Устройство для измерения времени
Союз Советских
Социалистических
Республик . (ii>517662
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 280279 () } 2735752/18-2) с присоединением заявки Hо— (SI)PA Клз
G 04 С 11/02
Государстиеииый комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—
Опубликовано 300381. Бюляетень No 12 (53) УДК 621.317 (088. 8) Дата опубликования описания 300381 (54) УСТРОИСХВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ т
Изобретение относится к области измерения времени, а именно к электронным устройствам для измерения неизвестных интервалов времени с . использованием радиосигналов высокоточного времени или частоты, передаваемых по каналам связи.
Известны устройства для измерения времени, используемые Ы технике и навигации, в астрономических и физических лабораториях, например высокоточные электронные часы различных видов, иэ которых наиболее распространенными являются кварцевые часы. кварцевые часы выполнены на ос-. нове термостатированного кварцевого генератора, частота колебаний которого понижается с помощью делителей до 1 Гц, электронный счетчик и индикатор (1).
Недостатком известного устройства является то, что точность измерения интервалов времени в значительной степени зависит от внешних факторов, например от постоянства питающих напряжений, изменения окружающей температуры, старения кварца. Для решения основной задачи прецизионной хронометрии времени необходимо периодически согласовывать ход кварцевых часов с эталонными часами.
Нроцесс синхронизации и эталонырования высокоточных мер времени и частоты весьма трудоемкий, требует специального оборудования и вносит погрешности в показания втори иых часов.
Известно также устройство для
)О измерения времени — электронные часы, корректируем.- е радиосигналами точного времени, содержащее датчик сигналов точного времени и частоты, выполненный на термостатированном тз кварцевом генераторе опорной частоты, делитель частоты с коэффициентом пересчета K - =5 со сквозным переносом и счетным запуском, формирователи секунд хранимого времени из эта2О лонных сигналов времени и частоты, построенного на счетчиках импульсов, формирователь шкалы хранимого времени с дешифраторами и блоком индикации (секунда, минута, час)
25 и установкой текущего времени, радиоприемник, схему памяти сигналов точного времени, формирователь корректирующего минутного импульса .со схемой управления, схему измерения
30 погрешности привязки и хода часов
817662 по сигналам точного времени с переключателем ввода поправки и схему выделения секундных радиоимпульсов (2).
Недостатками известного устройства являются недостаточная точность синхронизации и измерений,а также ограниченность функциональных возможностей устройства, так как оно хоть,и обеспечивает .высокую точность сведения шкал точного и хранимого времени, но не устраняет общую значительную погрешность () о синхронизации меры времени, которая для известного устройства определяется следующим образом:
-где got — погрешность частоты опор- 2О ной меры образования шкалы времени (хранимого)у
5ot — погрешность определения времени, прохождения радиосигналов от передающей . )5 до приемной антенны;
SOt> — погрешность синхронизирующей мерыу
So Sot — погрешность определения момента регистрации сигнала времени (точного) эталона; 6О(5 в погрешность определения задержки времени прохождения сигнала в приемнорегистрирующей аппаратуре; Sot+- погрешность определения поправки и коррекции моментов сигналов синхрони- 40 зируемой шкалы времени. При этОМ пОгрешнОсти ЬМ, Я О(,4, 8 О, и оot.б значительны, а устройства для сйижения их величины довольно сложны. Кроме того, отсутствие 45 автоматического вывода информации с электронных часов Ограничивает их функциональные возможности и область их применения ° Цель изобретения — повышение точ- 5О ности синхронизации и измерений и расширение функциональных возможностей, которое достигается путем соответственного упрощения схемы привязки (эталонирования) и синхронизации и введения узлов автома55 тического вывода информации о текущем значении времени. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения времени, содержащее датчик эталонных 4(} сигналов точного времени и частоты, блок разрешения сигналов эталонной частоты, делитель частоты, выход которого соединен со входом формирователя секунд хранимого времени, блок разрешения сигналов эталонного времени, формирователь импульсов, счетчик точного времени, первый выход которого соединен со входом индикатора точного времени, два элемента памяти, два переключателя режима работы, формирователь сигнала сброса, формирователь минутного корректирующего импульса и два клю-, чевых элемента, введен коммутатор, причем выход промежуточной частоты датчика эталонных сигналов точного времени и частоты через блок разрешения сигналов эталонной частоты подключен ко входу делителя частоты, выход низкой частоты датчика эталонных сигналов точного времени и частоты соединен с первыми входами первого ключевого элемента и блока разрешения сигналов эталонного времени, выход к горого через формирователь импульсов соединен с выходом формирователя секунд хранимого времени непосредственно и через первый переключатель режима работы с .первыми двумя входами коммутатора и управляющим входом счетчика точного времени, входы разрядов которого подключены к выходам коммутатора, выход первого ключевого элемента соединен с первым входом формирователя сигнала сброса, выход которого подключен к третьему входу коммутатора, первый и второй выходы счетчика точного времени соединены с первыми входами соответственно второго ключевого элемента и формирователя минутного корректирующего импульса, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента памяти, а второй - co вторыми входами формирователя сигнала сброса и первого элемента памяти, прямой вход которого через второй переключатель режима работы соединен со вторыми входами блоков разрешения сигналов эталонной частоты и эталонного времени, инверсный выход первого элемента памяти через кнопку ручной установки подключен ко BropoMy входу первого ключевого элемента, выходы второго элемента памяти соединены со вторым и третьим входами второго ключевого элемента, а его счетный вход через кнопку автоматического вывода подключен к Общей шине, вход сброса коммутатора через кнопку ручного сброса подключен к общей шине. В предлагаемом устройстве датчик эталонных сигналов точного времени и частоты может быть выполнен на радиоприемнике, выход которого непосредственно подключен ко входу формирователя секунд хранимого времени, что позволяет полностью устранить блок кварцевог генератора и проводить радиоприем эталонных сиг817662 d0 налов частоты и времени без указанного генератора. На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения времени. Устройство для измерения времени содержит датчик 1 эталонных сигналов точного времени и частоты, выполненный на радиоприемнике супергетеродинного типа с автоматической.подстройкой частоты гетеродина, блок 2 разрешения сигналов эталонной частоты, делйтель 3 частоты, формирователь 4 секунд хранимого времени, коммутатор 5, счетчик 6 точного времени, индикатор 7 точного времени, ключевые элементы 8 и 9, блок 10 разрешения сигналов эталонного времени, формирователь 11 импульсов, формирователь 12 сигналов сброса, формирователь 13 минутного корректирующего импульса счета или привязки к шкале точного времени, элементы 20 14 и 15 памяти, переключатель 16 режима работы устройства ВРЕМЯ-ЧАСТОТА, переключатель 17 режима работы счетчика УСТАНОВКА-РАБОТА, кнопКУ 18 ручной установки, кнопку 19 ручного сброса счетчика и кнопку 20 автоматического вывода, причем выход сигнала промежуточной частоты. радиоприемника 1 через блок 2 разрешения сигналов эталонной частоты последова- З0 тельно соединен со входом делителя 3 частоты, а выход сигналов низкой частоты датчика 1 через блок 9 разрешения сигналов эталонного времени подключен ко входу формирователя 11 импульсов из эталонного времени и ко входу формирователя 13 минутного корректирующего импульса счета или привязки к шкале точного времени, выходы формирователей 4 и 11 через переключатель 17 УСТАНОВКА-PA- 40 БОТА и коммутатор 5 подключены ко входам счетчика 6 точного времени, выход разрядов секунд которого последовательно соединен со входом формирователя 13 минутного корректирующего импульса, выход всех разрядов счетчика точного времени 6 последовательно соединен со входом ключевого элемента. Устройство работает следующим образом. При включении источника питания счетчик 6 точного времени и элемент 14 памяти могут находиться в любом положении, а элемент 15 памяти установится в положение 1 . При этом, если значения младших разрядов счетчика точного времени (разряда секунд) будут отличны от нуля, что наиболее вероятно, элемент 14 памяти через формирователь 13 обязательно установится в положение 1 и высокий потенциал с выхода 1 элемента памяти подается на блок 2 разрешения сигналов эталонной частоты или на блок 5 разрешения сигналов эталонного времени в зависимости от положения переключателя 16 режима работы устройства, подключая выходы датчика l эталонных сигналов точного времени и частоты к делителю 3 частоты, в режиме Частота либо к формирователю 11 импульсов секунд .хранимого времени из сигналов. эталонного времейи в режиме Время соответственно. При. этом радиосигналы эталонной частоты с выхода промежуточной частоты радиоприемника 1 через блок 2 но- . ступают на вход делителя 3 частоты и далее на вход формирователя 4 . секунд хранимого времени из эталонной частоты или радиосигналы эталонного времени с выхода низкой частоты радиоприемника 1 поступают через блок 9 на вход формирователя 11 импульсов. Для осуществления привязки шкалы счетчика 6 точного времени к шкале точного времени переключатель 16 режима работы устройства устанавливают в положение Время, а переключатель 17 режима работы счетчика устанавливают в режим Установка часов или Установка минут . После этого нажимают кнопку 19 ручного сброса счетчика, при этом сигнал Сброс счетчика через коммутатор 5 сигналов сброса и установки счетчика точного времени формирует импульс сброса всех разрядов часов и минут счетчика 6 точного времени и устанавливает их в нулевое положение. Высокий потенциал элемента 14 памяти с выхода 1 подает импульс разрешения на блок 10 разрешения пропуска сигналов эталонного времени и выдаваемые. датчиком эталонных сигналов точного .времени и частоты 1 радиосигналы точного времени с выхода низкой частоты поступают на вход формироват яя ll импульсов секунд хранимого времени, который нз переднего фронта радиоимпульсов точного времени формирует короткие импульсы порядка-1 с дли- . тельностью 1 мкс. Эти импульсы через переключатель 17 в режиме Установка и через коммутатор 5 поступают на счетчик 6 точного времени либо иа разряд часов, либо на разряд минут и позволяют установить начальное значение времени иа счетчик точного времени 6 с точностью до одной мину;ы, либо с ручных часов, либо по радиовещательной программе точного времени. При этом младшие разряды счетчика секунд счетчика 6 точного времени могут быть в любом положении и, если их значение отличается от нуля, формирователь 13 минутного корректирующего импульса сформирует сигнал Счет секунд, разрешающий для формирователя 12 и запрещающий для элемента 14 памяти, 817662 у о .= Формула изобретения который перейдет в состояние, соответствующее логическому 0 . При sTQM нулевой потенциал с выхода элемента 14 памяти запрещает прохождение сигналов через блок 10. Импульсы точного времени с датчика 1 сигналов точного времени и частоты яа вход формирователя 11 не подаЮтся. Для привязки шкалы времени устройства необходимо нажать кнопку 18 ручной установки, когда переключатель 17 переведен в положение Работа . При этом высокий потенциал с инверсного выхода элемента 14 памяти через элемент 9 разрешит поступать сигналам времени на формирователь, который при наличии сигнала разрешения от формирователя 13 сформирует сигнал сброса на разряд секунд 1 счетчика б точного времени через коммутатор 5, Сигнал информации с разряда секунд счетчика 6 точного времени через формирователь 13 сформирует сигнал 0 секунд запрета. на формирователь 12 и переведет элемент 14 памяти в другое состояние, соответствующее логической l, С прямого выхода элемента 14 памяти будет подан сигнал разрешения на элемент 9 и на счетчик б точного времени и через переключатель 17 в положение Работа будут поступать секундные. сигналы, сформированные формирователем 11. из радиосигналов точного времени. Учитывая,, что сигналы точного времени передаются радиостанциями в соответствии с часовыми программами работы только в определенные промежутки времени, а несущая эталонная частота практически многими радиостанциями передается почти круглосуточно, удобнее работать на прием эталонной частоты. Пря этом порядок работы устройства не меняется, только переключатель 16 переводится в положение Часто-. та . Датчик 1 в момент привязки шкалы времени счетчика б точного времени может принимать сигналы радиостанции, работающей в любом режиме. Независимо от этого формирователь 12 сигналов сброса выполняют так, что она не реагирует на сигналы длительностью менее 500 мс, а так как длительность минутных сигналов, передаваемых всеми радиостанциями мира, удлиняется до 0,8 с, то формирователь надежно срабатывает только от минутных и часовых сигналов. При этом сигналы эталонной частоты, обеспечивающие надежную работу делителя 3 частоты через блок 2, подключаются сразу же посла того, как формирователь 12 сбросит счетчик секунд в ноль при поступлении минутного сигнала времени. В дальнейшем счетчик б точного времени работает от сигналов эталонной частоты, которые подаются непосредственно на делитель 3 частоты непрерывно с выхода промежуточной частоты датчика 1 через блок 2. В предлагаемом устройстве, для измерения времени можно осуществлять вывод мгновенных значений счетчика б точного времени через элемент 8, который выполняется в виде регистра сдвига и информации, в который поступают со счетчика 6 точного времени сигналы с элемента 15 памяти. Элемент 15 памяти переходит из одного состояния в другое при поступлении импульса на счетный ход либо с кнопки. автоматического вывода, либо можно применить замыкание и размыкание контактов. Это позволит применять устройство для астрономических наблюдений и осуществлять вывод мгновенных значений времени на печатающие устройства с высокой 20 точностью. Предлагаемое устройство для измерения времени позволяет уменьшить общую погрешность (ро привязки и синхронизации меры времени за счет исключения погрешяости кварцевого генератора 4>of, исключения погрешности определения поправки и коррекции моментов сигналов синхронизируемой шкалы времени б ось, а также уменьшения погрешностей синхронизируемой меры бо1 и схемным путем существенно уменьшить погрешность определения момента регистрации сигнала точного времени Sot4 и погрешности определения задержки времени прохождения сигнала точяого времени в приемно-регистрирующей аппаратуре 6ot5Таким образом, общая погрешность о привязки и синхронизации меры 40 времени в предлагаемом устройстве будет Устройство для измерения времени, 50 содержащее датчик эталонных сигналов точного времени и частоты, блок разрешения сигналов эталонной частоты, делитель частоты, выход которого соединен со входом формирователя секунд хранимого времени, блок разрешения сигналов эталонного времени, формирователь импульсов, счетчик точного времени, первый выход которого соединен со входом индикатора точного времени, два элемента 60 памяти, два переключателя режима работы, формирователь сигнала сброса, формирователь минутного корректирующего импульса и два ключевых элемента, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения 817662 Составитель E. Иосолков Редактор Н, Мемеля Техред И.-hстaлаш Корректор E. Рашко Заказ 1438/62 Тираж 457 Подписное БНИИПИ Гасударственного комитета СССР па делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 юю а Филиал ППП Патент, г. Ужгород ул. Проектная, 4 точности синхронизации и измерений и расширения функциональных вазможнас ей, в него введен коммутатор, причем выход промежуточной частоты датчика. эталонных сигналов точного времени и частоты через блок разрешения сигнапов эталонной частоты подключен ко входу делителя частоты, выход низкой частоты датчика эталонных сигналов точного. времени и частоты соединен с первымн входами первого ключевого элемента и блока. разрешения сигналов эталонного. времени, выход которого через формирователь импульсов соединен с выходом формирователя секунд хранимого времени непосредственно 15 ж через первый переключатель режима работы с первыми двумя входами иоьвеутатора и уп,авляющим входом счетчика точного времени, входы разр щов котороro подключены к выходам 29 коммутатора, выход первого ключевого элемента соединен с перове входом формирователя сигнала сброса, выход которого подключен к третьему входу коммутатора, первый и второй выходы счетчика точного времени соединены с первыми входамн соответственно второго ключевого элемента и формирователя минутного корректирующего импульса, первый выход которого .соединен с первым входом первого элемента памяти, а второй - со вторыми входами формирователя сигнала сброса и первого элемента памяти, прямой вход которого через второй переключатель режима работы соединен со вторыми входами блоков разрешения сигналов эталонной частоты и эталонного времени, инверсный выход первого элемента памяти через кнопку ручной установки подключен ко второму входу первого ключевого элемента, выходы второго элемента памяти соединены со вторым и третьим входами второго ключевого элемента, а его счетный вход через кнопку автоматического вывода подключен к общей шине, вход сброса коммутатора через кнопку ручного сброса подключен к общей шине. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Константинов А.И. и Флеер A,Ã. Время; М., Изд-во стандартов, 1971, гл. 13, с. 169-215 ° 2. Авторское свидетельство СССР Р 558258, кл. G 04 С 11/02, 1977 °
