Электронные часы Советский патент 1980 года по МПК G04G9/02 

Изобретение относится к области электронной хронометрии и может быть использовано в радиоэлектронике и ав ,томатике при построении часов в табло больших размеров. Известны электронные часы с цифро вой индикацией, содержащие кварцевый генератор, делительные и пересчетные декады на многоустойчивых элементах, дешифратор и цифровые индикаторы 1 В часах такого типа применение инерционных индикаторов при построении больших световых табло затруднительно. Наиболее близкими по технической сущности к изобретению являются электронные часы с цифровой индикацией , содержащие цифровые индикаторы с нитями накаливания, кварцевый генератор, выходы которого через делитель частоты подсоединен к входу последовательно соединенных счетчиков импульсов, причем другой выход каждого счетчика импульсов подсоединен к nepBEjM входам схем И, выходы первых трех, из которых включены на входы первой схемы ИЛИ, а выходы вто рых трех на входы второй схемы ИЛИ, выходы которых через дешифраторы и ключи подключены к входам индикаторо многофазный источник питания, выходы которого через двухполупериодную схему выпрямления подключены к знакообразующим электродам индикаторов и к объединенным выходам силовых ключей 2 . Недостатком этих часов является сравнительно малый срок службы ламп светового табло за счет их динамического переключения. Цель изобретения - повьшение надежности. Для достижения поставленной цели в электронные часы введены формирователь-распределитель импульсов, три схемы совпадения и управляемая схема запрета, причем выходы многофазного источника питания через формирователь-распределитель импульсов подсоединены к первым входам схем совпадения, другие входы которых объединены и включены на выход управляемой схемы запрета,.первый вхоп которой включен на четвертый выхо.п формирователя-распределителя импгльс сов, а второй вход схемы запрета . выходу делителя частоты, причем ны-ходы схем совпадения включены на вторые входы соответственно перпои

и четвертой, второй и пятой, третьей и шестой схем И.

На фиг, 1 представлена структурная схема электронных часов с цифровой индикацией; на фиг. 2, а-з - временные диаграммы, поясняющие их работу, на фиг. 3 - пример выполнения управляемой схемы запрета, на фиг.4, а-г - временные диаграммы ее работы.

Электронные часы содержат задающий кварцевый генератор 1, делитель частоты, счетчики 3 импульсов, схемы 4 совпадения, схемы ИЛИ 5, дешифраторы &, силовые ключи 7, выпрямительные диоды 8 и 9, цифровые индикаторы 10, собранные на лампочках накаливания, трехфазный источник 11 питания, формирователь-распределитель 12 импульсов, схемы 13 совпадения и управляемую схему 14 запрета.

В часах выход задающего кварцевого генератора 1 через делитель 2 частоты подсоединен к входу последовательно соединенных счетчиков 3 импульсов, собранных на статических триггерах и работающих, например, в двоично-десятичном коде, а выходы триггеров каждого счетчика импульсов подсоединены к одним входам схем 4 совпадения, которые разбиты на две группы. Выходы схем 4 совпадения каждой группы через две схемы ИЛИ 5 подключены к входам дешифраторов б, выходы которых соединены с управляющими входами силовых ключей 7. Общие шины силовых ключей 7 объединены и подключены к анодам выпрямительных диодов 8, каждый катод которого через выпрямительный диод 9 соединен с общими электродами двух цифровых индикаторов 10. Знакосинтезирующие электроды четных (как и нечетных) цифровых индикаторов 10 из каждой пары объединены и присоединены к выходаал силовых ключей 7. Выходы трех фазного источника 11 питания подключены к катодам выпрямительных диодов 8 и к входам формирователя-распределителя 12 импульсов. Каждый из трех выходов формирователя-распределителя импульсов через схемы 13 совпадения соединен с управляющими входами одной схемы 4 совпадения из каждой группы. Последний выход формирователя-распределителя 12 импульсов подкЬючен к одному входу управляемой схемы 14 запрета, управляющий вход которой соединен с выходом делителя 2 частоты, а выход этой схемы 14 соединен с другими объединенными входами схем 13 совпадения.

Электронные часы работают следующим образом.

При включении питания задающий кварцевый генератор 1 начинает выдавать импульсы определенной частоты, которые делятся делителем 2 частоты, например, до 1 Гц. Импульсы с делителя 2 поступают на вход первого

счетчика 3 импульсов, где и подсчитываются, вследствие чего в счетчиках накапливается информация о текущем времени. Трехфазный источник 11 пи.тания имеет три выхода, на которых последовательно появляются синусо идальные сигналы, сдвинутые по фазе относительно друг друга на 120 (фиг.2,а,б,в) следующие, например, с частотой 50 Гц. Эти сигналы поступгдат на входы формирователя-распределителя 12 импульсов, который формирует из них три серии импульсов таким образом, что на каждом из трех выходов импульсы появляются последовательно друг за другом .2,г), причем задние фронты этих импульсов совпадают по времени с моментами перехода синусоидального напряжения через О.

С помощью сигналов с выхода формирователя-распределителя импульсов информация о текущем времени со счетчиков 3, импульсов через две группы схем 4 совпадения и через две схемы ИЛИ 5 пйследовательно во времени подключается к двум дешифраторам 6, которые преобразуют код счетчиков 3 в код цифровых индикаторов 10, выполненных на лампочках накаливания. Таким образом, в любой момент времени к двум дешифраторам б подается информация о текущем времени только с дву счетчиков 3 импульсов.

Сигналы с дешифраторов 6 открывают соответствующие разряды силовых ключей 7, которые коммутируют на общую шину Знакосинтезирующие электроды цифровых индикаторов 10, являющиеся нагрузками трехфазной мостовой схемы выпрямления, собранной на выпрямительных диодах 8 и 9.. В том случае, когда, например, с первого выхода трехфазного источника 11 питания на катод первого диода 8 поступает положительная полуволна напряжения (фиг.3,а), диод 9 начинает проводить в тот момет времени, когда на третьем выходе источника 11 питания появляется отрицательная полуволна напряжения (фиг.2,в). Вследствие этого через первую пару цифровых индикаторов 10 протекает ток в интервалы времени, соответствующие фиг.2,г, верхняя эпюра. В следующий момент времени, соответствующий фиг.2,г, средняя эпюра открывается средний диод 9, подключающий среднюю пару цифровых индикаторов 10 через силовые ключи 7 к общей шине питания, т.е. к анодам диодов 8, а в этот момент времени на дешифраторе 7 подается информация со следующей пары счетчиков 3 импульсов и так далее.

Таким образом, вся информация о текущем времени со счетчиков 3 импульсов высвечивается на цифровых индикаторах 10 за период следования синусоидального сигнала с одного из выходов трехфазного источника 11 питания, а так как частота следования этих импульсоБ в этом случае равна ,50 Гц, мелькания на индикаторах 10 е замечается наблюдателем вследстви инерционности человеческого глаза, а воспринимаются как непрерывное свечение. В том случае, когда информация на счетчиках 3 импульсов 3 не изменяется, т.е. когда с делителя 2 на управ ляемую схему 14 запрета не поступает никаких сигналов, через эту схему сигналы с последнего выхода формтров теля-распределителя 12 импульсов (фиг.2,д) проходят без изменения на объединенные входы схем 13 совпащения (фиг.2,ж; до прихода сигнала, изображенного на фиг. 2,е). При этом длительность импульсов, проходящих схемы 13 совпадения с выходов формир вателя на управляющие входы схем 4 совпадения не изменяется, а вследствие этого яркость свечения цифровых индикаторов 10 будет максимальной. Когда на схему 14 запрета с делителя 2 частоты приходит импульс (фиг.2,е), под его воздействием изменяется длительность импульсов, фор мируемых этой схемой14 запрета таки образом, что их длительность минимальва после прихода импульса с делителя 2 частоты и увеличивается, на пример, по линейному закону до перво начального значения в течение нескольких периодов следования синусо идальных сигналов источника 11 пита ния (фиг.2,ж). В результате этого схемы 13 совпадения будут пропускат через себя с формирователя-распреде лителя 12 импульсов, изменяющиеся п длительности импульсы (фиг.2,з) , ко торые и будут подключать цифровые индикаторы 10 через силовые ключи 7 к общей шине питания на более корот кое время. Так как в момент прихода импульсов с делителя 2 частоты на счетчики 3 импульсов информация в н изменяется ((изменяется и конфигурация цифр на индикаторах), то яркост цифровых индикаторов в этот момент будет минимальна и с течением времени будет увеличиваться до первоначального значения. Таким образом, в момент времени смены цифр на индикаторах 10 новые лампочки накаливания будут подключаться не сразу под максимальное ам плитудное значение питающего напряж ния, а под пониженное и увеличивающееся с течением времени напряжение под воздействием импульсов с выхода управляемой схемы 14 запрета. За эт время нити лампочек накаливания в индикаторах 10 успеют разогреться до номинального з-начения. Управляемая схема 14 запрета может быть выполнена по-разному. Разберем более подробно схему, изображенную на фиг.З, временные диаграь мы которой, поясняющие ее работу, приведены на фиг.4 . Схема запрета состоит i j блока 15 с:равнения, к двум входам .е подключеты два диода 16 и 17 соответственно анодом и катодом. Два накопительных конденса ора 18 и 19 присоединены параллельно входам блока 15. Резистор 20 включен между анодом диода 16 и источником питания, а резистор 21 подключен параллельно конденсатору 19. Катод диода 16 соединяется с последним выходом формирователя-распределителя 12 импульсов, анод диода 17 подключается к выходу делителя 2 частоты, а выход блока 15 сравнения присоединяется к объединенным входам схем 13 совпадения (фиг. 1) . Схема запрета работает следующим образом. Анод диода 17 нах®дится под потенциалом корпуса при отсутствии сигнала с, делителя 2 частоты (фиг.1) , а накопительный конденсатор разряжен. На катод диода 16 поступают сигналы (фиг.4,а) с формирователя 12, положительный уровень которых закрывает диод 16. в эти моменты времени конденсатор 18 заряжается от источника питания (+ЕпитЗчерез резистор 20 и разряжается через диод 16, когда сигнал на его катоде отсутствует. При этом форма напряжения на конденсаторе 18, т.е. на входе блока 15 сравнения будет пилообразной (фиг.4,в), и блок сравнения при этом будет выдавать на выходе импульсы, (фиг.4,г, до привода импульса 4,6), по форме повторяющие импульсы на катоде диода 16 (фиг.4,а) . Если потенциал левого по схеме входа блока сравнения 15 превышает потенциал на правом входе, то на его выходе появляется сигнал, если наоборот, то сигнал отсутствует. С приходом на анод диода 17 импульса Сфиг.4,6) конденсатор 19 быстро заряжается до его амплитудного значения и начинает медленно разряжаться через резистор 21 (это достигается выбором постоянных времени, 20 С18 21 С19) , как это показано на фиг.4,в. Вследствие этого на выходе блока 15 сравнения появляются положительные перепады напряжения (фиг. 4, г) в те моменты времени, когда напряжение на конденсаторе 18 положительнее напряжения на конденсаторе 19 (фиг.4,в). Вследствие этого длительность выходных импульсов блока 15 сравнения по мере разряда конденсатора 19 увеличивается, и при полностью разряженном конденсаторе 19 повторяют форму импульсов на катоде диода 16. Для подключения к конденсатору 19, т.е. к правому входу блока 16 сравнения еще одного диода, через него можно подавать регулируемый вручную положительный потенциал напряжения. В этом случае осуществляется ручная регулировка яркости цифровых индикаторов 10. Если же на этот диод подавать напряжение от фотоэлемента, при этом будет осуществляться автоматическое изменение яркости цифровых индикаторов 10 от внешней освещенности фотоэлемента.

В схему часов можно ввести еще две управляемые скемы. 14 запрета (фиг.1) , выход которых будет связан с остальными двумя схемами 13 совпадения, а управляющие входы схем запрета необходимо подключить соответственно к выходу второго и четвертого счетчика 3 импульсов. При этом регулировка зажиганием цифровых индикаторов 10 будет осуществляться п отдельным парам.

Использование формирователя-распределителя импульсов, управляемой схемы запрета и схем совпадения позволяет повысить надежность работы электронных часов в целом за счет автоматической регулировки яркости цифровых индикаторов при смене их показаний. Это достигается путем подачи на вновь включенные лампы накаливания цифровых индикаторов импульсного напряжения малой длительности и амплитуды, которое постоянно увеличивается (например, по линейному закону), вследствие этого нити ламп, постепенно разогреваясь, подключаются под номинальное напряжение .

Формула изобретения

Электронные часы, содержащие цифровые индикаторы с нитями накаливания, кварцевый генератор, выход которого через делитель частоты подсоединен ко входу последовательно соединенных счетчиков импульсов, причем другой выход каждого счетчика импульсов подсоединен к первым входам схем И, выходы первых трех из которых включены на входы первой схемы ИЛИ, а .выходы вторых трех на входы второй схемы ИЛИ, выходы которых через- дешифраторы и ключи

0 подключены ко входам индикаторов

многофазный источник питания, выходы которого через двухполупериодную схему выпрямления подключены к знакообразующим электродам индикаторов

5И к объединенным выходам силовых ключей, отличающиеся тем, что, с целью повышения надежности,в них введены формирователь-распределитель импульсов, три схемы совпадения

и управляемая схема запрета, причем выходы многофазного источника питания через формирователь-распределитель импульсов подсоединены к первым входам схем совпадения, другие вход которых объединены и включены на выход управляемой схемы запрета, первый вход ко горой включен на четвертый выход форМиров ателя-распределителя импульсов, а второй вход схемы запрета - к выходу делителя частоты, причем выходы

0 схем совпадения включены на вторые входы соответственно первой и четвертой, второй и пятой, третьей и шестой схем И.

5 Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 526850, кл. G04 С 3/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР № 550615, кл. С, 04 С 13/02, 14.07.75 (прототип).

/

Zi

3 е

ж

-Епит

1

и

ILJLJLJI

/7