Информационная часовая система с автоматической коррекцией по радиосигналам точного времени Советский патент 1978 года по МПК G04C11/00 

)

Изобретение относится к информационноизмерительной технике и приборостроению и предназначено для автоматической коррекции электронных и электронно-механических часов, входящих в информационную систему, путем автоматического регулирования частоты задающего генератора по сигналам точного времени.

Известна информационная часть системы с автоматической коррекцией по радиосигналам точного времени, содержащая приемник с кварцевой стабилизацией, антенну, усилитель, детектор, селектор импульсов и элерГтромеханическое исполнительное устройство 1.

Недостатком известной часовой систе-мы является низкая надежность.

Наиболее близкой по те.хнической сущности к предложенной является информационная электрочасовая система с автоматической коррекцией по радиосигналам точного времени, содержащая передающую радиостанцию, канал связи и вторичные электронные часы, в состав которых входят последовательно включенные приемник, селектор и счетчик импульсов точного времени, исполнительное устройство коррекции, задающий генератор, механизм индикации времени с программным датчиком, включенным на его выходе, источник питания и, диффренцирующую цепь с кнопкой ручной коррекции 2.

К недостаткам известных часов с устройством коррекции по сигналам точного времени относятся низкая надежность, обусловленная возникновением механических деформаций при ударах по часовому механизм в моменты нроведен я коррекции, и низкая экономичность но потребляемо мо дност1, об}словленпая зпачитель 1; м расходом энергии работе э.- ектромеханического .iimтельного устройства, осуществля ощего механ 1ческу1о кориекц 1Ю механизма устройства. Последнее ограничивает подобного устройства коррекци в часах с автономным источником питания. Цель изобрстен 1я - 1адежности работы и экономичности по потребляемой .мощности.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемые часы снабжены инд lкaтopны датчиком. показа я часов, и -стройство сравнен я, входы оторого соединены соответственно с выходом счетчика мiiy.ibcoB точного времени, с ИД lкaтopн зj датчиком и через Д ффсре пи ру 01иую цепь - с кнопкой ручной KOppcKHiHi. соединенной концом с источ1 иком питания; два выхода устройства сравпещя соединены с двумя входами С 10лнительно -о ycTpoiiCTBa коррекции, выходы которого связаны с двумя у равляюЩ1 М вxoдa и задающего генератора.

На фиг. 1 показана структурная схема пред.агаемой информяционной системы с автоматической коррекцией но сигналам точного времени; на-фиг. 2„- временные диаграммы, 15Ллюстрнрующне работу предлагаемой системы.

Каждые электронные часы, входящие в -IHформационную систему, содержат прненнгзк I, настрсеннЕяй на фиксированную частоту радностанции, передающей сигналы точного времени, который через селектор 2 соединен со счегчиком ямпульсоз 3. входы элемен- ов И 4 и 5, являюш.иеся первым входом устройства cpaBiieHHH 6, объедипеиы и соединены с выходом счегчика импульсов 3. Другой вход элегйгента И 5, являющийся вторым входом устройства сравнения через инвертор 7 соединен с другим в.чодом элемента И 4. При этом вход устройства сравнения соединен с выходом индикаториого датчика 8, фиксирующего показания часов. Выход элемента И 4 соединен с одним входом элемента ИЛИ 9, а выход элеиеита И 5 - с входом элемента ИЛИ iO. Выходы элемегзтов ИЛИ 9 и Ш яйляющиеся выходами устройства сравнения 6, соединены соответственно с входами Вх. «I Sf Вх. «О триггера П, являющегося истюлнительнь5м уст{)ойствоа кор)екцйи. Одни входы элементов И 12 и 13, явл5Г1)ш.неся третьим входом устройства сравнегшя 6, через днфферекцврующую цепь 4 соединены с кнопкой ручной коррекц 15, другой конец которой подключен к источнику питания 16. Другие .входы э.яементов И 12 о 13 соеди 1е1гы соответственно с выходами Вых. «0:- и Вых. «1 триггера ij. Выход элеме:гга И 12 соединен со вторым Bxo.,OM элемента ИЛИ 9, а выход эле леита И 13 - со гзторыв в.ходом элемента ИЛИ 10. Выходы триггера ii соединены с управляемыми входами .задающего гемераторд 17, осу иест8ля О дего риоод механизма индикации вре1«епи 8. Ийтотслк питания 16 иодключек к устройству сравнения 6, индикаторному датчику 8, триггеру i 1 и задающему генератору 17. Программное устройство 9, например, в внде датчика, подк.тючает к источнику пйтаиня 16 приемнрж ., селектор 2 и счетчик импульсов 3 ка.я приема радкосигнаJJOB точного времени. Включение индикаторного датчика 8 и программного датчика 9 про553водит механизм индикации времени 18.

В качестве задающего генератора 17 может быть использован любой электроьньгД .или электронномеханйческий генератор, ииеюний два дискретных значения частоты колебаний, а

именно f2 f Ч-Af н 2 - Д, где f - номинальная частота, при которой ошибка часов минимальна, Af -- абсолютная величина отклонения частоты от номинального значения при воздействии управл иощего сигнала.

В состав информационной системы могут входить до несколько десятков или сотен электронных часов 20 и больше. При этом входное устройство приемника 1 каждых часов через радиоканал связи -21 связано с передающей радиостанцией 22.

Система работает следующим образом.

Программный датчик 19 через определенные, интервалы времени, например через каждыЗ час, соответствующие интервалам иежду соседним циклом коррекции, на 2-3 мнн подключает к источнику питания {6 (фиг.. 2 а) яриемник , селектор 2 н счетчик импульсов S. Гадиосйгиалы точного времени, посылаемые радиостанцией, принимаются приемником 1 зшектроаных часов 20, селектируются по частоте и длительности селектором 2 и пересчитываются счетчиком импульсов 3, из выходе которого формируется импульс, поступающий на первый вход устройства сравнения б в момент, соответствуюшлй точному времени. Индикаторный датчик 8 через определенные промежутки времени, например раз в 60 мин, формирует сигнал (см. рис. 26), соответствующий показаниям часов и поступающий на втоpoS вход устройства сравнения 6. Работа индйкаторного датчика 8 и программного датчика 19 согласуется во времени механизмом индикации времени 18 так, что при включенном программном датчике 19 включение индикаторного датчика 8 проасходит в момент, соответствующий середине интервала времени (см. фнг. 2 а, б) включенного состояния программного датчика 59, а выключение - через некоторое время, например через 15 с, цосле выключения программного датчика 19.

В зависимости от взаимного расположения во времени импульса точного времени и сигнала от индикаторного датчика 8 устройство сравнения 6 вырабатывает сигнал на установку триггера 11 в соответствующее состояние, который управляет частотой задающего генератора 7. Высокий уровень напряжения на входе элемента И запрещает прохождение импульса, а низкий разрешает. Пусть состоянию «0 триггера И соответствует высокий уровень напряжения на выходе Вых. «I, а состоянию низкий, при этом частоте колебаний f I fo-f 4f задающего генератора 17 соот-ветствует состояние «О триггера П, а частоте колебани.й f 2 fo-Af - состояние «I того же триггера. Режим автоматического регулирования частоты задающего генератора 17 по сигналам точного времени осуществляется в том случае, когда ошибка часов (отставание или опережение) не превосходит половины интервала времени включенного состояния программного датчика 19.

Пусть часы отстают. Это значит, что задающий генератор 17 работает с частотой f (см. фиг. 2 и) и триггер 11 находится в состоянии «1. В этом случае первым на вход устройства сравнения 6 приходит импульс точного времени (см. фиг. 2 г). Он проходит через элемент И 5, поскольку на него в это время от индикаторного датчика 8 подано разрешение (см. фиг. 26), а на элемент И 4 через инвертор 7 - запрет (см. фиг. 2в), и элемент ИЛИ 10 на вход Вх. «О (см. фиг. 2е) триггера 11. Триггер 11 перебрасывается в состояние «О (см. фиг. 2ж,з), что приводит к изменению значения частоты задающего генератора 17 с fj на f, (см; фиг. 2и), и отставание часов начинает уменьшаться.

В последующие циклы коррекции, покаСохраняется отставание, импульс точного времени по-прежнему будет проходить на вход Вх. «О триггера il, не изменяя его состояния, а следовательно, н частоты задающего генератора 17. В очередной цикл коррекции, когда OTciaвание ликвидировано и часы идут с опережением, первым на вход устройства сравнения 6 приходит сигнал от индикаторного датчика 8, который дает запрет (сен., фиг. 26) на элемент И 5 и через инвертор 7 - разрешение (см. фиг. 2 в) на элемеит И 4. Пришедший импульс точного времени (см. фиг. 2г) проходит через- элемент И 4 и элемент ИЛИ 9 на вход Вх. «Ь (см. фи.. 2д.) триггера П. Триггер 11 перебрасывается в состояние «Ь (см. фиг. 2ж, з), что приводит к измепению частоты задающего генератора 17 с f, на f2 (см. фиг. 2 и ) и опережение часов начинает уменьшаться. Когда опережение ликвидируется и часы начнут отставать, описанный выше процесс повторяется. Таким образом, в результате пpoвeдe iия нескольких циклов коррекции показания часов будут находиться в некоторой зоне, вблизи Значения точного времени. При соответствующем выборе значений частот f, и fj, когда М равно или несколько больше нестабильиости задающего генератора 17, погрешность часов на выбранном интервале BpoMeiui между коррекциями не будет определяться iiecTaбильностьюхода и небудет зависеть от времени, т. е. накопления ошибкгэ часами не происходит. При этом погрешность в показаниях часор за один час равна погрешности показаНИИ за сутки, за месяц, за один год и т. д. В ряде случаев, например прн плохих условиях приема радиосигналов точного времени, возможно возникновение в показаниях часов большей, чем половина интервала времени, включенного состояния программиого Датчика 19. При этом очевидно, что приём радиосигналов точного времени невозможен, так как они будут проходить в то время, когда приемник не подключен к источнику питания 16. В этом случае для регулирования частоты задающего генератора 17 применяется режим DV4HOH коррекции. Пусть часы отстают. Это значит, что задающий генератор 17 работает с -частотой fj и триггер П находится в состоянии «1. С выхода Вых. «О триггера 11 подан запрет на элемент И 12, а с выхода Вых. «1 - разрешение на элемеит И 13. Коррекция производится однократным нажатием на кнопку ручной коррекции 15. При этом на выходе диф, фереицирующей цепи 4 формируется импульс ручной коррекции. Этот импульс проходит через элемент И 13 и элемент ИЛИ 10 на вход Вх. «О триггера 11 и перебрасывает его в состояние «О, что приводит к изменению значения частоты задающего генератора 17 с fj иа f|, и отставание часов начинает уменьшаться. Через некоторое время, когда ошибка часов уменьшится до значения, равного половиие интервала времени включенного состояния программного датчика 19, часы войдут в режим с автоматическим регулированием частоты задающего генератора 17, описанный выше. Аналогичным образом происходит процесс учной коррекции в том случае, когда часы пережают точное время, с той лишь разнией, что импульс ручной коррекции проходит ерез элемент И 12 и элемент ИЛИ 9 на ход Вх. «1 триггера 1 и перебрасывает его состоя 1ие «1, что приводит к изменению начения частоты задающего генератора 17 f| на 1.2, и опережение часов начинает уменьаться. Формула изобретения 1. Информационная часовая система с авоматической коррекцией по радиосигналам точого времени, содержащая передающую радиотанцию, канал связи и вторичные электроные часы, в состав которых входят последовательно включенные приемник, селектор и счетчик импульсов точного времени, исполнительное устройство коррекции, задающий генератор, механизм индикации времени с программным датчиком, включенным на его выходе, нсточт ик питания и дифференцирующую цель, с кнопкой ручной коррекции, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности по потребляемой мощности, втоpipjHbie электронные часы снабжены индикаторным датчиком, фиксирующим показания часов, и устройством сравнения, входы которого соединены соответственно с выходом счетчика им- . пульсов точного времени, с индикаторным датчиком и через дифференцирующую цепь - с кнопкой ручной коррекции, соединенной другим концом с источником питания; два выхода устройства сравнения соединены с двумя входами исполнительного устройства коррекции, выходы которого связаны с двумя управляющими входами задающего генератора. 2.Система по п. , отличающаяся тем, что, с целью определения взаимного положени). во времени импульса точного времени и сигнала от индикаторного датчика и обеспечения возмои ности проведения ручной коррекции, устройство сравнения содержит на входе четыре двухвходовых элемента И и два элемента ИЛИ,. выходы первого и второго элементов И соединены с выходами первого элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого элементов И сое,динены с входами второго элемента ИЛИ, выходы элементов ИЛИ являются выходами устройства сравнения; одни входы второго и третьего элементов И соединены с выходами счетчика импульсов, а выход индикаторного датчика соединен с вторым входом третьего элемента И и через инвертор - с вторым входом третьего элемента И, одни выходы первого и четвертого элементов И, соединены через дифференцирующую цепь с кнопкой ручной коррекции, другие входы этих элементов И соединены с соответствующими выходами триггера 3.Система по п. I, отличающаяся тем, что, с целью получения сигнала, соответствующего показаниям часов, индикаторный датчик выполнен в виде замыкаемого механизмом индикации времени контактного устройства, один конец которого соединен с источником пита

ния, а другой - с одним из входов устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экснертизе:

1.Аксельрод 3. М. Теория и проектирование приборов времени.. М., «Машиностроение. 1969, с. 426.

2.Школянский В. А. Электрогазовые системы М. «Маишностроение 1971. с. 386 387.