоты кварцевого генератора ее номинальному значению, так как при автоматической настройке часов было с высокой точностью измерено ее фактическое значение, а повторный вход предустановки каждую минуту обеспечивает появление следующего импульса после накопления (ге+ 1) импульсов, где п - число импульсов, зафиксированное за эталонную минуту. Удлинение каждой минуты на I импульс приводит, например, при частоте генератора 32,7 кгц к погрешности 16 сек в 1 год. Эта погрешность вычитается из большей погрешности, вызываемой возрастанием частоты кварцевого генератора вследствие старения, и следовательно уменьшает обшую погрешность хода часов. Таким образом, из схемы генератора 1 исключается

крупногабаритный и малонадежный, особенно при ударных нагрузках, подстроечный конденсатор и группа постоянных конденсаторов, подключаемых при настройке известных схем, а операция точной подгонки частоты кварцевого резонатора может быть устранена благодаря расширению допуска не менее, чем на порядок. Автоматическая настройка часов в течение 1 мин повышает разрешающую способность системы при определении фактической частоты кварцевого генератора, поскольку, например, при номинальной частоте /о - 32768 ГЦ фиксируется за 1 мин около 2 млн. HMnyvibcoB с погрешностью не более 1 импульса, т. е. ошибка за счет установок и точности хода не превышает 16 сек в год.

В случае применения в задающем генераторе кварцевого резонатора на частоту порядка нескольких мегагерц аналогичная точность быть достигнута при настройке за 1 сек, при этом вход .устройства 6 должен быть подключен не к выходу счетчика 14 секунд, а к его входу. Для- часов, в которых предусматривается индикация секунд, счетчик 14 секунд соединяется с дешифратором 18.

При изменениях температуры и во времени возможны малые вариации частоты кварцевого генератора. Если в течение ряда месяцев накапливается некоторая погрещность или потребитель переезжает в другой часовой пояс, он может самостоятельно скорректировать показания часов с помощью элементов 11 ручной установки времени.

При самостоятельной замене батареи потребителем или замене ее в месте, где нет специальных контрольных часов, необходимо на время выключения питания сохранить положение запоминающего, устройства. Если элементы запоминающего устройства энергозависимы, то его питание предусматривается через накопитель 13 энергии, содержащий, например, вентиль и конденсатор, которые могут быть подключены непосредственно к батарее или к имеющемуся в часах преобразователю нанряжения. Цепи отбора от отдельных разрядов делителя частоты различных вспомогательных частот, используемых для управления индикатором, зависят от конкретного тина индикатора и поэтому на блок-схеме не показаны.

Формула изобретения

Электронные кварцевые часы, содержащие последовательно включенные задающий генератор с кварцевым резонатором, делитель частоты, индикатор со схемой управления, включающей счетчики (регистры) секунд н минут, часов и так далее и дещифраторы, элементы для ручной установки времени и источник электроэнергии, отличающееся тем, что,

с целью автоматизации настройки хода часов и устранения подстроечных элементов генератора, они дополнительно снабжены запоминающим устройством с цепями параллельного обмена информацией с младшими разрядами

делителя частоты, логическим устройством и блоком автоматической настройки хода часов с контрольным входом, причем запоминающее устройство включено между логическим устройством и младшими разрядами делителя

часюты, первый вход логического устройства соединен с выходом кварцевого генератора, Biopoii - с выходом счетчика секунд, первый вход блока автоматической настройки соединен с выходом кварцевого генератора, второй - с выходом устройства ручной установки текущего времени, а первый выход соединен с входами сброса в нуль делителя частоты, второй выход - с входом запоминающего устройства, управляющим переносом информации в запоминающее устройство из младших разрядов делителя частоты в обратном коде.

I

1 В цепь

питания

Scei блоков

vft

Фиг.-f

,

3

о//

I-