SU1613998A1 - Устройство дл измерени суточного хода часов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано дл  измерени  погрешности хода часов. Цель изобретени  - повышение метрологической точности измерений. Блок 8 коррекции, включенный между выходами счетчика 2 временных интервалов и входами блока 3 определени  погрешности, и введенные между этими элементами дополнительные св зи обеспечивают формирование кода коррекции с учетом фактической длительности измеренного временного интервала T_изм относительно эталонного T_эт и соотношение между длительност ми четного и нечетного полупериодов колебаний баланса механизма исследуемых часов. Тем самым устран етс  погрешность измерени  мгновенного суточного хода часов, возникающа  при неравенстве четного и нечетного полупериодов колебаний баланса часов, что повышает метрологическую точность измерений. 7 ил.

Description

Фиг.1

Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано дл  измерени  погрешности хода часов

Цель изобретени  - повьш але метрлогической точности измерений,

На фиг, 1 представлена структурна схема предлагаемого устройства на фиг .2-4 - примеры вьтолненн  схем со- . ответственно счетчика временных инте валов, блока определени  погрешности и блока коррекции; на фиг. 5-7 - временные диаграммы, по сн ющие работу ус гройства.

Устройство (фиг, 1) содержит посл довательно включенные датчик I временных интервалов., счетчик 2 временных интервалов, блок 3 определени  погрешности, преобразоват е ь 4 двоично-дес тичного кода и блок 5 цифровых иццикаторов, а также коммутатор 6, св занный первым и вторым.входами с вторым и третьим выхода ш счетчика 2 временных интервалов, третьим вхо- дом - с выходом генератора 7 опорной частоты и с четвертым входом блока 8 .коррекции, подключенного первым, вторым и третьим входами соответственно к п тому, шестому и седьмому йыходам счетчика 2 временных интервалов, а первым и вторым выходами - к п тому и шестому входам блока 3 определени  n dгрешности, четвертый вход которого св зан с четвертым зыходом счетчика 2 временных интервалов.

Первьй выход блока 3 определени  погрешности, а также его второй и третий входы соединены соответственно с четвертым входом и с первым и вторым выходами коммутатора 6, тре- тий, четвертый и п тый выхода которого подключены соответственно ко второму и третьему входам преобразовател  4 двоично-дес тичного кода и входу генератора 7 опорной частоты.

Счетчик 2 временных интервалов (фиг. 2) содержит.три последовательно включенных D-триггера 9, 10 и II, дешифратор 12, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 и инвр.ртор 14, причем счетный вход первого D-триггера 9,  вл ющийс  входом счетчика 2 временных интервалов, соединен с третьим информационным входом (ЕЗ) дешифратора 12, первьй и второй информационные входы которого (Е1 и Е2) подключены к общей шине, а к первому, второму и третьему управл ющим входам которого подсоединены выходы соответственно первого

п

5 0 5 о

Q

5

0

9, второго 10 и третьего 11 D-тритге- р о в,  вл ющиес  также-сед ьмлм, шестым и четвертым выходайи счётчика 2 временных интервалов, первым, вторым, третьим и п тым выходами к оторого  в - л ютс  соответственно выход инвертора 14, третий первый и второй выходы дешифратора 12, вторым и п тым выходами подсоединенного к входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, а восьмлм выходом св занного с R-входами всех D- триггеров 9-11, инверсш 1й выход каждого из которых св зан с D-входом дан- ного триггера и с С-входом последующего триггера.

Блок 3 определени  погрешности (фиг. З) содержит последовательно включенные блок 15 элементов ИСКЛЮЧА- КЙДЕЕ ИЛИ, сумматор 16, мультиплексор 17, реверсивньй счетчик 18 и преобра- з эватель 19.

X Первым, вторым и третьим входами блока 3 определени  погрешности  вл ютс  соответственно С-вход, вход - и вход +1 реверсивного счетчика 18, обратный выход переполнени  которого  вл етс  первым выходом блока 3 определени  погрешности, четвертый вход которого св зан с S-входом мультиплексора 17, а п тый вход - с первыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ блока 15, объединенные вторые входы этих элементов, а также Р -вход сумматора 1 6.подключены к шестому входу блока 3 определени  погрешности, вторым выходом которого  вл етс  шина , образованна  выходами (Х1-Х6) преобразовател  19. Выходы разр дов ре- версивного счетчика 18 св заны также с первой группой информационных входов (А1-А4) сумматора 16, к второй группе информационных входов которо- го (В1-В4} подключены выходы злемен- . тов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ блока 15..Перва  группа (11) входов мультиплексора 17 св зана с ши1{ой начальной установки (на фиг. 3 не обозначена).

Блок 8 коррекции (фиг. 4) с одержит переключатель 20, подключенный выходом через инвертор 2 к С-входу реверсивного счетчика 22, элемент ИС- КЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 23, подключенный выходом через инвертор 24 к U/D-входу реверсивного счетчика 22, выходы разр дов которого объединены в шину Код коррекции,  вл ющуюс  первым выходом блока 8 коррекции. ТС-шлход счетчика 22 подключен к З-входу RS-трнгге 1613998

a 25 (триггера знака). R-вход котороо св зан с А- и С-входами переключаел  20 и с первым входом блока 8 оррекции. Инверсный и пр мой выходы риггера 25 подключены соответствено к второму выходу блока 8 коррекции второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ЛИ 23, первый вход которого, а таке РЁ-вход реверсивного счетчика 22 и -зход переключател  20  вл ютс  соответственно третьим, вторым и четвертым входами блока 8 коррекции. Информационные входы (DO-D3) и СЕР- и ЖГ-входы счетчика 22 подключены к

общей шине.

Устройство работает следующим образом .

Акустические сигналы контролируемых часов Гтик-так), преобразованные датчиком 1 временных интервалов в электрические импульсы Сфиг.5а, поступают на вход счетчика 2 временных интервалов, который г.меет модуль счета, равный семи (работа счетчика по сшетс  на фиг. 5 б, в, г). Каждые семь последовательных импульсов, пос тупеющих на вход счетчика 2 временных интервалов, составл ют цикл работы ус тройства, 3 котором может быть выделен любой из семи входных импульсов (г. 5 д, е, ж, з). Первый из семи импульсов  вл етс  импульсом начальной установки, второй и седьмой импульсы определ ют строб измерительного интервала, четвертый момент занесени  кода коррекции.

При работе устройства могут быть следующие ситуации: исследуемые часы идут точно и измеренный интервал равен эталонному временному интервалу

() лешат (Т

J- Эг -чт --- iiT T- ) отстают, при этом 1изм Т. Кроме того, в каждой из пере- чи енных ситуаций могут быть случаи , когда четный и нечетный полупе- ,иоды равны ( «е.ег). .й полупериод больше нечетного U чет - 7 ) четный полупериод меньше не- (-иечетЬ.

четного i( нечет

ко 5 ч , п п ° т , 5 х 20 25 30 ,

.п ,с с«

Пусть Ти, и ; цет - не.ет1Фиг-бЬ Первьй импульс (фиг. 6и) с п того выхода счетчика 2 временных интервалов поступает на первый вход блока 8 коррекции и устанавливает в исходное состо ние реверсивный счетчик 22 и триггер 25, причем установка счетчика 22 осуществл етс  в режиме параллель

кого занесени  низким уровнем на его РЁ-входе (фиг. 6в) в момент прихода первого импульса положительной пол р- ности на его С-вход (фиг. 6г). В счет чик заноситс  состо ние его D-входов, которое сохран етс  до начапа измерительного интервала, когда на четвертый вход блока 8 коррекции начинают поступать счетные импульсы от генера- тора 7 опорной частоты. На U/D-входе счетчика 22 при зтом высокий потенциал (фиг. 6г) и счетчик работает в режиме пр мого счета до ьюмента при- хода третьего импульса с датчика временных интервалов (фиг. 6 а, гь Временные интервалы меаду вторым и третьим и между третьим и четвертым импульсами определ ют длительность четного и нечетного полупериода колебаний баланса контролируем часов. В рассматриваемом случае эти полупериоды равны и, следовательно, количество счетных импульсов, поступив- 5 ших в счетчик 22 за С (пр мой счет), равно количеству импульсов, поступивших в него эа (обрат- ный счет), поэтому в момент прихода четвертого импульса счетчик 22 ока- 0 жетс  в исходном состо нии. Код коррекции в данном случае нулевой. Этот код с выходов разр дов счетчика 22 поступает на первый выход блока В коррекции, а затем на блок 3 опреде- , пени  погрешности, работа которого по сн етс  временными диаграммами

на фиг. 5.

На первый вход блока 3 определе ни  погрешности поступает сигнал .п (фиг. 5и) представл ющий собой сум- му первого и четвертого импульсов датчика 1, и первым импульсом в реверсивный счетчик 18 заноситс  двоичный код начальной -установки с выходов ,с мультиплексора 17, на S-входе кото- го в этот момент низкий потенциал, и на его выход передпетс  состо ние его первой группы II-входов. Код начальной установки соответствует чис- с« лу секунд в сутках (86400) и в двоич- ° ном кХГравен числу .0101000)1000000.

На фиг. 3 приведена схема четырех мпадаих разр дов блока 3 определени  погрешности. Каскадирование злемен , тов этого блока (счетчиков 18, сумматоров 16 и преобразователен 19; до нужного числа разр дов (16) осуществл етс  по известным пратшам цифровой схемотехники, при этом пер . в момент начала измерительного интервала на второй вход блока 3 определени  погрешности начинают посту- пать счетные импульсь с первого вы- тода коммутатора 6 (фиг. Зл, начальна  установка которого производитс  в момент прихода второго импульса датчика 1. Частота счетных импульсов I выбрана такой, чтобы за врем  эталон- I ного интервала, равного 1 с, поступи- i ло 86400 импульсов (f 86400 Гц). Тогда каждый импульс соответствует в пересчете на точность суточного хода 1 с/сут. Счетными импульсами, посту- пающими на второй- вход блока 3 определени  погрешности (на вход -1 ре- I версивного счетчика 18), производитс  I вычитание содержимого этого счетчика, который в момент оконч   измбри- тельного интервала оказываетс  в нулевом состо нии.

В сумматоре J6 производитс  сложа- ние (вычитание) текущего кода состо - ни  счетчика 18 с кодом коррекции, поступающим с блока. 8 коррекции на В-входы сумматора 16. Режим работы сумматора - сложение шти вычитание - определ етс  сигналом на его Р -входе (знак кода коррекций), поступающим от триггера 25 блока 8 коррекции. В момент прихода четвертого импульса датчика 1 на S-входе мультиплексора 17 высо1 ий потенциал (фиг. 5г), что обеспечивает подключение выходов сумматора 16 через мультиплексор к информационным входам реверсивного

счетчи1 а 18, этим же четвертым импулсом (фиг. 5и) 8 счетчик 18 заноситс  содержимое сумматора 16, равное сумме (разности) текущего состо ни  счечика 18 и нулевого, при t,,, кода коррекции. В этом случае по четвертому импульсу состо ние счетчика J8 не изме11 етс  (в счетчик записываетс  код его же состо ни ) и далее он продолжает работу в режиме вычита .

На фиг. 6, кроме перечисленных в описании, представлеш, спедуюпт.ие нременные диаграммы: б - сигнал на третьем входе блока 8 коррекции (1-й разр д счетчика 2); д - счетные импульсы на четвертом входе блока 8 коррекции} е - сигнап на С-входе ренер- сивного счетчика 22; ж - сигнал на ТС-выходе реверсивного счетчика 22; 3 - сигнал на пр мом выходе триггера 25 (триггера знака).

Временные диаграм№1, по сн ющие работу блока 8 коррекции дл  случа  когда , ,, соответствует фиг. 6, при этом работа блока 8 коррекции отличаетс  от описанной лишь тем, что за четный полупериод колебаний баланса часов в реверсивный счетчик 22 поступает больше счетных импульсов, чем вычитаетс , из него за нечетный полупериод, и его состо ние к приходу четвертого импульса датчика 1 определ ет код остатка, равный удвоенному значению кода коррекции , который получаетс  путем сдвига содержимого счетчика 22 вправо на один разр д. Этот код коррекции вычи- ,таетс  из кода текущего состо ни  сч|тчика 18, результат вычитани  заноситс  в счетчик .18, который дапее продолжает свою работу в режиме вычитани  аналогично описанному ранее.

На фиг. 7 представлень временные диаграммы, П9 сн ющие работу блока 8 коррекции дл  случа , когда Т,д,Т., ,, чет -нечет этом случае за четный полупериод колебаний баланса часов в реверсивный счетчик 22 поступает мены гае счетных импульсов, чем за нечетный. Поэтому в момент перехода этого счетчика через нулевое состо ние на его ТС-выходе формируетс  отрицательный импульс (фиг. 7ж), устанавливающий триггер 25 в состо ние 1, .высокий уровень с его пр мого выхода поступа- ,ет на второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮ- .

ЩЕЕ ИЛИ 23, что приводат к по влениюi высокого уровн  на U/D-чвходе счетчика 22 до прихода четвертого имцульса датчика } (фиг, 7 в, г) .Реверсивный счетчик 22 переходит э режим сложени  и к момен1 у прихода четв.ертого импульса в этом счетчике записываетс  разница между количеством импульсов , поступивших . Эта разница, как и остаток в предыдущем случае, равна удвоенному коду коррекции . Так как по сигналу ТС триггер 25 измен ет свое состо ние, то на

10

мерительного интервала формируетс  пачка, содержаща  больше 84600 импульсов . При этом в момент прихода 84600-го импульса счетчик 18.переходит через-нулевое состо ние, что вызывает по вление положительного импульса на выходе обратного переноса коммутатора 6 (фиг, 5а) и переключает коммутатор так, что счетные импульсы перестают поступать с его первого выхода (фиг. 5м) и начинают поступать с второго выхода на третий вход блоца 3 опред1елеш1  погрешносcyMMavope Г6 происходит суммирование 15 Л.Фиг, 5н;, и,на третьем выходе кекущего кода cocтo  ш  счетчика 18 коммутатора 6 высокий уровень измен г . кодом корреки;.1И, результат суммировани  четвертым импульсом заноситс  в счетчик 18, который далее продолжает свою работу в режиме вычитани .ро

На фиг. 4 приведена схема формировани  трех младших разр дов кода коррекции . Каскадирование счетчика 22 осуществл етс  по известным правилам цифровой схемотехники.

Выше рассмотрены случаи, когда Т., T.j l с, и в блоке 3 формируетс  код нулевой погрешности. Седьмой импульс датчика 1 времен{1ых интервас тичного кода и поступает на его третий вход, а на второй вход поступает информаци  о знаке измер емой

етс  на низкий (фиг. 5п).

Третий вход блока 3 определени  погрешности  вл етс  входом 41 реверсивного счетчика 18, который начинает работать в режиме сложени . К моменту .прихода седьмого импульса датчика 1 содержимое счетчика определ ет двоичный код погрешности хода ча- 25 -ов со знаком - (с учетом кода коррекции). Этот код преобразуетс  в дес тичный и индицируетс  на индикаторах блока 5 со знаком -.

В предлагаемом устройстве исполь- лов служит импульсом этого кода в ре-30 зован метод определени  погрешности гистры преобразовател  4 двоично-де-суточного хода часов через измерение

мгновенного суточного хода, т.е. измерение за бесконечно малый (по сравнению с сутками) промежуток времени, погрешности, котора  также заноситс  ,с ранный 1 с, что составл ет 2, 5 пе- в регистр. Код погрешности, преобра-риода колебаний часов,

зёванный в дес тичный ко д, содержа- п{ий знаковый разр д, поступает на вход блока 5 цифровых индикаторов и считываетс  оператором.

В случа х, когда ,., устрой- ство работает аналогично описаному, за исключением того, что на второй вход блока 3 определени  погрешности

за врем  Т, поступает меньше 84600 45 гическую точность измерений счетных импульсов , и в момент прихода седьмого импульса датчика 1 состо ние счетчика 18 определ етс  разницей между кодом начальной установки (84600) и количеством импульсов, поступившим на второй вход блока 3, с учетом кода коррекции. Эта разница  вл етс  двоичным кодом погрешности хода часов, преобразованна  в дес тичный код, разница .поступает на блок 5 55 блок цифровых индикаторов, а также цифровых индикаторов со знаком + скоммутатор, св занный своими первым,

В случа х, когда T, устройство работает аналогично описанному, за исключением того, что за врем  изВведение блока коррекции в предлагаемое устройство позвол ет устранить 40 погрешность измерени  мгновенного суточного , хода часов, возникающук за счет неравенства полупериодов коЛеба- ний баланса механизма контролируемых часов, и тем caNft iM повысить метроло-

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  суточного СП хода часов, содержащее последовательно включенные датчик временных интервалов , счетчик временных интервалов, блок определени  погрешности, преобразователь двоично-дес тичного кода

   вторым, третьим и четвертым входами соответственно с вторым и третьим выходами счетчика временных интервалов.

   мерительного интервала формируетс  пачка, содержаща  больше 84600 импульсов . При этом в момент прихода 84600-го импульса счетчик 18.переходит через-нулевое состо ние, что вызывает по вление положительного импульса на выходе обратного переноса коммутатора 6 (фиг, 5а) и переключает коммутатор так, что счетные импульсы перестают поступать с его первого выхода (фиг. 5м) и начинают поступать с второго выхода на третий вход блоца 3 опред1елеш1  погрешносВведение блока коррекции в предлагаемое устройство позвол ет устранить погрешность измерени  мгновенного суточного , хода часов, возникающук за счет неравенства полупериодов коЛеба- ний баланса механизма контролируемых часов, и тем caNft iM повысить метроло-

   гическую точность измерений блок цифровых индикаторов, а также коммутатор, св занный своими первым,

   Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  суточного хода часов, содержащее последовательно включенные датчик временных интервалов , счетчик временных интервалов, блок определени  погрешности, преобразователь двоично-дес тичного кода

   вторым, третьим и четвертым входами соответственно с вторым и третьим выходами счетчика временных интервалов.

   выходом генератора опорной частоты и первым выходом блока определени  по- грешнюсти, а своим первым, вторым третьим, четвертым и п тым выходами - соответственно с вторым и третьим входами блоке; . определени  погрешности, с вторым и третьим входами дреобразо- ват1ьп  двоично-дес тичного кода и с входом генератора опорной частоты, отличающеес  тем, что, с целью повышени  метрологической точности измерений, в него введен блок

   коррекции, первый, второй, третий и четвертый входа которого подключены соответственно к дополнительным п тому , шестому и седьмому выходам счетчика временных интервалов и к выходу генератора опорной частоты, а первый и второй выходы - к дополнительным п тому и шecтo Iy входам блока опредео ле ни   погрешности четвертый дополнительный 1вход которого подключен к чет вертому дополнительнму выходу счетчика временных интервалов.

   ФиъЛ

   п A

   Фиг. 5

   fpui,4

   - jS