Устройство для формирования временных интервалов хода балансовых часов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А 1) @ С 04 D 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ7ЕНИЯ;

И АВТОРСКОМУ СЕИДЕ"ГЕПЬСТВУ четвертого триггера.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3762203/24-10 (22) 02.07.84 (46) 15.01.86. Бюл. № 2 (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В. В. Куйбьппева (72) В. П. Миронов и В. Н. Яшин (53) 621. 31 7. 39:531 .7 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 586418, кл. С 04 D 7/!2, 1976.

Авторское свидетельство СССР

¹ 696404, кл . G 04 D 7/12, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ ХОДА БАЛАНСОВЫХ ЧАСОВ, содержащее микрофон, выход которого через усилитель соединен с входом усилителя-ограничителя и компаратор, выходом подключенный к первому входу первого триггера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повышения точности формирования временных интервалов хода часов, в него введены два детектора, логический элемент И, ждущий мультивибратор, источник опорного напряжения, два генератора линейно изменяющегося напряжения, второй компаратор, формирователь импульсов сброса, второй, третий и четвертый триггеры, причем выхо усилителя через первый детектор соединен с первым входом логического элемента И вторым входом подключенного к выходу ждущего мультивибратора, а выходом — к первому входу первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход — с входом ждущсго мультивибратора и с первыми входами двух генераторов линейно изменяюшегася напряжения, вторые входы которых подключены к выходу формирователя импульсов сброса, выход первого генератора линейно изменяющегося напряжения соединен с вторым входом усилителя-ограничителя, выход которо о через второй детектор подключен к второму входу второго компаратора. первым входом соединенного с выходом второго генератора линейно изменяющегося напряжения, а выходом — с первым входом второго триггера, выход которого подключен к входу формирователя импульсов сброса и к второму входу первого триггера, выходом соединенного с вторым входом второго триггера, а через третий триггер — с входом

1 1

Изобретение относится к часовому приборостроению и может быть использовано для автоматизированного контроля балансовых часов.

Цель изобретения — повышение точности формирования временных интервалов хода часов, а также устранение подготовительной фазы в работе устройства и расширение функциональных возможностей устройства за счет формирования трех импульсны с последовательностей для автоматизированных систем контроля балансовых часов.

На фиг.1 изображена схема устройства", на фиг,2 — эпюры напряжения, поясняющие принцип работы устройства на фиг.3 - генераторы

ГЛИН1 и ГЛИН2; на фиг.4 — триггер и формирователь импульсов сброса.

Устройство содержит микрофон 1, выход которого соединен с входом усилителя 2, первый детектор 3, вход которого соединен с выходом усилителя 2 и с входом усилителяограничителя 4, а выход детектора

3 соединен с вторым входом логического элемента И 5, первый вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора 6, выход логического элемента И 5 соединен с первым входом первого компаратора 7, второй вход которого присоединен к выходу источника 8 опорного напряжения, а выход первого компаратора 7 соединен с входом ждущего мультивибратора 6, с первым входом первого генератора 9 линейно изменяюzегоes напряжения (ГЛИН1), с первым входом второго генератора 10 линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН2). Выход генератора (ГЛИН1)

9 соединен с вторым входом усилителя-ограничителя 4, выход усилителяограничителя 4 соединен с входом второго детектора 11, выход которого соединен с вторым входом второго коипаратора 12, первый вход которого присоединен к выходу второго генератора (ГЛИН2) 10, выход второго ком,паратора 12 соединен с первым входом второго триггера 13, выход ко Торого соединен с входом формирователя 14 импульсов сброса и с вторым входом первого триггера 15, выход блока 14 присоединен к вторым входам генератора (ГЛИН1) 9 и генератора (ГЛИН2) 10, выход первого триг50

5g где U(щ „— максимальная амплитуда импульса шума освобождения (первого импульса).

В момент сравнения переднего фронта импульса шума освобождения с опорным напряжением на выходе первого компаратора 7 появляется импульс, запускающий ждуший мультивибратор 6, генераторы 9 и 10 линейно изменяющегося напряжения по первым входам, и опрокидывающии триггер 15 по первому входу. Триггер 15 опрокидывается и фиксирует

205126 3 гера 15 соединен с вторым входом второго триггера 13 и с входом третьего триггера 16, выход которогс соединен с входом четвертого триггера 17.

Устройство работает следующим образом.

Шумы (звуковые пакеты), возникающие при работе анкерного спуска часового механизма, воспринимаются микрофоном 1 (фиг.1), где преобразуются в электрические сигналы хода часов (фиг.2а) и поступают на вход усилителя 2, который имеет автоматическую регулировку усиления.

Усиленные сигналы с вьмода усилителя 2 поступают одновременно на вход детектора 3 и на вход усилителя-ограничителя 4. С выхода де2б тектора 3 продетектированные сигналы (фиг.2d) поступают на второй вход логической схемы И 5, и к моменту прихода на этот вход первого импульса шума освобождения на пер25 вом входе логической схемы И 5 устанавливается напряжение, равное уровню логической единицы, передний фронт импульса шума освобождения приходит через логическую схему И 5 и поступает на первый вход первого компаратора 7, где сравнивается с опорным напряжением Uon> поступающим с выхода блока 8 на второй вход первого компаратора. .Источник 8 опорного напряжения

35. имеет регулировку выходного напряжения. Величина опорного напряженин выбирается из условия обеспечения максимальной помехозащищенности первого компаратора 7 в промежутках между пакетами мпуль— сов хода часового механизма и принимается равной

О.„= о, - оД u Ä Ä «««, 20

35 з 12051 начало формирования временного интервала между первым и третьим импульсами хода часов. На выходе ждущего мультивибратора появляется импульс напряжения, равный уровню логического О, который, воздействуя на первый вход логической схемы И 5, запрещает дальнейшее прохождение остальных импульсов на первый вход первого компаратора 7.

Длительность импульса ждущего мультивибратора 6 выбирается немного меньше полупериода колебания баланса часов (фиг.25) и надежно блокирует первый вход первого компаратора 7 рт прохождения на него остальных импульсов хода часов и ложных импульсов, которые могут возникнуть между импульсами звуковых пакетов, Ждущий мультивибратор 6 представляет собой стандартный блок, запуск которого осуществляется передним фронтом положительного импульса, поступающего с выхода первого компаратора 7.

Одновременно с запуском ждущего мультивибратора 6 и опрокидыванием первого триггера 15 импульс с выхода первого компаратора 7 запускает по первому входу первый генератор

30 (ГЛИН1) 9 и по первому входу второй генератор (ГЛИН2) 10. Генератор (ГЛИН1) 9 вырабатывает на выходе линейно нарастающее пилообразное напряжение, которое поступает на второй вход усилителя-ограничителя 4.

На фиг.3 приведен пример конкретного выполнения генератора 9.

Он состоит из интегратора, построенного на операционном усилителе А, аналогового ключа на транзисторе Y 1, управляющего ключа на транзисторе

V2 и входного М -триггера на элементах 2„-3 (И-НЕ). Принцип работы генератора 9 кратко описывается следующим образом. Импульс положительной полярности с выхода первого компаратора 7 подается на вход запуска генератора 9, проходя через элемент D инвертируется и устанавливает 1 3 -триггер. (выход элемента Дд ) в состояние логического О, транзисторный ключ Ч2 открывается, положительный перепад напряжения на коллекторе Ч2 закрывает аналоговый Ы ключ на транзисторе Н, начинается I процесс интегрирования постоянного отрицательного напряжения — U coрqg, 26 поступающего на инвертирующий вход усилителя А„, изменение напряжения на выходе интегратора описывается зависимостью к,с„

u,„„ о

Таким образом, на выходе генерируется положительное линейно нарас, тающее пилообразное напряжение.

При подаче на вход элемента 2 отрицательного импульса (уровень логического О) с выхода блока 14 формирователя импульсов сброса

К -триггер опрокидывается, на его выходе (выход элемента Я ) появляется уровень логической 1, ключ на транзисторе V2 закрывается, и отрицательный период напряжения на его коллекторе открывает аналоговый ключ на V 1, интегратор при этом сбрасывается до нуля. Угол наклойа пилообразного напряжения определяется зависимостью

Uc.on

А=а сЕа а R@C„

Его величина может варьироваться в широких пределах изменением параметров Uc,„ @.,,, Gq и выбирается из условия, чтобы при минимальном временном интервале между первым и третьим импульсами (амплитуда колебания баланса максимальна) значение амплитуды пилообразного напряжения на конец интервала 1 (фиг.20) было равно среднему значению амплитуды третьего импульса. При поступлении линейно нарастающего пилообразного напряжения на второй вход усилителя-ограничителя 4 на его первый вход поступают сигналы хода часов с выхода усилителя 2. На выходе усилителя-ограничителя 4 получаются ограниченные по линейно нарастающему напряжению импульсы (сигналы) хода часов (фиг.28). Введение в устройство усилителя-ограничителя

4 обусловлено необходимостью разнести по амплитуде импульсы хода часов.

Амплитуда второго импульса (импульса шума) хода часов в ряде случаев превосходит по амплитуде третий импульс, и задача выделения временного интервала между первым и третьим импульсами значительно усложняется. Введение блока 5 в устройство значительно упрощает задачу, посколь1205126 ку в этом случае амплитуда второго . импульса заведомо меньше амплитуды третьего импульса, так как в момент появления второго импульса ограничивающее (пилообразное,) напряжение меньше по величине этого напряжения в момент появления третьего импульса.

На вход U>»I>(второй вход) поступает линейно нарастающее пилообразное напряжение, на вход U(+ (первый вход) — импульсы хода часов с выхода усилителя 2. Ограниченные по амплитуде линейно нарастающим напряжением импульсы хода часов поступают на вход детектора 11. Детектор

II построен аналогично детектору 3.

На выходе детектора 11 выделяется огибающая ограниченных по амплитуде импульсов хода и поступает на второй вход второго компаратора 12.

На первый вход второго компаратора

12 поступает линейно убывающее пилообразное напряжение с выхода генера,тора (ГЛИН2) 10. Запуск генератора (ГЛИН2) 10 осуществляется синхронно с запуском генератора (ГЛИН1) 9 положительным импульсом с выхода первого компаратора 7. Генератор (ГЛИН2) 10 построен аналогично генератору 9 с добавлением к нему инвертирующего сумматора на усилителе А> (фиг.3). Закон изменения выходного напряжения О „> определяется зависимостью

20

30

40

Ос»>п Е баях "н R @C»

Изменение 03»» происходит по линейно убывающему закону. Запуск генератора (ГЛИН2) 10 и его сброс

45 происходит по такому алгоритму,как и для генератора (ГЛИН1) 9. Угол наклона регулируется потенциометром Р,»(фиг.3).

Начало появления продетектиро50 ванных импульсов хода часов на втором входе компаратора 7 совпадает с началом появления линейно убывающего напряжения на первой входе компара55 тора 7, поэтому при выборе определен- ного угла наклона o(. линейно убывающего напряжения момент превышения продетектированных импульсов хода часов с выхода детектора 11 над линейно убывающим напряжением с выхода генератора (ГЛИН2) 10 приходится на начало (передний фронт) третьего импульса хода часов. Этот момент фиксируется вторым компаратором 12, который вырабатывает на своем выходе положительный импульс напряжения.

Таким образом, пороговое напряжение на первом входе второго компаратора

12, изменяясь по закону линейно убывающего напряжения, намного превосходит амплитуду импульсов в промежутке между первым и третьим импульсами хода часов, и срабатывание компаратора 12 в этот промежуток времени не происходит, т.е. шумы хода часов в интервале от первого до третьего импульса блокируются.

Угол наклона С линейно убывающего напряжения с выхода генератора (ГЛИН2) 10 регулируется в широких пределах и легко выбирается иэ условия оптимального выделения третьего импульса на основе анализа статистических данных о временных ин— тервалах хода часов различных типов.

Положительный импульс напря>кения с выхода компаратора 12, соответствующий переднему фронту третьего импульса, поступает на первый вход второго триггера 13 и опрокидывает его. Возникший перепад напряжения на выходе триггера 13 (иэ состояния,логической 1 в состояние логического О) поступает на второй вход первого триггера 15 и возвращает его в исходное состояние.Таким образом, на выходе первого триггера 15 формируется временной интервал между первым и третьим импульсами хода часов (фиг.22.). Перепад напряжения на выходе второго триггера l3 поступает также на вход формирователя 14 импульсов сброса. На выходе формирователя 14 формируется короткий отрицательный импульс (фиг.4), который поступает на вторые входы генератора (ГЛИН1)

9 и генератора (ГЛИН2) 10 (фиг.3) и сбрасывает напряжение на выходе генератора 9 до нуля, а на выходе генератора 10 до U,Конкретная реализация формирователя 14, выполненного на логических элементах

Д»-З,приведена на фиг.4. При возвращении первого триггера 15 в исходное состояние перепад напряжения

1 (из состояния логической 1 в состояние логического О) на его выходе, воздействуя на второй вход второго триггера 13, возвращает

его в исходное состояние, после этого. устройство сразу же готово к формированию (выделению) нового временного интервала между первым и третьим импульсами хода часов, минуя фазу адаптации. Кроме того, поскольку момент сравнения продетектированных импульсов хода часов и линейно убывающего напряжения приходится на передний фронт третьего импульса хода часов, то срабатывание компаратора 12, а вместе с ним и опрокидывание триггера 15 от импульса, наложенного на третий импульс хода часов, и от "добоев" полностью исключается, так как на первом входе компаратора 12 после его срабатывания появляется сразу же высокий положительный потенциал с выхода генератора (ГЛИН2) 10.

Триггеры 13 и 15 представляют собой стандартные 9 -триггеры, их включение показано на фиг.4.Кратко динамику работы двух триггеров можно представить следующим образом.

Импульс с выхода компаратора 7, воздействуя передним. фронтом на первый вход (вход С фиг.4), опрокидывает его фиксируя начало формиро— вания временного интервала между первым и третьим импульсами хода часов. Поскольку на в -вход триггера

15 заведена логическая 1, то его выход Q при приходе импульса на

С-вход принимает состояние логической 1, которое сохраняется до появления на выходе R, триггера 15 уровня логического О. Если по какой-либо причине на вход С триггера 15 поступают импульсы помехи, то выход Q не изменяет своего состояния.

Таким образом, триггер 15 надежно фиксирует начало первого импульса хода часов. Выход триггера 15 (выход И ) присоединен к второму входу (вход P, — обнуление триггера нулевым потенциалом) триггера 13, следовательно, до прихода первого импульса хода часов (8 = О первого триггера 15) на втором входе

205I26 (вход Й ) триггера 13 — уровень логического О и на выходе (выход Q ) состояние логического 0 независимо от того, будут ли на первом входе (вход C ) триггера 13 импульсы или нет, т.е. триггер 13 блокируется триггером 15. После прихода первого импульса хода часов на первь1й вход (вход () триггера 15 на выходе (выход Я ) триггера 15 появляется логическая 1, и блокировка с триг15

50 гера 13 снимается.

В момент прихода третьего импульса хода часов с компаратора

12 на первый вход (вход C) триггера 13 на его инверсном выходе (выход Я ) появляется уровень логического О, перепад напряжения запускает блок 14 и возвращает в исходное состояние триггер 15 по второму входу (вход ), триггер 15 опрокидывается, фиксируя момент прихода третьего импульса и по второму входу (вход 1 ) триггера 13 возвращаетего в исходное состояние. Триггеры

i3 и 15 вновь готовы к работе. Таким образом, на выходе триггера 15 формируется прямоугольный импульс длительностью, равной временному интервалу между первым и третьим импульсами хода часов (фиг.2 ).

Прямоугольный импульс с выхода триггера 15 (фиг.1, вых.1) поступает на вход третьего триггера 16.

Триггер 16 опрокидывается передним фронтом этого импульса и возвращается в исходное состояние передним фронтом следующего прямоугольного импульса, на выходе триггера 16 (фиг.1, вых.2) формируется прямоугольный импульс длительностью, равной половине периода колебания баланса 0,5 Т (фиг.2 ). Прямоугольный импульс с выхода триггера 16 поступает на вход четвертого триг.гера 17 и передним фронтом опрокидывает его, триггер 17 возвращается в исходное состояние передним фронтом следующего прямоугольного им" пульса. На выходе триггера 17 (фиг.1, вых.3) формируется прямоугольный импульс длительностью, равной периоду колебания баланса часов Т (фиг.2 ).

1205126 дик f

1205126

1205126

Составитель М. Хаустов

Редактор Е. Копча Техред Т.Дубинчак Корректор Л. Пилипенко

Заказ 8528/50 Тираж 405 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-Р5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4