Устройство для измерения времени Советский патент 1981 года по МПК G04C11/02 

I

Изобретение относится к области измерения времени, а именно к электронным уст{юйствам для измерения неизвестных интервалов времени с использованием радиосигналов высокоточного времени или частоты, передаваемых по кангшам связи.

Известны устройства для измерения времени, используемые & технике и навигации, в астрономических и физических лабораториях, например высокоточные электронные часы различных видов, из которых наиболее распространенными являются кварцевые часы.

Кварцевые часы выполнены на основе термостатированного кварцевого генератора, частота колебаний которого понижается с помощью делителей до 1 Гц, электронный счетчик и индикатор 1.

Недостатком известного устройства является то, что точность измерения интервалов времени в значительной степени зависит от внешних факторов, например от постоянства питающих напряжений, изменения окружающей температуры, старения кварца. Для решения основной задачи прецизионной хронометрии времени необходимо периодически согласовывать :сод кварцевых часов с эташонными часаили.

Процесс синхронизации и эталонирования высокоточных мер времени и

частоты весьма трудоемкий, требует специального оборудования и вносит погрешности в показания втори иых часов.

Известно также устройство для

измерения времени - электронные чЬсы, корректируемье радиосигналамн точного времени, содержавюе датчик сигналов точного времени и частоты, выполненный на термостатированнсж

кварцевом генераторе опорной частоты, делитель частоты с коэффициентом пересчета KC,, 5 со сквозным переносом и счетнш-1 запуском, формирователи секунд хранимого времени из эталонных сигналов времени и частоты, построенного на счетчиках импульсов, формирователь шкалы хранимого времени с дешифраторами и блоком индикации (секунда, минута, час)

и установкой текуи его времени, радиоприемник, схему памяти сигналов точного времени, формирователь корректирующего минутного импульса.со схемой управления, схему измерения

погрешности привязки и хода часов

ПО сигналам точного времени с переключателем ввода поправки и схему выделесия секундных радиоимпульсов 2

Недостатками известного устройства являются недостаточная точность синхронизации и измерений,а также ограниченность функциональных возможностей устройства, так как оно хоть, и обеспечивает .высокую точность сведения шкал точного и хранимого времени, но не устраняет общую значительную погрешность Vbt синхронизации меры времени, которая для известного устройства определяется следующим образом:

tfot--{4 ot+boi +BQt Soio,+Sot..+Sotc+bot

Ll)

-где (о - погрешность частоты опорной меры образования шкалы времени (хранимого); погрешность определения времени, прохождения радиосигналов от передающей до приемной антенны; Opt2 - погрешность синхронизирующей меры;

oot-j- погрешность синхронизирующей меры; Sot,4 погрешность определения момента регистрации сигнала времени (точного) эталона; 8etc- погрешность определения

задержки времени прохождения сигнала в приемнорегистрирующей аппаратуре; погрешность определения поправки и коррекции моментов сигналов синхронизируемой шкалы времени. При этом погрешности и 5о1 значительны, а устройства для снижения их величины довольно сложны. Кроме того, отсутствие автоматического вывода информации с электронных часов ограничивает их функциональные возможности и область их применения.

Цель изобретения повышение точности синхронизации и измерений и расширение функциональных возможностей, которое достигается путем соответственного упрощения схемы привязки (эталонирования) и синхронй.зации и введения узлов автоматического вывода, информации о текущем значении времени.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения времени, содержащее датчик эталонных сигналов точного времени и частоты, блок разрешения сигналов эталонной частоты, делитель частоты, выход которого соединен со входом формирователя, секунд хранимого времени.

блок разрешения сигналов эталонного времени, формирователь импульсов, счетчик точного времени, первый выход которого соединен со входом индикатора точного времени, два элемента памяти, два переключателя режима работы, формирователь сигнал сброса, формирователь минутного корректирующего импульса и два ключевых элемента, введен коммутатор, причем выход промежуточной частоты датчика эталонных сигналов точного времени и частоты через блок разрешения сигналов эталонной частоты подключен ко входу делителя частоты выход низкой частоты датчика эталонных сигналов точного времени и частоты соединен с первыми входами первого ключевого элемента и блока разрешения сигналов эталонного времени, выход ксгорого через формирователь импульсов соединен с выходом формирователя секунд хранимого времени непосредственно и через первый переключатель режима работы с -первы двумя входами коммутатора и управляющим входом счетчика точного времени, входы разрядов которого подключены к выходам коммутатора, выхо первого ключевого элемента соединен с первым входом формирователя сигнала сброса, выход которого подключен к третьему входу коммутатора первый и второй выходы счетчика точного времени соединены с первыми входами соответственно второго ключевого элемента и формирователя минутного корректирующего импульса, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента памяти, а второй - со вторыми входами формирователя сигнала сброса и первого элемента памяти, прямой вход которого через второй переключатель работы соединен со вторыми входами блоков разрешения сигналов эталонной частоты и эталонного времени, инверсный выход первого элемента памяти через кнопк ручной установки подключен ко второ входу первого ключевого элемента, выходы второго элемента памяти соединены со вторым и третьим входами второго ключевого элемента, а ег счетный вход через кнопку автоматического вывода подключен к общей шине, вход сброса коммутатора .через кнопку ручного сброса подключен к общей шине.

В предлагаемом устройстве датчик эталонных сигналов точного времени и частоты может быть выполнен на радиоприемнике, выход которого непосредственно подключен ко входу формирователя секунд хранимого времени, что позволяет полностью устранить блок кварцевого генератора и проводить радиоприем эталонных сигналов чаСтот-ы и времени без указанного генератора.

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения времени.

Устройство для измерения времени содержит датчик 1 эталонных сигналов точного времени и частоты, выполненный на радиоприемнике супергетеродинного типа с автоматической подстройкой частоты гетеродина, блок 2 разрешени;я сигналов эталонной частоты, делитель 3 частоты, формирователь 4 секунд хранимого времени, коммутатор 5, счетчик 6 точного времени, индикатор 7 точного времени, ключевые элементы 8 и 9, блок 10 разрешения сигналов эталонного времени, формирователь 11 импульсов, формирователь 12 сигналов сброса, формирователь 13 минутного корректирук1щего импульса счета или привязки к шкале точного времени, элементы 14 и 15 памяти, переключатель 16 режима работы устройства ВРЕМЯ-ЧАСТОТА переключатель 17 режима раСботы счетчика УСТАНОВКА-РАБОТА, КНОПКУ 18 ручной установки, кнопку 19 ручного сброса счетчика и кнопку 20 автоматического вывода, причем выход сигнала промежуточной частоты радиоприемника 1 через блок 2 разрешения сигналов эталонной частоты последовательно соединен со входом делителя 3 частоты, а выход сигналов низкой частоты датчика 1 через блок 9 разрешения сигналов эталонного времени подключен ко входу формирователя 11 импульсов из этсшонного времени и ко входу формирователя 13 минут- ного корректирующего импульса счета или привязки к шксше точного времени, выходы формирователей 4 и 11 через переключатель 17 УСТАНОВКА-РАБОТА и коммутатор 5 подключены ко входам счетчика 6 точного времени, выход разрядов секунд которого последовательно соединен со входом формирователя 13 минутно1:р корректирующего импульса, выход всех разрядов счетчика точного времени 6 последовательно соединен со входом ключевого элемента.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника питания счетчик 6 точного времени и элемент 14 памяти могут находиться в любом положении, а элемент 15 памяти установится в положение . При этом, если значения младших разрядов счетчика точного времени (разряда секунд) будут отличны от нуля, что наиболее вероятно, элемент 14 памяти через формирователь 13 обязательно установится в положение л высокий потенциал с выхода 1 элемента памяти подается на блок 2 разрешения сигналов эталонной частоты или на блок & разрешения сигналов эталонного времени в зависимости от положения переключателя 16 режима работы устройства, подключая выходы датчика 1 эталонных сигналов точного времени и частоты к делителю 3 частоты, в режиме Частота. либо к формирователю 11 импульсов секунд хранимого времени из сигналов эталонного времени в режиме Время соответственно. При этом радиосигналы эталонной частоты

0 с выхода промежуточной частоты радиоприемника 1 через блок 2 поступают на вход делителя 3 частоты и далее на вход формирователя 4 секунд хранимого времени из эталон5ной частоты или радиосигнгиш эталонного времени с выхода низкой частоты радиоприемника 1 поступают через блок 9 на вход формирователя il импульсов.

0

Для осуществления привязки шкалы счетчика 6 точного времени к шкале точного времени переключатель 16 режима работы устройства устанавливают в положение Время , а переключатель 17 режима работы счетчика

5 устанавливают в режим Установка часов или Установка минут , После этого нажимают кнопку 19 ручного сброса счетчика, при этом сигнал Сброс счетчика через ком0мутатор 5 сигналов сбросаи установки счетчика точного времени . формирует импульс сброса всех разрядов часов и минут счетчика 6 точного времени и устанавливает их

5 в нулевое положение.Высокий потенциал элемента 14 памяти с выхода 1 подает импульс разрешения на блок 10 разрешения пропуска сигналов эталонного времени и выдаваемые датчиком

0 эталонных сигналов точного .времени и частоты 1 ращиосигналы точного времени с выхода низкой частоты поступают на вход формирователя 11 импульсов секунд хранимого времени который из переднего фронта радио5. импульсов точного времени формирует короткие импульсы порядка 1 с длительностью 1 МКС. Эти импульсы через переключатель 11 в режиме Установка и через коммутатор 5 поступают

0 на счетчик 6 точного времени либо на разряд часов, либо на разряд минут и позволяют установить начальное значение времени на счетчик точного времени 6 с точностью до одной

5 МИНУ1Ы, либо с ручных часов, либо по радиове1аательной прогос лме точного времени. При этом младшие разряды счетчика секунд счетчика 6 точного времени могут быть в любом

0 положении и, если их значение отличается от нуля, формирователь 13 минутного корректирующего импульса сформирует сигнал Счет секунд , разрешающий для формирователя 12 и запрещающий для элемента 14 памяти. который перейдет в состояние, соответствующее логическому ЭТОМ ну зевой потенциал с выхода элемента 14 памяти запрещает прохож дение сигнгшов через блок 10, Импульсы точного времени с датчика 1 сигн(лов точного времени и частоты на вход формирователя 11 не подаютс Для привязки шкалы времени устройст необходимо нажать кнопку 18 ручной установки, когда переключатель 17 Работа переведен в положение При этом высокий потенциал с инверсного выхода элемента 14 памяти через элемент 9 разрешит поступать сигналам времени на формирователь, который при наличии сигнала разрешения от формирователя 13 сформируе сигнал сброса на разряд секунд счетчика б точного времени через ко мутатор 5, Сигнал информации с раз ряда секунд счетчика бточного вре мени через формирователь 13 сформи рует сигнал О секунд запрета на формирователь 12 и переведет элемент 14 памяти в другое состояни соответствующее логической 1, С прямого выхода элемента 14 памяти будет подан сигнгш разрешения на элемент 9 и на счетчик б точного времени и через переключатель 17 в положение Работа будут поступать секундные .сигналы, сфорллированные формирователем 11 из радиосигналов точного времени. Учитывая что сигналы точного времени передаются радиостанциями в соответствии с часовыми програлвдами работы тольк в определенные промежутки времени, а несущая эталонная частота практически многими радиостанциями передается почти круглосуточно, удобнее работать на прием эталонной частоты При этом порядок работы устройства не меняется, только переключатель 16 переводится в положение Частота. Датчик 1 в момент привязки шкалы времени счетчика 6 точного времени может принимать сигналы радиостанции, работающей в любом ре жиме. Независимо от этого формирова тель 12 сигналов сброса выполняют так, что она не реагирует на сигнал длительностью менее 500 мс, а так как длительность минутных сигналов передаваемых всеми радиостанциями мира, удлиняется до 0,8 с, то формирователь надежно срабатывает только от минутных и часовых сигналов. При этом сигналы эталонной частоты, обеспечив,ающие надежную работу делителя 3 частоты через блок 2, подключаются сразу же после того, как формирователь 12 сбросит счетчик секунд в ноль при поступлении минутного сигнала времени. В дсшьиейшем счетчик б точного времени работает от сигналов эталонной частоты, которые подаются непосредственно на делитель 3 частоты непрерывно с выхода промежуточной частоты датчика 1 через блок 2. В предлагаемом устройстве, для измерения времени можно осуществлять вывод мгновенных значений счетчика б точного времени через элемент 8, который выполняется в виде регистра сдвига и информации, в который поступают со счетчика б точного времени сигналы с элемента 15 памяти. Элемент 15 памяти переходит из одного состояния в другое при поступлении импульса на счетный ход либо . с кнопки автоматического вывода, либо можно применить замыкание и размыкание контактов. Это позволит применять устройство для астрономических наблюдений и осуществлять вывод мгновенных значений времени на печатакяцие устройства с высокой точностью. Предлагаемое устройство для измерения времени позволяет уменьшить общую поГ1решность (pot привязки И синхронизации меры времени за счет исключения погрешности кварцевого генератора Цо , исключения погрешности определения поправки и коррекции моментов сигналов синхронизируемой шкалы Sotf, , а также уменьшения погрешностей синхронизируемой меры и схемным путем суще-ственно -уменьшить погрешность определения момента регистрации сигнала точного времени Bot. и погрешности определения задержки времени прохождения сигнала точного времени в приемно-регистрирующей аппаратуре Sots Таким образом, общая погрешность привязки и синхронизации меры времени в предлагаемом устройстве будет I 2 T|Sot + 6ot2 ol -tSotc W Формула изобретения Устройство для измерения времени, содержащее датчик эталонных сигналов точного времени и частоты, блок разрешения сигналов эталонной частоты, делитель частоты, выход которого соединен со входом формирбвателя секунд хранимого времени, блок разрешения сигналов эталонного времени, формирователь импульсов, счетчик точного времени, первый выход которого соединен со входом индикатора точного времени, два элемента памяти, два переключателя режима работы, формирователь сигнала сброса, формирователь минутного корректирующего иШ1ульса и два ключевых элемента, отличающеес я тем, что, с целью повышения