Устройство для измерения суточного хода часов

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения погрешности хода часов. Цель изобретения - повышение метрологической точности измерений. Блок 8 коррекции, включенный между выходами счетчика 2 временных интервалов и входами блока 3 определения погрешности, и введенные между этими элементами дополнительные связи обеспечивают формирование кода коррекции с учетом фактической длительности измеренного временного интервала T<SB POS="POST">изм</SB> относительно эталонного T<SB POS="POST">эт</SB> и соотношение между длительностями четного и нечетного полупериодов колебаний баланса механизма исследуемых часов. Тем самым устраняется погрешность измерения мгновенного суточного хода часов, возникающая при неравенстве четного и нечетного полупериодов колебаний баланса часов, что повышает метрологическую точность измерений. 7 ил.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

Ш

РЕСПУБЛИК (51)5,G 04 D 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4450366/24-10 (22) 28.06.88 (46) 15.12.90. Бюл. И 46 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) О.Е.Горбунов и 10,Д.Романив (53) 681.067 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1273870, кл, G 04 0 7/12, 1986, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СУТОЧНОГО ХОДА ЧАСОВ (57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано дпя измерения погрешности хода часов.

Цель изобретения повышение метрологической точности измерений, Блок 8 коррекции, включенный между выходами

ÄÄSUÄÄ 1613998 А 1

2 счетчика 2 временных интервалов и входами блока 3 определения погрешности, и введенные между этими элементами дополнительные связи обеспечивают формирование кода коррекции с учетом фактической длительности измеренного временного интервала >>> относительно эталонного 2 т и соотношения между длительностями четного и нечетного полупе колебаний бапанса механизма исследуемых часов. Тем самым устр аня ет ся погрешность измерения Mr Новенного суточного хода часо s возникакщая при неравенстве четного и нечетного полупериодов колеб ний баланса часов, что повышает метрологическую точность измерений. I òàáë, 7 ил.

161 3998

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

Цель изобретения - повыш ние метрологической точности измерений.

Н.а фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг . 2" 4 — примеры выполнения схем ео- . ответственно счетчика временных интер-10 валов, блока определения погрешности и блока коррекции; на фиг, 5-7 - временные диаграммы, поясняющие работу ус трой ства.

Устройство (фиг. 1) содержит после-15 довательно включенные датчик 1 временных интервалов, счетчик 2 временных интервалов, блок 3 определения погрешности, преобразователь 4 двоично-десятичного кода и блок 5 цифровых 20 индикаторов, а также коммутатор 6, связанный первым и вторым. входами с вторым и третьим выходами счетчика

2 временных интервалов» третьим вхо- дом - с выходом генератора 7 опорной 25 частоты и. с четвертым входом блока 8 коррекции, подключенного первым, вторым и третьим входами соответственно к пятому, шестому и седъмому выходам счетчика 2 временных интервалов, а первым и вторым;выходами - к пятому и шестому входам блока 3 определения пб грешно сти, четв ертый вход которо го связан с четвертым выходом счетчика

2 временных интервалов.

Первый выход блока 3 определения погрешности, а также его второй и третий входы соединены соответственно с четвертым входом и с первым и вторым выходами коммутатора 6, тре- 40 тий, четвертый и пятый выходы которого подключены соответственно ко второму и третьему входам преобразователя 4 двоично-десятичного кода и входу генератора 7 опорной частоты, Счетчик 2 временных интервалов (фиг. 2) содержит три последовательно включенных D-триггера 9, 10 и 11, дешифратор 12 элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

13 и инвертор 14, причем счетный вход первого D-триггера 9, являющийся входом счетчика 2 временных интервалов, соединен с третьим информационным входом (ЕЗ) дешифратора 12, первьй и второй информационные входы которого

55 (Еl и Е2) подключены к общей шине, а к первому, второму и третьему управляющим входам которого подсоединены прямые выходы соответственно первого

9, второго 10 и третьего 11 Э-триггеров, являющиеся также. седь»ым» шестым H четвертым выходайи счетчика 2 временных интервалов, первым, вторым, третьим и пятым выходами которого являются соответственно выход инвертора

14, третий» первый и второй выходы дешифратора 12, вторым и пятым выходами подсоединенного к входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, а вось»ым выходом связанного с R"âõoäàìè всех Dтриггеров 9"11 инверсный выход каждого из которых связан с D-входом данного триггера и с С-входом последующего триггера.

Блок 3 определения погрешности

{фиг. 3) содержит последовательно включенные блок 15 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ HJIH, сумматор 16, мультиплексор

17, реверсивный счетчик 18.и преобразрватель 19.

Первым, вторым и третьим входами блока 3 определения погрешности являются соответственно С-вход, вход "-1" и вход "+1" реверсивного счетчика 18, обратный выход переполнения которого является первым выходом блока 3 определения погрешности, четвертый вход которого связан с S-входом мультиплексора 17, а пятый вход - с первыми входа»ы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

I блока 15, объединенные вторые входы этих элементов, а также Р -вход сумматора 16.подктпочены к шестому входу блока 3 определения погрешности, вторым выходом которого является шина, образованная выходами (1-r6) преобразователя 19. Выходы разрядов реверсивного счетчика 18 связаны также с первой группой информационных входов (А1-A4) сумматора 16, к второй группе информационных входов которого (Вl-В4) подключены выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ блока 15..Первая группа (Il) входов мультиплексора 17 связана с шиной начальной установки (на фиг. 3 не обозначена).

Блок 8 коррекции (фиг, 4) содержит переключатель 20, подключенный выходом через инвертор 21 к С-входу .реверсивного счетчика 22, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23, подключенный выходом через инвертор 24 к U/D-входу реверсивного счетчика 22, выходы разрядов которого объединены в шину "Код коррекции, являющуюся первым выходом блока 8 коррекции. TC-выход счетчика 22 подключен к S-входу RS-тригге-

161399

5 ра 25 (триггера знака), Н-вход которого связан с А- и С-входами переключателя 20 и с первым входом блока 8 коррекции. Инверсный и прямой выходы триггера 25 подключены соответствен5 но к второму выходу блока 8 коррекции и второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

HJIH 23, первый вход которого, а также PE-вход реверсивного счетчика 22 и

Б-вход переключат =ля 20 являются со" ответственно третьим, вторым и четвертым входами блока 8 коррекции. Информационные входы (DO-D3) и CEF- u

CRT-входы счетчика 22 подключены к общей шине, Устройство работает следующим образом.

Акустические сигналы контролируемых часов ("тик-так" ), преобраз о- 20 ванные датчиком 1 временных интервалов в электрические импульсы (фиг.5a) поступают на вход счетчика 2 временных интервалов, который .:;меет модуль счета, равный семи (работа счетчика 25 поясняется на фиг. 5 б, в, г). Каждые семь последовательных импульсов, поступающих на вход счетчика 2 временных интервалов, составляют цикл работы устройства, з котором может быть выде- 30 лен любой из семи входных импульсов (фиг ° 5 дь еь жь 3) °

Первый из семи импульсов является импульсом начальной установки, второй и седьмой импульсы определяют: строб измерительного интервала, четвертый момент занесения кода коррекции, При работе устройства могут быть следующие ситуации: исследуемые часы идут точно и измеренный интервал Т,ьь,< 40 ,равен эталонному временному интервалу

Т э (Ти м ); часы спешат (Тимм (Т ) и часы отстают, при этом Т„,щъ

)Т, Кроме того, в каждой из перечисленных ситуаций могут быть слу- 45 чаи, когда четный и нечетный полупеи и

-,ьиоды равны (ц . = ь„ ц ), четнь<й пол лупериод б ольще нечет но го („е )

) ьдече ) ь четный полупериод меньше неЩт и п четного (NeT H8

Пусть Тд м=Т и ь ч .,— я це,. (фиг.б}.

Первый импульс {фиг, би) с пятого выхода счетчика 2 временных интервалов поступает на первый вход блока 8 кор рекцин и устанавливает в исходное состояние реверсивный счетчик 22 и триггер 25, причем установка счетчика

22 осуществляется в режиме параллельного занесения низким уровнем на его

РЕ-входе (фиг. бв) в момент прихода первого импульса положительной полярности на его С-вход (фиг. бг) . В счетчик заносится состояние его D-входов, которое сохраняется до начала измерительного интервала, когда на четвертый вход блока 8 коррекции начинают поступать счетные импульсы от генератора 7 опорной частоты. На U/D-входе счетчика 22 при этом высокий потенциал (фиг. бг) и счетчик работает в режиме прямого счета до момента прихода третьего импульса с датчика l временных интервалов (фиг. 6 а, г).

Временные интервалы между вторым и третьим и между третьим и четвертым импульсами определяют длительность четного и нечетного полупериода колебаний баланса контролируемых часов.

В рассматриваемом случае эти полупериоды равны и, следовательно, количество счетных импульсов, поступивших в счетчик 22 за ц (прямой п счет), равно количеству импульсов, поступивших в него заф „(обратный счет), поэтому в момент прихода четвертого импульса счетчик 22 окажется в исходном состоянии. Код коррекции в данном случае нулевой, Этот код с выходов разрядов счетчика 22 поступает на первый выход блока 8 коррекции, а затем на блок 3 определения погрешности, работа которого поясняется временными диаграммами на фиг. 5.

На первый вход блока 3 определения погрешности поступает сигнал (фиг. 5и) представляющий собой сумму первого и четвертого импульсов датчика l и первым импульсом в реверсивный счетчик 18 заносится двоичный код начальной установки с выходов мультиплексора 17, на Б-входе которого в этот момент низкий потенциал, и на его выход передается состояние его первой группы Х l-входов. Код начальной установки соответствует числу секунд в сутках (86400) и в двоичном коде равен числу 1010100011000000, На фиг. 3 приведена схема четырех мпадпих разрядов блока 3 определения погрешности. Каскадирование элементов схемы этого блока (счетчиков 18, сумматоров 16 и преобр аз ователей 19 ) до нужного числа разрядов (16) осуществляется по известным правилам цифровой схемотехники, при этом пер1613998

0 0

0 0

0 1

0 1

I)а

I Ь

I c

I) 9C

45

55 вым выходом блока 3 определения погрешности является выход обратного переноса старшего каскада счетчика 18.

Для занесения двоичного кода начальной установки в реверсивный счетчик 18 Х)-входы каскадируемых мультиплексоров 17 коммутируются в соответствии с таблицей, где "0 и "1" соответствуют уровни низкого и высокого пот енци апов .

Вход Мул ьтиппек сор

1 7-1 17-2 ) 7-3 1?-4

В момент начала измерительного интервала на второй вход блока 3 определения погрешности начинают поступать счетные импульсы с первого выхода коммутатора б (фиг. 5л), начальная установка которого производится в момент прихода второго импульса датчика 1, Частота счетных импульсов выбрана такой, чтобы за время эталонного интервала, равного 1 с, поступило 86400 импульсов (f,. 86400 Гц).

Тогда каждый импульс соответствует в пер е сч ет е на то чно ст ь суто чно го ход а

1 с/сут. Счетными импульсами, поступающими на второй. вход блока 3 определения погрешности (на вход "-)" реверсивного счетчика 18), производится вычитание содержимого этого счетчика, Ф o который в момент окончания измерительного интервала оказывается в нулевом состоянии.

В сумматоре )6 производится сложение (вычитание) текущего кода состояния счетчика 18 с кодом коррекции, поступающим с блока.8 коррекции на

В-входы сумматора 16. Режим работы сумматора — сложение или вычитание определяется сигналом на его Р -входе б (знак кода коррекции), поступанхцим от триггера 25 блока 8 коррекции. В момент прихода четвертого импульса датчика 1 . Hà S-входе мультиплексора

17 высокий дотенциал (фиг. 5г), что обеспеЧивает подключение выходов сумматора )6 через мультиплексор к информационным входам реверсивного

)0

)5

25 счетчика 18, этим же четвертым импульсом (фиг. 5и) в счетчик 18 заносится содержимое сумматора 16 равное сумме (разности) текущего состояния счетчика 18 и нулевого, прис „. = .ч,ч ., че4ьт1 кода коррекции. В этом случае по четвертому импульсу состояние счетчика

18 не изменяется (в счетчик затжсывается код его же состояния) и далее он продолжает работу в режиме вычитаHH8 °

На фиг. 6, кроме перечисленных в описании, представлены следуюп ие вре- менные диаграммы: б — сигнал на третьем входе блока 8 коррекции (I-й разряд счетчика 2); д — счетные импульсы на четвертом входе блока 8 коррекции; е - сигнап на С-входе реверсивного счетчика 22; ж - сигнал на

TC-выходе реверсивного счетчика 22; з — сигнал на прямом выходе триггера

25 (триггера знака).

Временные диаграммы, поясняющие работу блока 8 коррекции для случая, когда Ти м Тэт а мет) ь чет

Л л ствует фиг. 6, при этом работа блока

8 коррекции отличается от описанной лишь тем, что за четный полупериод колебаний баланса часов в реверсиьный счетчик 22 поступает больше счетных импульсов, чем вычитается иэ него за нечетный полупериод, и его состояние к приходу четвертого импульса датчика l определяет код остатка, равный удвоенному значению кода коррекции, который получается путем сдвкга содержимого счетчика 22 вправо на один разряд. Этот код коррекции вычитается из кода текущего состояния счетчика 18, результат вычитания заносится в счетчик 18, который дачее продолжает свою работу в режиме вычнтания аналогично описанному ранее.

На фиг. 7 представлены временные диаграммы, поясняющие работу блока 8 коррекции для с у а, когда м3м Тат аьч „<с„е„е ., В этом случае эа четный

n n. полупериод колебаний баланса часов в реверсивный счетчик 22 поступает мень-, ше счетных импульсов, чем за нечетный.

Поэтому в момент перехода этого счетчика через нулевое состояние на его

TC-выходе формируется отрицательияй импульс (фиг. 7ж), устанавливающий триггер 25 в состояние " l высокий уровень с его прямого выхода поступает на второй вход элемента КСКЛОЧАЮ-, 16 I 3998!

ЩЕЕ ИЛИ 23, что приводит к появлению высокого уровня на U/Dðõoäå счетчика 22 до прихода четвертого имцульса датчика 1 (фиг, 7 в, у), Реверсивный счетчик 22 переходит в режи!4 сложения и к моменту прихода четвертого импульса в этом счетчике записывается разница между количеством импульл и сов, поступивших эа а„а„ет и е„. Эта разница, как и остаток в предыдущем случае, равна удвоенному коду коррекции. Так как по сигналу TC триггер

25 изменяет свое состояние., то на сумматоре !б происходит суммирование текущего кода состояния счетчика 18 с кодом коррекции, результат суммирования четвертым импульсом заносится в счетчик 18, который далее продолжает свою работу в режиме вычитанчя. 20

На фиг. 4 приведена схема формирования трех младших разрядов кода коррекции. Каскадирование счетчика 22 осуществляется по известным правилам цифровой схемотехники. 25

Выше рассмотрены случаи, когда

Т!!> =" эт = ся код нулевой погрешности. Седьмой импульс датчика 1 временных интервалов служит импульсом этого кода в ре- 30 гистры лреобраэователя 4 двоичко-десятичного кода и поступает ка его третий вход, а ка второй вход поступает информация о знаке измеряемой погрешности. которая также заносится в регистр. Код погрешности, преобразованный в десягичный код, содержащий знаковый разряд, поступает ка вход блока 5 цифровых индикаторов и считывается оператором. 40

В случаях, когда Т, Tä, устрой ство работает аналогично описакому, эа исключением того, что ка второй вход блока 3 определения погрешности за время Т А„поступает меньше 84600 45 счетных импульсов, к в момент прихода седьмого импульса датчика I состояние счетчика. 18 определяется разницей между кодом начальной установки (84600) и количеством импульсов, посту- . 50 пившим на второй вход блока 3, с учетом хода коррекции, Эта разница является двоичным кодом погрешности хода часов, преобразованная в десятичный код, разница поступает на блок 5 цифровых индикаторов со знаком "+".

В случаях, когда Т э „TT >z устройство работает аналогично описанному, за исключением того, что за время измерительного интервала формируется пачка, содержащая больше 84600 импульсов. При этом в момент прихода

84600-го импульса счетчик IS.переходит через нулевое состояние, что вызывает появление положительного импульса на выходе обратного переноса коммутатора б (фиг. 5o) и переключает коммутатор так, что счетные импульсы перестают поступать с его первого выхода (фиг. 5м) и начинают поступать с второго выхода на третий вход блока 3 определения погрешности (фиг. 5н), а на тре ьем выходе коммутатора б вйсокий уровень изменяется на низкий (фиг. 5п) °

Третий вход блока 3 определения погрешности является входом "+!" реверсивного счетчика !8, который начинает работать в режиме сложения. К моменту, прихода седьмого импульса датчика содержимое счетчика опред чяет двоичный код погрешности хода чаов со знаком "-" (с учетом кода коррекции) . Этот код преобразуется в десятичный к индкцируется на индикаторах блока 5 со знаком "-".

В предлагаемом устройстве исполь— эовак метод определения погрешности суточного хода часов через измерение мгновенного суточного хода, т.е. измерение эа бесконечно малый (по сравнению с сутками) промежуток времени, ранкый 1 с, что составляет 2, 5 периода колебаний часов, Введение блока коррекции в предлагаемое устройство поэволяе устранить погрешность измерения мгновенного суточного хода часов, возникающую эа счет керавенства полупериодов колебанийй баланса меха ызма контролируемых часов, к тем самым повысить метрологическую точность измерений .

Фар мул а изобретения

Устройство для измерения суточного хода часов, содержащее последовательно включенные датчик временных интервалов, счетчик временных интервалов, блок определения погрешности, преобразователь двоичко-десятичного кода и блок цифровых индикаторов, а также коммутатор, связанный своими первым, вторым, третьим и четвертым входами соответственно с вторым и третьим выходами счетчика временных интервалов.

1613998

12 выходом генератора опорной частоты и первым выходом блока определения по° °"

I грешности, а своим первым, вторым, третьим, четвертым и пятым выходами 5 соответственно с вторым и третьим входами. блока... определения погрешности, с вторым и третьим входами преобразователя двоично-десятичного кода и с вхоцом генератора опорной частоты, 10 о т л и ч а ю щ е е с я тем,. что, с целью повьппения метрологической точно ти измерений, в него введен блок коррекции, первый, второй, третин и четвертый входы которого подключены соответственно к дополнительным пятому, шестому и седьмому выходам счетчика временных интервалов и к выходу генератора опорной частоты, а первый и второй выходы — к дополнительным пятому и шестому входам блока опредео пения погрешности четвертый дополнительный вход. которого подключен к чет вертому дополнительнму выходу счетчика временных интервалов.

l6l 3998 а

Ю

У г д

pl

П

1 2 3 4 ми

5 б !

1613998

Редактор М.Петрова 3 акаэ 3892 Тираж 34б Подписное

ВНИИПИ 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 г а. е д р щщ г д1 и, IIIIII NIL ли л аие.

Составитель А.Луканин

Техред Л. Сердюкова Корректор С. Черни