SU1509824A1 - Устройство дл определени мгновенного суточного хода механических часов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  погрешности хода часов в услови х производства и ремонтных мастерских. Целью  вл етс  повышение быстродействи  устройства и расширение его функциональных возможностей за счет обеспечени  измерени  погрешности хода часов с любым стандартным периодом колебаний баланса. Устройство содержит датчик 1 временных интервалов, формирователь 2 служебных импульсов, генератор 3 опорной частоты, коммутатор 4, делитель 5 с переменным коэффициентом делени , блок 6 определени  погрешности, триггер 7 управлени , переключатель 8 режима, оперативное запоминающее устройство /ОЗУ/ 9, преобразователь 10 двоично-дес тичного кода, блок 11 цифровых индикаторов. Введение формировател  2 служебных импульсов, делител  5 с переменным коэффициентом делени , триггера 7 управлени , переключател  8 режимов и ОЗУ 9, изменение св зей устройства позволит измер ть мгновенный суточный ход часов с любым стандартным периодом колебаний баланса, сократив при этом в 3,5 раза врем  каждого измерени . 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  определени  погрешности хода механических часов,

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  устройства и расширение его функциональных возможностей за счет обеспечени  измерени  погрешности хода часов с любым стандартным периодом колебаний баланса.

На фиг.1 представлена схема устройства дл  определени  мгновенного суточного хода механических часов; на фиг,2 - схема генератора опорной частоты; на фиг.3-5 - временные диаграммы , по сн юшде работу устройства дл  определени  MrHOBejiHoro суточного хода механических часов.

Устройство дл  определени  мгновенного суточного хода механических чйсов (фиг.1) содержит датчик 1 вре- менных-интервалов, формирователь 2 служебных импульсов, генератор 3 опорной частоты, коммутатор 4, делитель 5 с переменным коэффициентом делени , блок 6 определени  погрешности , триггер 7 управлени , переключатель 8 режима, ОЗУ 9, преобразователь 10 двоично-дес тичного кода 11 цифровых индикаторов.

Выход датчика 1 временных интервалов подключен к первому входу формировател  2 служебных импульсов, к второму входу которого подключен второй выход генератора 3 опорной частоты . Первый выход формировател  2 служебных импульсов подключен к первому входу. ОЗУ 9, второй выход формировател  2 служебньк импульсов соединен с входом генератора 3 опорной частоты, с вторым рходом делител  5 с переменным коэффициентом делени , .с вторым входом блока 6 определени  погрешности, с вторым входом триггера 7 управлени , первый выход генератора 3 опорной частоты соединен с первьм входом коммутатора 4,третий выход генератора 3 опорной час- тоты соединен с третьим входом коммутатора 4, выход коммутатора 4 соединен с первым входом делител  5 с переменным коэффициентом делени , третий вход которого соединен с выходом переключател  8 режима. Выход делител  5 с переменным коэффициентом делени  соединен с первым входом блока 6 определени  погрешно

: сти , первый выход которого соединен с первым входом триггера 7 управлени . Первый выход триггера 7 управлени  соединен с вторым входом коммутатора 4. Второй выход блока 6 определени  погрешности соединен с вторым входом ОЗУ 9, выход .которого соединен с первым входом преобразоJQ вател  10 двоично-дес тичного кода, выход преобразовател  двоично-дес тичного , кода соединен с входом блока 11 цифровых индикаторов. Второй выход триггера 7 соединен с вторым дом преобразовател  10 двоично-дес тичного кода,

В устройстве дл  определени  венного суточного хода механических часов (фиг.1) генератор 3 опор- 20 и°й частоты (фиг.2) содержит задающий генератор 12, .счетчик 13, буферный каскад 14, делитель 15, причем выход задающего генератора 12 служит

вторым выходом генератора 3 опорной частоты и подключен к первому входу счетчика 13, Выход счетчика 13 подключен к входу буферного каскада 14, выход которого подключен к первому входу делител  1 и  вл етс  первым

30 выходом генератор-. 3 опорной частоты . Выход делител  15  вл етс  третьим выходом генератора 3 опорной частоты. Вход генератора 3-опорной частоты подключен к второму входу

25 счетчика 13 и второму входу делител  15.

Устройство дл  определени  мгновенного суточного хода механических часов работает следующем образом.

40 Дл  по снени  работы используют- с  диаграммы 16-27 фиг.З (

25

- Т

эта л

45

50

55

). На выходе датчика 1 временных интервалов формируютс  импульсы с периодом повторени , равным периоду колебаний баланса (крива  19) исследуемых часов. Эти импульсы поступают на первый вход формировател  2 служебных импульсов, где производитс  формирование двух служебных сигналов: Занесение и Сброс (кривые 20 и 21 соответственно ) . Эти сигналы вырабатываютс  с помощью высокочастотных тактовых импульсов от генератора 3 опорной частоты (крива  16), поступающих на второй вход формировател  2 слу- жабных импульсов.

Сигналом Занесение производитс  переписывание в ОЗУ 9 (крива 

20, t t, ) содержимого счетчика блока 6 определени  погрешности, поле чего производитс  начальна  установка (сигналом Сброс, крива  21) счетчика 13 и делител  15 генератора 3 опорной частоты, блока 6 определени  погрешности, делител  5 с переменным коэффициентом делени , триггера 7 управлени  ((). Напр жение О с первого выхода триггера 7 управлени  (крива  22, t t йд) поступает на второй вход коммутатора 4, перестраива  его так, что на его выход поступают импульсы с его третьего входа (кри98246

В данном устройстве дл  определени  мгновенного суточного .хода механических часов емкость счетчика в блоке 6 определени  погрешности выбрана равной 3600 единиц счета. При выборе общей структуры устройства выражение дл  N преобразовано следующим образом:

10

N

3600-23 + 3600,

15

с другой стороны

,

N

гап

ва  18, tp, t «:

t). Эти импульсы через делитель 5 с переменным коэффициентом делени  поступают на первый вход блока 6 определени  по- грешности. Делитель 5 с переменным коэффициентом делени  предназначен лишь дл  обеспечени  работы устройства дл  определени  суточного хода механических часов с различными .периодами колебаний баланса. Поэтому дл  упрощени  рассмотрени  работ устройства можно временно прин ть коэффициент делени  делител  5 с переменным коэффициентом делени ,ра ным единице. Тогда можно считать,чт

импульсы с выхода коммутатора 4 поступают непосредственно на первый вход блока 6 определени  погрешно

сти (крива  18, t tд).

Дл  определени  хода часов с точностью ± 1 с/сут необходимо измер ть период колебаний баланса с точностью 1/N, где N - количество секунд в сутках, т.е. N 60- 60-2А 3600 к X 24 86400.

Следовательно, необходимо иметь счетчик емкостью 86400 единиц счета, выбрать частоту его заполнени  (др) .так, при эталонном периоде колебаний баланса (Тgg T-,g за врем , равное Т этот счетчик полностью заполнилс . Из выражени  дл  N видно, что этот счетчик можно построить составным

СчбО + СчбО + Сч24.

Если прин ть, что максимальна , определ ема  устройством погрешность хода часов равна 3600 с/сут, то общую структуру счетчика можно представить в виде

СчЗбОО + Сч24.

где.

Т здп

зсщ

20 25 30

гап

3600-231,р +

откуда Tgg NT -ь 3600 Т.„ .

Из этого выражени  видно, что есть возможность разделить цикл работы устройства на два этапа, причем в первом этапе заполн ть счетчик (емкостью 3600 единиц счета) импульсами , период повторени  которьгх в 23 раза больше, чем период выбранной дл  данного периода колебаний баланса частоты заполнени  (Т 23 Тлдп), а во втором этапе за35

40

гаг

полн ть счетчик импульсами с периодом следовани  выбранной частоты (Т Т,д„). Второй этап работы устройства назовем измерительным интервалом . Дл  определени  момента начала измерительного интервала используетс  момент переполнени  счетчика (емкостью 3600) блока 6 определени  погрешности при заполнении его импульсами с периодом Т.. В этот момент на первом выходе блока 6 определени  погрешности возникает сиг- 5 дад поступающий на первый вход

триггера 7 з Равлени , перевод  его в состо ние 1 (крива  22, t tд). Напр жение 1 с первого выхода триггера 7 управлени  поступает на второй вход коммутатора 4, перестраива  его так, что .на его выход поступают импульсы с его первого входа (крива  18, t д . t 10) .

Таким образом, с выхода коммутатора 4 на первый вход делител  5 с переменным коэффициентом делени  в первый период работы устройства (t «i t) поступают импульсы, .фор50

55

мируемые на выходе делител  15 генертора 3 опорной частоты, а во второй период (t ) импульсы с входа делител  15 генератора 3 опорной частоты. Коэффициент делени  делител  15 генератора 3 опорной частоты равен 23.

На фиг.3-5 (крива  18) представлен сигнал на выходе коммутатора 4. Дл  нагл дности на вр еменных диаграммах показана работа четырех младших разр дов счетчика блока 6 определени  погрешности (кривые 23, 24, 25, 26 соответственно) и триггера переполнени  (крива  27), определ - н цего знак результата измерени .

Импульсом Занесение (крива  20 t t,) состо ние счетчика, блока 6 определени  погрешности и триггера переполнени  переноситс  в ОЗУ 9. Это.т код с выхода ОЗУ 9 поступает наг преобразователь 10 двоично-дес тичного кода, с выхода которого информаци  о величине и знаке погрешности хода часов поступает на вход блока 11 цифровых индикаторов. Оператор пр очитывает нулевое значение погрешности хода часов.

На фиг.4 приведены временные диаграммы , по сн ющие работу устройства дл  определени  мгновенного суточного хода механических часов дл  случа , когда часы спешат (ТБС,А T,,«ft), а на фиг.5 - дл  случа , когда часы отстают ( ) Первый этап работы (t t д) устройства в этом случае ничем не отличаетс  от работы устройства дл  случа  Т ес(( этал

В момедт t tp происходит обнуление счетчика блока 6 определени  погрешности (кривые 23-26) и установка в 1 триггера переполнени 

(крива  27) .

За врем  от t tд до t t-j происходит заполнение счетчика блока 6 определени  погрешности. Дл  случа  Трдд 1 Т ,д( момент Т наступает до заполнени  счетчика 6 определени  погрешности и изменени  состо ни  триггера переполнени  (фиг.4, кривые 20, 23-27, t t.,). Импульсом Занесение (крива  20, t tj) состо ние счетчика блока 6 определени  погрешности и триггера переполнени  переноситс  в ОЗУ 9. Значение погрешности хода часов заноситс  в обратном коде. Дл  случа 

5

0

5

0

5

0

5

0

Tgg (л счетчик блока 6 определени  погрешности успевает полно- i стью заполнитьс  и обнулитьс  (кривые 23-26, t ), триггер переполнени  также устанавливаетс  в состо ние О (крива  27, t ). До момента t t-j счетчик блока 6 определени  погрешности продолжает считать импульсы, приход щие на вход блока 6 определени  погрешности . В момент поступлени  второго импульса баланса часов формируетс  импульс Занесение (t t), которым состо ние счетчика блока 6 определени  погрешности переноситс  в ОЗУ 9. Так как к этому моменту (t ti.j) триггер переполнени  находитс  в состо нии О, то ОЗУ 9 в знаковый разр д заноситс  О, значение погрешности хода часов заноситс  в пр мом коде..

С выхода ОЗУ 9 код погрешности хода часов поступает на дешифратор 10, с выхода которого информаци  . о величине и знаке погрешности поступает на вход блока 11 цифровых индикаторов. Оператор прочитывае значение погршености (с/сут) со знаком -. г, .

Момент времени t  вл етс  началом нового цикла работы устройства .

Дл  упрощени  работы устройства дл  определени  мгновенного суточного хода механических часов рассматривалась в предположении, что коэффициент делени  делител  5 с переменным коэффициентом делени  равн лс  единице. При реальной работе устройства этот коэффициент отличен от единицы, причем он равен конкретной величине дл  каждого значени  , используемого часового механизма.

В основе построени  делител  5 с переменным коэффициентом делени  лежит микросхема К155ИЕ8, алгоритм работы которой описываетс  выражением

f M fM вых 64

где М F 2 + Е 2 + D 2 +

55

+ С 2 + В 2 +

A2

Символы А, В, С, D, Е, F - условное обозначение входов управлени  работой микросхем, на которые поступают сигналы управлени  О либо 1.

Задача сводитс  к расчету величины М дл  каждого значени  стандартного периода, колебаний баланса часов и определению значени  частоты задающего генератора 12 генератора 3 опорной частоты, при котором N 6060-24 86400.

Результаты расчетов показьшают, что частота задающего генератора 12 должны быть 1228800 Гц, тогда частота импульсов на первом выходе генератора 3 опорной частоты равна 307200 Гц.

Дл  стандартных значений периодов колебаний балансов 0,2; 0,33; 0,36; 0,4; 0,5; 0,6 с коэффициенты М должны быть 90; 54; 50; 45; 36; 30 соответственно .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  определени  мгновенного суточного хода механических часов, содержащее датчик временных интервалов, коммутатор, блок определени  погрешности, генератор опор- цой частоты, преобразователь двоично-дес тичного кода и блок цифровых индикаторов, причем первый выход ген ератора опорной частоты соединен с первым входом коммутатора, а выход преобразовател  двоично-дес тичного кода - с входом блока цифровых индикаторов, от личаю- щ е е с   тем, что, с целью повышени  быстродействи  и расширени 

   функциональных возможностей за счет обеспечени  измерени  погрешности хода часов с любым стандартным периодом колебани  баланса, в него введены формирователь служебных импульсов, .переключатель режима, делитель с переменным коэффициентом делени , триггер управлени , операQ тивное запоминающее устройство, при этом выход датчика временных интервалов соединен с первым входом формировател  служебных импульсов, первый выход Которого подключен к

   5 |Перво-му входу оперативного запоми- (нающего устройства, вьпсод коммутатора соединен с первым входом делител  , выход которого подключен к первому входу блока определени  погреш0 ности, первый выход блока определени  погрешности соединен с первым входом триггера, первый выход которого подключен к второму входу коммутатора , второй выход генератора

   5 опорной частоты соединен с вторым входом формировател  служебных импульсов , второй выход которого подключен к входу генератора опорной частоты и к вторым входам делител ,

   0 блока определени  погрешности и триггера , второй выход которого соединен с вторым входом преобразовател  двоично-дес тичного кода, второй выход блока определени  погрешности соединен с вторым входом оперативного

   запоминаюв(его устройства, выход которого подключен к первому входу преобразовател  двоично-дес тичного кода, третий выход генератора опорной частоты соединен-С третьим входом коммутатора, а выход переключател  режима - с третьим входом делител .

   0

   л2

   4- J «0 «-J- j4J4J-«04- - j40 « с

   A

   40- ,«j- j- -j - -«-a- - - - J

   t «o

   51 §

   w

   Э

   s

   « M fo If «o t

   ;;:; ГЧ СЧ CM CM