Устройство для измерения суточного хода часов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения погрешности хода часов в условиях часовых мастерских при наладке нестандартного оборудования. Цель - расширение функциональных возможностей устройства за счет измерений погрешности хода часов с любым стандартным периодом колебаний баланса. Устройство содержит датчик 1 временных интервалов, счетчик 2 временных интервалов, блок 3 управления, блок 4 определения погрешности, коммутатор 5, делитель 6 с переменным коэффициентом деления, генератор 7 опорной частоты, преобразователь 8 двоично-десятичного кода в десятичный и блок 9 цифровых индикаторов. Введение делителя 6 с переменным коэффициентом деления и блока 3 управления позволяет измерять мгновенный суточный ход для часов с любым стандартным периодом колебаний баланса. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg 4 G 01 D 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4295923/24-10 (22) 10.08.87 (46) 15.09.89. Бюл. Р 34 (71) Львовский политехнический институт им. Ленйнского комсомола (72) О.Е.Горбунов (53) 531. 761 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 244196, кл. G 04 D 7/00, 1967.

Авторское свидетельство СССР

Р 1273870, кл. С 04 D 7/12, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕИИЯ. СУТОЧ.НОГО ХОДА ЧАСОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения погрешности хода часов в условиях часовых мастерских при наладке нестандартного обоÄÄSUÄÄ 1508097, A 1

2 рудования. Цель — расширение функциональных возможностей устройства эа счет измерений погрешности хода часов с любым стандартным периодом колебаний баланса. Устройство содержит датчик 1 временных интервалов, счетчик 2 временных интервалов, блок 3 управления, блок 4 определения погрешности, коммутатор 5, делитель 6 с переменным коэффициентом деления, генератор 7 опорной частоты, преобразователь 8 двоично-десятичного кода в десятичный и блок 9 цифровых индикаторов. Введение делителя 6 с переменным коэффициентом деления и блока 3 управления позволяет измерять мгновенный суточный ход для часов с любым стандартным периодом колебаний баланса; б ил. 1 табл.

С:

1508097

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения погрешности хода часов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет измерений погрешности хода часов с любым стандартным периодом колебаний баланса.

На фиг. 1 представлена блок-схема

1 предлагаемого устройства для измерения суточного хода часов; на фиг. 2— схема коммутатора; на фиг ° 3 — схема

1делителя с переменным коэффициентом деления; на фиг. 4-6 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства, при частоте колебаний баланса, равной эталонной (Т = Т ), меньше эталонной (Т с Т ) и больше эталон- 20 ной (Т Т ) соответственно. . Устройство содержит датчик 1 временных интервалов, счетчик 2 времен1

-ных интервалов, блок 3 управления, блок 4 определения погрешности, коммутатор 5. делитель б с переменным коэффициентом деления, генератор 7 опорной частоты, преобразователь 8 двоичнодесятичного кода в десятичный, блок 9 цифровых индикаторов.

Коммутатор состоит из RS-триггеров

10 и 11, элемента 3 И-НЕ 12, элемента

2 И-НЕ 13, элемента НЕ 14, элемента

3 И НЕ 15 и линии 16 задержки, Выход датчика 1 временных интервалов соединен с входом счетчика 2 временных интервалов. Первый выход счетчика 2 подключен к первому входу блока 4 определения погрешности, второй выход — к первому входу коммутатора 5, третий выход — к второму входу коммутатора 5.

Выход блока 3 управления подключен к первому входу делителя б с переменным коэффициентом деления, Второй вход делителя б с переменным еэффициентом деления подключен к выходу генератора опорной частоты, а выход делителя 6 с переменным коэффициентом деления через элемент И 17 подключен

50 к третьему входу коммутатора 5. Пер вый выход коммутатора 5 подключен к второму входу блока 4 определения погрешности, второй выход коммутатора 5 подключен к третьему входу блока 4 определения погрешности, второй

55 выход которого подключен к первому входу преобразователя 8 двоично-десятичного кода в десятичный.

Выход 3 коммутатора 5 подключен к второму входу преобразователя 8 двоично-десятичного кода в десятич— ный, выход 4 коммутатора 5 подключен к третьему входу преобразователя 8 двоично-десятичного кода в десятичный, выход которого подключен к входу блока 9 UHApoBblx индикаторов.

Первый выход блока 4 определения погрешности соединен с третьим входом коммутатора 5„ пятый выход которого соединен с входом генератора 7 опорной частоты.

Прямой выход RS-триггера 10 соединен с вторым входом элемента 3 И-HE

12 и вторым входом элемента ЗИ-НЕ 15.

Инверсный выход RS-триггера 10 соединен с входом линии 16 задержки, а прямой выход RS-триггера 11 подключен к первому входу элемента

ЗИ-НЕ 12, Инверсный выход RS-триггера

11 соединен с третьим входом элемента ЗИ-НЕ 15, а выход элемента 2И-НЕ

13 подключен к В.-входу КБ-триггера

11. Выход элемента НЕ 14 соединен с вторым входом элемента 2И-НЕ 13, а

S — вход RS-триггера 10 подключен к

S-входу RS-триггера 11 и является первым входом коммутатора 5. R-вход

RS-триггера 10 является вторым входом коммутатора 5. а инверсный выход RS — триггера 10 является пятым выходом коммутатора 5. Третий вход элемента ЗИ-НЕ 12 соединен с первым входом ЗИ-НЕ 15 и входом элемента

НЕ 14 и является третьим выходом коммутатора 5. Первый вход элемента

2И-НЕ 13 является третьим входом коммутатора 5, выход элемента ЗИ-НЕ 12— первым выходом коммутатора 5, выход элемента ЗИ HE 15 — вторым выходом коммутатора 5, прямой выход RS-триггера 11 — третьим выходом коммутато" ра 5, выход линии 16 задержки - четвертым выходом коммутатора 5.

Устройство работает следующим образом.

При частоте колебаний баланса, равной эталонной (фиг. 4). первый . выделенный импульс баланса часов с выхода датчика 1 временных интервалов .(от часов, положенных на датчик 1), поступает на вход счетчика 2 временных интервалов (кривая 18+ = О), а с .первого выхода счетчика 2 временных интервалов напряжение "0" поступает на первый вход блока 4 определения погрешности (кривая 19, t = О), запи-.

097 „

N = Й,х 2,5Т.

M f бх ьых—

5 1508 сывая в него значение двоично-десятичного кода интервала эталонного времени. Этот код равен 86400 (1000

0110 0100 0000) и представляет собой число секунд в сутках. Значение его по времени равно интервалу 2,5Т (между вторым и седьмым импульсами баланса часов, как показано на фиг. 4).

Второй выделенный импульс баланса часов, поступивший на вход счетчика

2 временных интервалов (кривая 18, t = 0,5T), поступает с второго выхода счетчика 2 временных интервалов в виде напряжения "0" на первый вход коммутатора 5 (кривая 20, t = О, 5Т) и переключает RS-триггеры 10 и 1 1.

При этом напряжение "1" с прямого выхода RS-триггера 10 поступает на вторые входы элементов ЗИ-НЕ 12 и 15, 20 а напряжение " 1" с прямого выхода

RS-триггера 11 поступает на первый вход элемента ЗИ-HE 12. С инверсного выхода RS-триггера 11 напряжение "0" поступает на третий вход элемента

ЗИ-НЕ 15, а с инверсного выхода RSтриггера 10 (пятый выход коммутатора

5) на вход генератора 7 опорной частоты поступает напряжение "G" (кривая

28, t 0,5Т). включая генератор 7.

Генератор 7 опорной частоты состоит из задающего генератора, частота которого стабилизирована кварцевым резонатором, и выходного каскада.

Последовательность импульсов от генератора 7 опорной частоты поступа- " . ет на вход 3 коммутатора 5 через дели тель 6 с переменным коэффициентом де ления, работа которого описывается выражением где И = С2 + Е2 + n2 + С2 +

5 Ф 3

+ В2 + AZ

Символами А, В, С, D, Е, G условно обозначены управляющие входы эле.мента пересчета импульсов делителя 6 с переменным коэффициентом деления. 50

В качестве элемента пересчета импульсов может быть использована, .например, микросхема типа К155ИЕ8.

Задача делителя 6 с переменным коэффициентом деления — обеспеченх е на 55 входе 3 коммутатора 5 пачки импульсов в количестве 86400 за время измерительного интервала (2,5T) независимо от величины периода Т колебаний баланса исследуемого механизма. Эта задача решается выбором частоты колебаний генератора 7 опорной частоты, равной

1228800 Гц, и выбором коэффициента деления .. M для каждого из заданных периодов Т.

Значение коэффициентов приведены в таблице.

Количество импульсов за измерительный интервал определяется:

Из таблицы видно, что значение N для периода Т = 0,2с соответствует требованиям определения погрешности

1 с/сут,в то время,как для остальных периодов эта величина в 10 раз больше. Для приведения в соответст- .. вие величины N для любого Т на выходе элемента пересчета импульсов предус- . мотрен двоично-десятичный счетчик и мультиплексор, обеспечивающие решение поставленной задачи.

Для удобства рассмотрения работы устройства предположим, что период колебания баланса исследуемого механизма равен 0,4 с и с выхода делителя

6 с переменными коэффициентом деления на третий вход э мента ЗИ-HE 12 и первый вход элемента ЗИ-НЕ 15 (на четвертый вход коммутатора 5) поступает последовательность импульсов частотой 86400 Гц (кривая 21, = 0,5Ò). Эти импульсы через третий вход и выход элемент- ЗИ-НЕ 12 поступают с первого выхода коммутатора

5 на второй вход блока 4 определения погрешности (кривая 22, от t 0,5Т до t = ÇT). В блоке 4 определения погрешности начинается уменьшение (вычитание) записанного кода эталонного времени, которое стремится к нулю. На выходе элемента ЗИ-НЕ 15 присутствует напряжение "1" (кривая

23), так как на третий вход элемента

ЗИ-НЕ 15 поступает "0".

С поступлением седьмого импульса баланса часов на вход счетчика 2 временных интервалов (кривая 18, t

3T) на третьем выходе счетчика 2 временных интервалов появляется напряженке "0", которое поступает на второй вход коммутатора 5 (кривая 24, 3T) и переключает RS-триггер 10.

С прямого выхода RS-триггера 1О напряжение "0" поступает на второй вход

7 1508097 8 элемента ЗИ-HF. 12 и второй вход элемента ЗИ-HF. 15.

Напряжение "1". с инверсного выхода RS-триггера 10 поступает через

5 пятый выход коммутатора 5 на вход генератора 7 опорной частоты и запрещает поступление импульсов опорной частоты на четвертый вход коммутатора 5 (t = ЗТ, кривые 28 и 21), Отключение генератора 7 опорной частоты происходит в момент, когда в блоке 4 определения погрешности остается код нулевой погрешности. Напряжение "1" с первого выхода блока 4 определения ! погрешности поступает на четвертый вход коммутатора 5 (кривая 25. t

ЗТ),. это вызывает переключение

RS-триггера 11, так как в этот момент времени на выходе элемента HE 14 присутствует напряжение "1".

Напряжение "0" с прямого выхода

RS-триггера 11 поступает через третий выход коммутатора 5 на второй вход преобразователя 8 (кривая 27. t = ЗТ) 25

Код + нулевой погрешности с второго выхода блока 4 определения погрешности поступает на первый вход преобразователя 8 двоично-десятичного. кода в десятичный, а с четвертого выхода коммутатора 5 (выход линии 16 задержки) напряжение "1" поступает на третий вход преобразователя 8 (кривая 26, ЗТ), занеся в оперативную память код + нулевой погрешности. Этот код, преобразованный в десятичное значе35 ние, поступает с выхода преобразователя 8 на вход блока 9 цифровьгх индикаторов. Оператор прочитывает. на цифровых индикаторах блока 9 информацию,,соответствующую нулевой погрешности хода часов.

В состав преобразователя 8 двоично-десятичного кода в десятичный входят дешифратор и регистры с парал45 лельными входами. При этом вьгходы регистров соединены с выходами дешифраторов, Регистры выполняют функцию оперативной памяти, что исключает мелькание показаний на индикаторах блока 9 во время измерительного ин- . тервала. Вторым входом преобразователя 8 является С-вход D-триггера, имеющего как прямой, так и инверсный выходы, Выходы D-триггера подключены к входам высоковольтных ключей. Данный D-триггер служит для запоминания и индикации знака погрешности в конце цикла измерения. Третьим входом преобразователя 8 двоично-десятичного кода в десятичный является вход занесения информации в регистры оперативной памяти. Код погрешности с второго выхода блока 4 определения погрешности поступает на первый вход преобразователя 8 (информационные входы регистров). При подаче на третий вход преобразователя 8 напряжения "i" (кривая 26, t = ЗТ) код и знак погрешности заносятся в оперативную память. Преобразованные дешифраторами из двоично-десятичного кода в десятичный код и знак погрешности поступают с выхода преобразователя

8 на вход блока 9 цифровых индикаторов.

На фиг. 5 представлены временные диаграммы работы устройства, когда период колебаний баланса исследуемого часового механизма меньше эталонного.

С поступлением седьмого импульса баланса часов на вход счетчика 2 временных интервалов (кривая 18, t c (ЗТ) на третьем выходе счетчика 2 временных интервалов появляется напряжение "0", которое поступает на, второй вход коммутатора 5 (кривая 24. (ЗТ) и переключает RS-триггер 10.

Это вызывает запрещение поступления импульсов через первый выход коммутатора 5 на второй вход блока 4 .

Напряжение "1" с пятого выхода коммутатора 5 (кривая 28, t 3T) вызывает запрещение поступления импульсов опорной частоты на третий вход коммутатора 5 (кривая 21, t ЗТ). В блоке 4 определения погрешности ос,тается код погрешности, который с второго выхода блока 4 определения погрешности поступает на первый вход преобразователя 8 двоично-десятичного кода в десятичный.

На второй вход преобразователя Я с третьего выхода коммутатора 5 пос- тупает напряжение "1" (кривая 27. (ЗТ), определяющее знак погрешности. С четвертого выхода коммутатора 5 напряжение "1" поступает на третий вход преобразователя 8 двоичнодесятичного кода в десятичный (кривая 26, t (ЗТ), записав в оперативную память код и знак "+" погрешности. С выхода преобразователя 8 десятичное значение и знак погрешности поступает на вход блока 9 цифровых индикаторов.

1508097

Оператор прочитывает на цифровых индикаторах блока 9 числовое значение валов (кривая 18, t ) ÇT) на третьем выходе счетчика 2 временных интервалов появляется напряжение "0", которое поступает на второй вход коммутатора 5 (кривая 24, t > ЗТ) и переключает RS-триггер 10. Напряжение

"0"1 с прямого выхода RS-триггера 10 поступает на вторые входы элементов

ЗИ-НЕ 12 и 15. Это вызывает прекращение импульсов опорной частоты с второго выхода коммутатора 5 на тре50 тий вход блока 4 (кривая 23, t > ЗТ) .

С инверсного выхода RS-триггера 10 напряжение "1" поступает через пятый выход коммутатора 5 на вход генерато- 55 ра 7 опорной частоты (кривая 26,, > 3T) . Это вызывает прекращение поступления импульсов опорной частоты погрешности хода часов со знаком "+".

На фиг. 6 приведены временные диаграммы работы устройства, когда период

5 колебания баланса исследуемого часового механизма больше эталонного. В этом случае нулевой код в блоке 4 определения погрешности появляется раньше поступления седьмого импульса баланса часов. В момент появления нулевого кода в блоке 4 определения погрешности на первом выходе блока 4 определения погрешности появляется напряжение "1" (кривая 25, t = 3T) которое поступает через вход коммутатора 5 на первый вход элемента 2 ИНЕ 13. Импульс опорной частоты своим отрицательным перепадом (кривая 21, = 3T) переводит элемент НЕ 14 в состояние 1

На выходе элемента 2И-НЕ 13 появляется напряжение "0", которое переключает RS-триггер 11. Напряжение 25

"0" на прямом выходе RS-триггера 11 запрещает прохождение импульсов опорной частоты через элемент ЗИ-НЕ 12.

На первом выходе коммутатора 5 присутствует напряжение "1" (кривая 22, ЗТ). Напряжение "1" на инверсном выходе RS-триггера 11 разрешает прохождение импульсов опорной частоты через логический элемент ЗИ-НЕ 15.

Эти импульсы опорной частоты с второго выхода коммутатора 5 (кривая 23, 3T) поступают на третий вход блока 4 определения погрешности, записывая код погрешности. С поступлением седьмого импульса баланса часов на входе счетчика 2 временных интерна четвертый вход комм татара 5 (кри-. вая 21, t ) ЗТ).

Записанный в блоке 4 определе ия погрешности код по-.ðåøíîñòè поступает с второго выхода блока 4 определения погрешности на первый вход преобразователя 8 двоично-десятичного кода в десятичный. На второй вход преобра-зователя 8 с третьего выхода коммутатора 5 поступает напряжение "О" (кривая 27, t ) ЗТ). C четвертого выхода коммутатора 5 напряжение "1" поступа ет на третий вход преобразователя 8 двоично-десятичного кода в дес9 тичный

{кривая 26, t ) ÇT}, записывая в оперативную память код и знак "-" погрешности. Десятичное значение кода и знак погрешности с выхода преобразователя 8 поступают на вход блока 9 цифровых индикаторов.

Оператор прочитывает на цифровых индикаторах бло.;а 9 числовое значение погрешности хода часов со знаКОМ и-11.

Восьмой импульс баланса часов со-ответствует первому .импульсу нового цикла работы устройства.

Таким образом, введение делителя

6 с переменным коэффициентом деле-. ния и блока 3 управл:-ния и допол:=,;-::— тельных связей позволяет расширить область применения устройства для измерения суточного хода часов на "..асовые механизмы с любым стандартным периодом колебаний баланса.

Формула из обрeтсння

Устройство дляизмерения суто.- ного хода часов,содержащеедатчик временных интервалов, счетчик ьременныхинтерва- лов, коммутатор, блок определения погрешности, генератор опорной частоты, преобразователь двоично-.десятичного кода в десятичный и блок циф-. ровых индикаторов, причем выход датчика временных интервалов соединен с. входом счетчика временньг-. интервалов„ первый выход которого подключен к первому входу блока определения погрешности, а второй и третий выходы подсоединены с первому и второму входам коммутатора, соответственно,. первый и второй вь. ходы коммутатора соединены соответственно со вторым . H третьим входами блока onределения погрешности, первый выход которого подключен к третьему входу коммута1508097 (I f

0,2 0,33 0,36 0,4 0 5 0,6

Т, с

45 36 30

50 дым >

Гц

172800 1036800

86400 86400

864000

864000 691200

864000 864000

864000 тора, а второй — к первому входу преобразователя двоично-десятичного кода в десятичный, второй и третий входы которого соединены соответственно с третьим и четвертым выходами коммутатора, выход подключен к входу блока цифровых индикаторов., а вход генератора опорной частоты соединен с пятым выходом коммутатора, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможнос1 тей за счет измерения погрешности хода часов с любым стандартным периодом колебаний баланса, в него введены делитель с переменным коэффициентом деления и блок управления, при этом выход генератора опорной частоты соединен с информационным входом делите4ля, управляющий вход которого подклю ! чен к выходу блока управления, а выход — к четвертому входу коммутатора.

1508097 опт ч цт zr гю

Фиг.4

1508097

/8

Составитель И.Жуков

Техред N.Ходанич Корректор H.Король

Редактор Н.Горват

Заказ 6672 Тираж 660 Подписное

ВНЯИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская.наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101