Электронное устройство управления частотой электромеханического генератора Советский патент 1978 года по МПК G04C3/00 

1

Изобретение относится к электрическим приборам времени и иредназначено для привода и уиравления частотой механического осциллятора автономных часов для привязки их иоказавий к точному времени и объединения их в систему единого времени.

Известны электронные устройства для привода часов с механическим осциллятором 1, содержащие транзистор, катушку возбуждения и катушку привода, включенные соответственно во входную и выходную цепи транзистора, магниты, закреилеииые на осцилляторе.

Недостатком такого устройства является отсутствие возможности управления частотой генератора без изменения парциальиой частоты осциллятора.

Иаиболее близким к изобретению является электронное устройство привода часов, содержашее два транзисторных каскада, соединенные по схеме симметричного мультивцбратора, две обмотки системы привода часового механизма, включенные в коллекторные цепи транзисторов, два контакта, связанные механически с колесами часового механизма {2.

Недостаток этого устройства - невозможность уиравления частотой генератора, которое необходимо осуществить в случае, когда показания часов не совпадают с показаниями

эталонных часов или с сигналами точного времени.

Нель изобретения - улучшение уиравления частотой электромеханического генератора и привязки часов к сигналам эталонного времени генератора.

Это достигается тем, что иредлагаемое устройство снабжено двумя дополнительными транзисторами, коллектор-эмиттерные иереходы которых через резисторы подсоединены параллельно цепи база-эмиттер транзисторов мультивибратора. База иервого дополнительного транзистора соединена с коллектором второго дополнительного транзистора через резистор и через разделительный конденсатор с двумя последовательно включенными контактами, замыкаемыми кулачками секундного и минутного колеса часов. База второго дополнительного транзистора через резистор соединена с коллектором иервого дополнительного транзистора и через разделительный конденсатор - с выходом устройства.

На чертеже схематически показано предлагаемое устройство.

Схема имеет два транзистора 1 li 2, в коллекторных цепях которых включены соответствующие обмотки 3 и 4, входящие в систему привода балансового осциллятора 5.

Транзисторы 1 и 2 включены по схеме симметричного мультивибратора с коллекторнобазовыми емкостными связями. Параллельно цепи база-эмиттер каждого из транзисторов 1 и 2 включена цепь из последовательно включенных резисторов 6 и 7 коллектор-эмиттер дополнительных транзисторов 8 и 9. База транзистора 3 соединена через резистор 10 и коллектором транзистора 9, база которого в свою очередь-с коллектором транзистора 9 через резистор 11. Транзисторы 8 и 9 с резисторами связи 10, И образуют схему триггера, в коллекторные цепи которых включены резисторы 6 и 7 и последовательно с иими включенные резисторы 12 и 13, одновременно являющиеся резисторами смещения, обесиечивающими начальный ток базы транзисторов 1 и 2 мультивибратора. База транзистора 8 через разделительный конденсатор 14 соединена с двумя последовательно включенными контактами 15 и 16, которые замыкаются секундным и минутным колесом часового механизма. База транзистора 9 через разделительный конденсатор 17 соедннена с генератором эталонной последовательности и.миульсов, или, иаиример, с входным устройством приемника, выдающего через онределенные интервалы импульсы, соответствующие точному времени. В схему 1мультивибратора, кроме времязадающих конденсаторов связи 18 и 19, входят также два конденсатора 20 и 21, обеспечивающие срыв наразитиых колебаний высокой частоты контура, образо-ванного иидуктивностями и емкостями обмоток 3 и 4 и паразитными емкостями каскадов каждого из транзисторов. Для использования устройства в автономных часах и их объединения в единую электрочасовую систему необходима такая электронная схема (другие узлы конструкции автодомных часов остаются без изменения), которая иоддерживает колебаиия механического осциллятора и одновременно обеспечивает управление его частотой. Такое уиравленне возможно, например, путем дискретного изменения частоты электромеханического генератора на большее нли меньшее значение (по сравнению с номинальной частотой) в зависимости от рассогласования в показаниях автономных и эталонных часов или сигналов точного времени. Приицин управления частотой электромеханического генератора основан натеореме Эри. В соответствии с этой теоремой частота колебаиий генератора меньше некоторого номинального значения, если имнульс привода осциллятора, поддерживающий его колебания, иоступает в обмотку 3 или 4 после момента прохождеиия балансол 5 положения статического равновесия, и больше номинального значения, если импульс в обмотку привода 3 или 4 поступает до момента прохождения балансом положения статического равновесия. Причем за номинальное значение частоты генератора принимается частота, которая соответствует случаю, когда имнульс в катушку привода поступает как до момента, так и после момента прохождения осциллятором положения статического равновесия (т. е. симметрично относительно положения статического равновесия. При подключении электронной схемы к источнику иитания триггер на транзисторах 8 и 9 опрокидывается в одно из двух устойчивых положений, соответствующих открытому транзистору 8 и закрытому транзистору 9, или наоборот. В зависимости от этого автоколебаиия балансового осциллятора поддерживаются каскадом формирования на транзисторе I и 2. Наиример, иредположим, что транзистор 8 открыт, а транзистор 9 закрыт. В этом случае база транзистора 1 через резистор 6 оказывается соединенной с земляной шиной источника И1ггания. При этом транзистор 1 закрыт, так как соиротивление резистора 6 выбирается обычно много меньше, чем сопротивление резистора 13 и напряжение на базе транзистора 1 меньше порога его отпирания. Для такого состояния схемы характерно, что функцию обмотки освобождения выполняет обмотка 3, коммутирующая транзистор 2 и включенная в коллекторной цени закрытого транзистора 1, а функцию обмотки привода - обмотка 4 в коллекторной цепи транзистора 1. Резистор 7 и транзистор 9 не оказывают влияния на работу транзистора 2, так как транзистор 9 закрыт. Наведеииая ЭДС в обмотке 3 отпирает транзистор 2 в момент, иредшествующий моменту нрохождения баланса 5 положения статического равновесия, коллекторный ток которого поддерживает автоколебания. Частота генератора при этом имеет значение /i, ири котором часы спешат но сравнению с точным временем. Когда открыт транзистор 9, транзистор 8 закрыт, обмотка 3 выполняет функцию обмотки привода, а обмотка 4 - функцию обмотки освобождения. Так как .между собой обмотки 3 и 4 включены в противофазе, то иаведеииый сигнал в обмотке 4 отпирает транзистор после момента его прохождения иоложения равновесия. При этом частота генератора и.меет значение fz, при котором часы отстают но сравнению с точным временем. Информация о иоказаниях времени данных часов (положительный сигнал) каждый час поступает на один из раздельных входов триггера в результате замыкания контактов 15 и 16. При этом контакт 15 замыкается с помощью мииутного колеса часов, совершающего 1 об/час, а контакт 16-с помощью секундного колеса, соверщающеге 1 об/мТ1н. Поскольку -контакты 15 и 16 включены последовательно, то полол ительный сигнал от источника иитания -fЕ поступает через разделительиый конденсатор 14 на базу транзистора 8 один раз в час в момент прохождения секундной стрелкой позиции, соответствующей цифре «12 иа циферблате часов. В результате за.мыкания контакта 16 включается приемник 22, например, за 1 мин до поступления силналов точного времени. С выхода приемника 22 сигнал поступает через разделительный конденсатор 17 на другой разделительный вход триггера (база транзистора 9).

Поскольку сигналы точного времени и сигналы, соответствующие показаниям данных часов имеют одинаковую полярность и поступают на раздельные входы триггера, состояние триггера изменятся в зависимости от знака рассогласования во времени входных сигналов. Например,.если показания часов в данный час коррекции соответствуют отставанию, то триггер переключается в положение, при котором частота имеет значение /i и часы догоняют точное время, и наоборот. При таком регулировании частоты характерно, что ошибка часов между двумя циклами коррекции равна ошибке часов за любой интервал времени.

Формула изобретения

Электронное устройство управления частотой электромеханического генератора, содерл ашее два транзисторных каскада, соединенных по схеме симметричного мультивибратора, две обмотки системы привода часового

механизма, включенные в коллекторные цепи транзисторов, два контакта, связанных механически с колесами часового механизма, отличаюш,ееся тем, что, с целью улучшения

управления частотой генератора и привязки часов к сигналам эталонного генератора, оно снабжено двумя дополнительными транзисторами, коллекторно-эмиттерные переходы которых через резисторы подсоединены параллельно цепи база-эм:иттер транзисторов мультивибратора, база первого дополнительного транзистора соединена с :коллектором второго дополнительного транзистора через резистор и с двумя последовательно включенными контактами, замыкаемыми кулачками секундного и минутного колеса часов, через разделительный конденсатор, база второго дополнительного транзистора через резистор соединена с коллектором первого дополнительного транзистора и через разделительный конденсатор - с входом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Аксельрод 3. М. Теория и проектирование приборов времени. М., «Машиностроение, 1969, с. 212.

2.Аксельрод 3. М. Теория и проектирование приборов времени. М., «Машиностроение, 1969, с. 231-232.