Электронные часы с радиокоррекцией

 

Союз Советсних

Социвлистичесних

Реслублик

ОЛИСАНИЕ

И 3 О Б Р Е Т Е Н И Я < «800954

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6 «) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 280479 (21) 2759469/18-10 (51) М. Кл. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 04 С 11/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано З0.01.81, Бюллетень ЙЯ 4 (53) УДК 681. 11 (088.8) Дата опубликовани я описания 00181

72 Авторы (5 4 ) 3JIEKTPOH H6IE ЧАСЫ С РАДИОКОРРЕК1«И Е! «

Изобретение относится к службе единого времени и может быть использовано для длительного точного хранения времени на приемных пунктах службы

Ф времени, особенно в тех случаях, когда отсутствует возможность регуляторных поверок местной шкалы времени и частоты опорного генератора по сигналам передающих станций службы единого времени.

Известны кварцевые часы, содержащие последовательно соединенные опорный кварцевый генератор, корректор положения начальной фазы колебаний и хранитель времени, соединенный с радиоприемником и фазоиэмерителем, самописец и устройство управления, подключенное к фазовращателю и через корректо1 частоты к кварцевому генератору (1). 20

Недостатком этих часов является отсутствие анализа характера смещения временной шкалы и изменения частоты опорного генератора.Кроме того управляющее воздействие на шкалу времени и частоту производится по результатам отдельных относительных измерений. В связи с этим возможны (и достаточно часты) ошибки при корректировке шкалы времени и частоты з0 опорного генератора, а следовательно, не обеспечивается надежно хранение точного времени на длительном интервале.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению являются кварцевые часы с радиокоррекцией, содержащие радиоприемник и блок определения поправки временной шкалы, хранитель времени, блок анализа формирователь управляющего сигнала поправки), блок управления, корректор частоты и опорныи генератор, причем выход радиоприемника соединен с первым входом блока определения поправки временной шкалы, выход которого подключен ко входу блока анализа, а выход блока управления соединен со входом корректора частоты, выход которого соединен со входом опорного генератора, а выход опорного генератора через корректор положения начальной фазы подключен ко входу хранителя времени, выход которого подключен ко второму входу блока определения поправки временной шкалы E2).

Основным недостатком этих часов является недостаточная надежность хранения времени на длительном интервале, так как поддержание высокой

800954 точности хранения времени на длитель ком временном интервале требует при таком построении часов проведения частых регулярных поверок по эталонным радиосигналам и последующих регулиронок частоты опорного генератора и шкалы времени хранителя. При этом регулировка шкалы времени с помощью корректора положения начальной фазы колебаний, предполагает продолжительное корректирующее ноздействи на хранитель времени и его шкалу.

Цель устройства — повышение надежности хранения времени на длитель ном временном интервале.

Указанная цель достигается тем, что н устройство введены блок автоматической регулировки хода часов, реле времени, точный генератор и блок корректировки шкалы времени, который выполнен в виде датчика временных 0 интервалов, преобразователя поправки с регулируемым дискретом, вычислителя набега попранки, блока контроля ввода и блока ввода, причем первый и второй выходы датчика временных 25 интервалов подключены к первым входам соответственно преобразователя поправки с регулируемым дискретом и вычислителя набега поправки, первый и второй выходы преобразователя поправки с регулируемым дискретом соединены соответственно с первым входом блока ввода и вторым входом вычислителя набега поправки, первый выход блока ввода подключен с третьему входу вычислит ля набега поправки, второй выход блока ввода — к первому входу блока контроля ввода, к выходу которого подключен третий вход блока ввода, при этом нход датчика временных интервалов подключен ко вто- 40 рому выходу хранителя времени, третий выход которого соединен со вторым входом блока контроля ввода, а второй вход хранителя времени — с третьим выходом блока ввода, второй вход 4$ которого подключен ко второму выходу блока анализа, второй вход которого соединен с выходом вычислителя набега поправки, а первый выход со вторым входом преобразователя поправки с регулируемым.дискретом, третий выход датчика временных иитерналон соединен с первым входом блока автоматической регулировки хода часов, второй вход которого подключен к третьему выходу блока анализа, третий вход которого соединен с первым выходом блока автоматической регулировки хода часов, второй выход которого соединен со входом реле времени, а третий — с пер- ЬО ным входом точного генератора, первый и второй выходы реле времени соединены соответственно со вторым входом точного генератора и перньм входом блока управления, второй вход кото- Я рого подключен к выходу точного генератора.

На фиг.1 принедена структурная схема электронных часов с радиокоррекцией; на фиг.2 — временные диаграммы.

Устройство содержит опорный (кварцевый) генератор 1, хранитель 2 времени, блок 3 корректировки шкалы йремени, блок 4 привязки, состоящий ,иэ блока 5 определения поправки временной шкалы и радиоприемника 6, блА

7 анализа, блок 8 автоматической регулировки хода часов, реле 9 времен, точный генератор 10, блок 11 управления, корректор 12 частоты, датчик

13 временных интервалов, преобразователь 14 поправки с регулируемым дискретом, вычислитель 15 набега поправки, блок 16 ввода, блок 17 контроля ввода.

Первый выход опорного генератора

1 подключен к первому входу хранителя 2 времени, первый, второй и третий выходы хранителя времени подключены соответственно ко второму входу блока определения поправки временной шкалы 5, первому входу датчика 13 временных интервалов и второму входу блока 17 контроля ввода, первый, второй и третий входы блока 11 управления подключены соответственно ко второму выходу реле 9 времени, выходу точного генератора 10 и второму выходу опорного генератора 1, выход блока

11 управления через корректор 12 частоты подключен ко нходу опорного генератора 1, первый, второй и третий выходы блока 8 автоматической регулировки хода часов соединены соответственно с третьим входом блока 7 ана-! лиза, входом реле 9 времени и первым входом точного генератора 10, первый выход реле 9 времени подключен ко второму входу точного генератора 10, первый и второй входы блока 7 анализа соединены соответственно со вторым выходом блока 5 определения поправки временной шкалы и выходом вычислителя 15 набега фазы, первый, второй и третий выходы блока 7 анализа подключены соответственно ко второму входу преобразователя 14 поправки с регулируемым дискретом, второму входу блока 16 ввода и второму входу блока 8 автоматической регулировки хода часов, первый и третий входы блока 16 ввода соединены соответсвенно с первым выходом преобразователя 14 поправки с регулируемйм дискретом, первый, второй и третий выходы блока 16 ввода подключены к третьему нходу вычислителя 15 набега поправки, первому входу блока 17 контроля ввода и второму входу хранителя 2 времени. Первый, второй и третий выходы датчика 13 временных интервалов соединены соответственно с первым входом преобразователя 14 поправки с регулируемым дискретом, с

800954 ного сдвига шкалы хранителя времени

2 на величину. поправки.

В блоке 3 корректировки шкалы времени сигнал поправки поступает на преобразователь 14 поправки с регулируемым дискретом, который формирует код сигнала поправки в виде, удобном для записи в схемы хранителя 2 времени и вычислителя 15 набега поправки, и через блок 16 ввода по сигО налу ввода с блока 7 анализа передает сформированную поправку в хранитель 2 времени. Продолжительность корректирующего воздействия на шкалу времени часов при этом определяется только длительностью сигнала вво5 да, которая может быть доведена до крайне малых величин. В частном случае этиь. сигналом может служить короткий установочный импульс.

Контроль правильности ввода попО равки предполагает многоканальное построение хранителя времени,2 и осуществляется следующим образом.

Поправка по сигналу с блока 16 ввода вводится в один из каналов хранителя времени 2, который при этом отключается от схемы формирования сигналов времени. После этого блок

17 контроля ввода измеряет сдвиг между временными метками корректированного и некорректированного каналов хранителя времени 2. Если величина измереннего сдвига не отличается от величины поправки более, чем на дискрет, определяемый преобразователем

14 поправки, блок 17 контроля ввода дает разрешение на ввод поправки в остальные каналы хранителя 2 времени.

Если измеренный сдвиг превышает установленный дискрет, то блок 17 котроля ввода запрещает ввод поправки.в остальные каналы хранителя 2 времени и дает команду на повторение операции ввода. Таким образом гаран.— тируется правильность ввода поправки в шкалу хранителя времени 2, что способствует повышению надежности точного хранения времени.

Датчик 13 временных интервалов из состава блока 3 корректировки шкалы времени из меток времени хранителя времени 2 формирует временные интервалы между включениями точного генератора 10 для подстройки опорного генератора 1 и между корректировками шкалы времени, определяет величину дискрета вводимой поправки, т.е. управляет точностью ввода поправки и вырабатывает команды управления вычислителем 15 набега поправки. Кодированная поправка с преобразователя 14 поправки поступает в вычислитель 15 набега поправки, где осуществляется ее запоминание, сравнение с последующей и вычисление набега поправки, как разности в поправках на крайних точках интервала между измерениями йервым входом вычислителя 15 набега поправки, и первым входом блока 8 автоматической регулировки хода часов выход радиоприемника 6 соединен с первым входом блока 5 определения

l .+ поправки временной шкалы.

Электронные часы радиокоррекЦией работают следующим образом.

Источником сигнала исходной частоты для часов служит опорный генератор 1, частота которого автоматически корректируется корректором 12 частоты,по сигналам блока 11 управления.

Блок 11 управления по разрешающему сигналу с реле 9 времени, которое включается блоком 8 автоматичес- 1 кой регулировки хода часов, формирует сигнал воздействия на корректор

12 частоты, производящий подстройку частоты опорного генератора 1 под точный,точность установки частоты которого 2 относительно эталонной и ее стабильность по крайней мере на порядок выше этих параметров опорного генератора. Продолжительность подстройки определяется длительностью сигнала с реле 9 времени.

Перед разрешением на подстройку частоты опорного генератора 1 под частоту точного генератора 10 реле

9 времени по команде с блока 8 автоматической регулировки хода часов дает сигнал на включение точного генератора 10. При периодическом включении точного генератора 10 удлиняется его ресурс работы, а следовательно повышается надежность точного

3S хранения времени на длительном интервале.

Программа включения точного генератора 10 и формирования разрешающего сигнала на подстройку частоты опор-40 ного генератора — определяется блоком

7 анализа по результатам анализа хо1да часов на основании измерений поп равок на шкалу хранителя времени 2 с помощью блока 4 привязки и формируется блоком 8 автоматической регу45 лировки хода часов.

Блок 4 привязки, состоящий из радиоприемника 6 и блока 5 определения поправки временной шкалы, измеряет сдвиг между временными метками хранителя 2 времени и эталонными метками службы единого времени, транслируемым по радиоканалу, и передает измеренную величину поправки в блок 7 анализа, который сопоставляет измеренную величину с допустимым расхождением шкал .хранителя 2 времени и эталонной, предварительно записанной в блок 7 анализа. Как только измеренная величи-. на превысит допустимую (заданную) Щ величину, в блоке 7 анализа вырабатывается сигнал ввода поправки, который одновременно с сигналом величины поправки, передается в блок 3 корректировки шкалы времени для дискрет- g5

800954 поправки, а также вычисление разности в набегах поправки на соседних одинаковых временных интервалах. Эти величины поступают на вход блока 7 анализа, где они регистрируются и анализируются, т.е. каждое последующее значение вычисленных величин сравнивается с предыдущим ее значением.

Когда разница между набегами поправки на соседних одинаковых интервалах хранения времени между измерениями поправки станет постоянной величиной с отклонениями, определяемыми нелинейностью закона старения опорного кварцевого генератора 1, прекращается проведение регулярных поверок часов и производится анализ их работы с целью определения закономерностей их хода.

На фиг.2 представлены временные диаграммы со следующими обозначениями: 2О

F — действительное значение

ГОЧН частоты точного генератора; эталонное значение частоты; 25 дà — приращение частоты генератора; — заданный интервал хранения времени; дТ вЂ” допустимое значение погрешности шкалы времени.

Работа предлагаемых часов с момента их включения иллюстрируется временными диаграммами (фиг.2), где моменты определения поправок на шкалу храиителя времени 2 и корректировок частоты опорного генератора 1 и интервалы работы.

По данным анализа хода часов на иесольких первых после включения интервалах автономного хранения времени (интервалы t< — t фиг.2) блок

7 анализа определяет: а) вероятные поправки на шкалу времени часов за фиксированные (различные) временные интервалы; 45

6) периодичность подстройки частоты опорного генератора 1 под частоту точного генератора 10 и возможную (или необходимую) периодичность корректировки шкалы времени, исходя из- 5О заданной погрешности хранения времени на заданном временном интервале.

Кроме того, блок 7 анализа определяет поправку на частоту точного генератора 10 относительно эталонной по данным измерений попранок на шкалу времени на нескольких коротких,но рав ных временных интервалах,при условии постоянной на интервале единичного измерения подстройки частоты опорно"о генератора 1 под частоту точного фО

По окончании анализа хода часов определенная блоком 7 анализа величи на поправки на частоту и сигнал ее ввода через блок 8 автоматической регулировки хода часов поступают на Я вход точного генератора 30 для корректировки его частоты. г(альнейший ход часов (на фиг.2 прогнозируется по результатам ачализа их хода на начальном участке. При этом может использоваться, например, известная зависимость погрешности хранения шкалы времени от изменения частоты опорного генератора 1 и ряда внешних возмущающих воз-. действий. По окончании анализа хода часов в блоке 8 автоматической регулировки хода часов устанавливается спрогнозированная величина поправки на шкалу времени для выбранного интервала хранения времени и формируются временные программы для включения реле 9 времени для проведения корректировок частоты опорного генератора

1 и управления блоком 16 ввода (через блок 8 анализа) для корректировки шкалы времени хранителя 2 времени.

Количество понерок часов по радиосигналам при автоматическом управлении их ходом на основании преднарительного анализа сведется к минимуму, что значительно расширяет область их применения, позволяя использовать часы в таких условиях, когда регулярный прием сигналов невозможен.

На интернале t< t (фиг.2) изображен рабочий режйм часов, когда корректируется только частота опорного генератора 1, а на интервале рабочий режим часов, когда корректируется одновременно частота опорного генератора 1 и шкала хранителя времени 2. Запрограммировав знак и величину поправки на шкалу времени и периодичность ввода поправок на частоту и шкалу времени, можно автоматически поддерживать высокую точность хода часов практически на неограниченном временном интервале без проведения регулярных поверок их хода по радиосигналам.

Формула изобретения

Электронные часы с радиокоррекцией, содержащие радиоприемник., блок определения поправки временной шкалы, хранитель времени, блок анализа, блок управления, корректор частоты и опорный генератор, причем выход радиоприемника соединен с первым входом блока определения поправки временной шкалы, выход которого подключен ко входу блока анализа, а ныход блока управления соединен со входом корректора частоты, выход которого соединен со входом опорного генератора, а выход опорного генератора подключен ко входу хранителя времени, выход которого подключен ко втоРомУ входу блока определения поправки временной шкалы, о т л и ч а ю800954

10 ц и е с я тем,что, с целью повыаения надежности хранения времени на длительном временном интервале, -в них введены блок автоматической регулировки хода часов, реле времени, точный генератор и блок корректировки шкалы времени, который выполнен в виде датчика временных интервалов, преобразователя поправки с регулируемым дискретом, вычислителя набега поправки, блока контроля ввода и бло- ка ввода, причем первый и второй выходы датчика временных интервалов подключены к первым входам соответсвенно преобразователя поправки с регулируемым дискретом и вычислителя набега поправки, первый и второй выходы пре- 15 образователя поправки с регулируемым цискретом соединены соответственно с первым входом блока ввода и вторым входом вычислителя набега поправки, первый выход блока ввода подключен 2О к третьему .входу вычислителя набега поправки, второй выход блока ввода к первому входу блока контроля ввода, к выходу которого подключен третий вход блока ввода, при этом, первый вход датчика временных интервалов подключен ко второму выходу хранителя времени, третий выход которого соединен со вторым входом блока контроля ввода, а второй вход, хранителя ,времени — с третьим выходом блока ввода, второй вход которого подключен ко второму выходу блока анализа, а второй вход блока анализа соединен с выходом вычислителя набега поправки, а первый выход — со вторым входом преобразователя поправки с регулируемым дискретом, третий выход дат-чика временных интервалов соединен с первым входом блока автоматической регулировки хода часов, второй вход которого подключен к третьему выходу блока анализа, третий вход которого соединен с первым выходом блока автоматической регулировки хода часов, второй выход которого соединен со входом реле времени, а третий — с первым входом точного генератора, первый и второй выходы реле времени соединены соответственно со вторым входом точного генератора и первым входом блока управления, второй вход которого подключен к выходу точно го генератора, а третий вход ко второму выходу опорного генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Габри А. Автоматическая регулировка кварцевых часов по сигналам .стандартной частоты. Anneles Frannaises de chronometrio, т. 15,2,1962, с.37-48.

2. Авторское свидетельство СССР

9 517874, кл. G 04 C 11/02, 1976 (прототип).

800954

Рог. Я

Составитель И.Сломинский

ТехредJ Н.Бабурка КорректорМ.Шароши

Редактор Н.Кузнецова

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 10426/63 -Тираж 468, Подписное

ВНИИПИ Гдсударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Г.