Хронометрическая система

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСН)РЕСПУБЛИК 9) (И 0,4 3 / 00 ПИСА ВТОРСНОМУ СВИДЕУЕЛЬСТ техническония - повышсистемы, Хсодержитто т ь изобретеи работы ни адежно трическая 1 и второ коммутато стем рвый в,вые генера тель часто оры, ы, ф ок и рмирователь шк дикации, прео го кода в пос ные часы, Нов применение в кварцевогоог роля основног времени,тель паралтельный исистеме яэнергозав раз ова ь СССР1984.СР1986то)м второг ет нератора, блока кон вого) кварцевог иерархически св ки источников п и генератора занных. блокок разв тан л. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение касается элных цийровых систем единого ОБРЕТЕНИ3 149931Изобретение относится к электронным цифровым системам единого времени технической точности, в которых информация о текущем времени переда-. ется на группу вторичных часов по линии связи в виде кода.Целью изобретения является повышение надежности работы системы путем повышения ее устойчивости к сбоям 10 в электропитании.На фиг.1 представлена структурная схема хронометрической системы; нафиг.2 - структурная схема блока контроля. 15Хронометрическая система содержит первый кварцевый генератор 1,детектор 2, фильтр 3, второй кварцевый генератор 4, коммутатор 5,делитель 6 частоты, формирователь 7 шкалы вре мени, блок 8 индикации, преобразова, тель 9 параллельного кода в последовательный, вторичные часы 10, блок 11 контроля, блок 12 световой сигнализации, собирательный элемент 13, блок 14 звуковой сигнализации, блок 15 питания, буферный аккумулятор 16, аварийную батарею 17, блок 18 развязки питания, первый стабилизатор 19, второй стабилизатор 20, 30Блок 11 контроля состоит из четырех операционных усилителей 21 - 24,Первый кварцевый генератбр 1 пос, ледовательно связан с детектором 2и фильтром 3. Выход 3 подключен к 35 ,первому входу блока 11 контроля.Кроме того, выход первого кварцевого генератора 1 подключен к первому ин Формационному входу коммутатора 5.Вы ход второго кварцевого генератора 4 40 подключен к второму информационному входу коммутатора 5. Коммутатор 5 последовательно связан с делителем 6 частотыи формирователем 7 шкалы,45.Выходная шина формирователя 7 па-, раллельно подключена к блоку 8 индикации и преобразователю 9 параллель. ного кода в последовательный, Выход преобразователя посредством линии связи связан с входами вторичных часов 10. Выходы блока 11 контроля параллельно подключены к входам блока 12 световой сигнализации и собирательного элемента 13, а выход послед" 55 него связан с входом блока 14 звуковой сигнализации. Первый выход блока 11 контроля соединен с управляющим входом коммутатора 5. Выход блока 15 питания подключен к третьему входублока 11 контроля и первому входублока 18 развязки питания, Буферныйаккумулятор 16 подключен к второмувходу блока 11 контроля и второмувходу блока 18 развязки питания.Третий вход блока 18 связан с аварийной батареей 17. Первый выход блока18 связан с входом первого стабилизатора 19, а второй выход - с входомвторого стабилизатора 20. Выход стабилизатора 19 связан шиной питанияс блоками 1; 8, 9 и 10, Выход стаби"лизатора 20 связан шиной питания сблоками 4, 5, 6 и 7.Первый выход блока .18 развязкипитания связан с шиной питания блока11, а второй - с блоками 12 - 14,Инвертирующий вход операционногоусилителя 21 является первым входомблока 11 контроля, инвертирующиевходы усилителей 22 и 23 объединены.и являются вторым входом блока11, аинвертирующий вход усилителя24 является третьим входом блока 11,Неинвертирующие входы усилителей21-24 подключаются к соответствующимисточникам опорных напряжений,.Блок 12 световой сигнализацииможет быть выполнен в виде наборасветодиодов по числу входов, Крометого, допустимо управление светодиодами осуществлять через триггерызащелки. Блок 14 звуковой сигнализации может быть выполнен в виде головки динамического громкоговорителяс генератором звуковой частоты.Вторичные часы 1 О могут быть вы.полнены аналогично известным,Хронометрическая система работает следующим образом. Импульсы, генерируемые первым ,кварцевым генератором 1 (фиг.1 ),па ,раллельно подаются на вход детекто ра 2 и на первый информационный (сигнальный) вход коммутатора 5,Импульсы генератора 1, поступи на вход детектора 2, выпрямляются и далее выпрямленное напряжение гв нератора поступает на сглаживающий фильтр 3. С выхода фильтра установленный уровень напряжения поступает на первый вход блока 11 контроля,Первый вход блока 11 контроля (фиг.2) соответствует инвертирующему входу операционного усилителя 21, На неинвертирующий вход усипителя14993 1Операционные усилители 22 - 24 Функционируют аналогично усилителю 21 в режиме компараторных схем.На неинвертирующие входы усилителей 22 - 24 подаются опорные напряжения, соответствующие номинальному значению напряжения буФерной батареи, нижнему допустимому пределу разряда батареи и номинальному значению выходного напряжения блока питания.В случае отказа блока 15 питания, пропадания или снижения напряжения буйерного аккумулятора 16, на соответствующих выходах блока 11 контроля появятся сигналы, инАормирующие 21 постоянно подается опорное напряжение. Операционный усилитель 2 работает в режиме компаратора и приналичии напряжения на инвертирующемвходе, если оно превышает опорноенапряжение на неинвертирующем входеили равно ему, то на его выходе имеется нулевой сигнал. Этот нулевойсигнал с выхода усилителя 21 (перво- Ого выхода блока 11) поступает на уп -равляющий вход коммутатора 5. Приналичии нулевого сигнала на управляющем входе коммутатора 5 импульсыгенератора 1 проходят через коммутатор на вход делителя 6 частоты.В случае остановки или отключениягенератора 1 на вход детектора 2 перестают поступать импульсы и на выходе Аильтра 3 пропадает напряжение, поступающее на инвертирующийвход усилителя 21 блока 11. На выходе усилителя 21 сАормируется сигналнапряжения с уровнем логическойединицы, Этот сигнал с первого выхода блока 11 поступит. на управляющий вход коммутатора 5, заблокируетвыход генератора 1 и откроет прохождение импульсов с второго кварцевого генератора 4 на вход делителя 6 30частоты,Кварцевый генератор 1 являетсяосновным высокостабильным генератором с термокомпенсацией и стабильностью порядка 1 х 10- 1 х 10 . Кварцевый генератор 4, аварийно-резервный, не термокомпенсирован и обладает стабильностью порядка 1 х 10-5Однако эта стабильность достаточна для удержания в норме общей стабильности хронометрической системыи ее суточного хода на время устранения аварийной ситуации. При этомчастота генераторов 1 и 4 на входекоммутатора 5 одинакова по величине. 45С выхода коммутатора 5 импульсыподаются на делитель 6 частоты. Делитель 6 делит входной сигнал до частоты 1 Гц (секундные импульсы), которыепоступают на Формирователь 7 шкалы 50времени. Формирователь 7 состоит изпоследовательно соединенных счетчиков для отсчета временных компонент(секунда, минута, час и т.д.), Состояние Аормирователя 7 индицируется 55цийровыми индикаторами 8,Кроме того, инАормация о временных компонентах с выхода Аормирователя 7 поступает на преобразователь 1 О 69 параллельного кода в последовательный. В преобразователе 9 параллельный код временных компонент под воздействием маркерных импульсов и пачек тактовых импульсов, поступающихс промежуточных выходов целителя частоты (не показаны), преобразуютсяв последовательный код. С выхода преобразователя 9 последовательный кодвремени по линии связи поступает навход вторичных часов 10.Вторичные часы известными способами-,и средствами осуществляют обратное преобразование последовательногокода в параллельный и отображают принятую временную инйормацию на своихиндикаторах,Питание хронометрической системы в основном режиме осуществляетсяот сетевого блока 15 питания,Необходимое постоянное напряжение поступает на первый вход блока 18 развязки питания. в котором через первыйдиод осуществляется питание блока11 контроля и стабилизатора 19. Стабилизатор 19 обеспечивает энергопитание термокомпенсированного генератора 1, преобразователя 9, блока 8индикации и вторичных часов 10.,Питание тех же блоков осуществляетсяпараллельно от буйерного аккумулятора 16 через второй диод блока 18Выход блока 15 питания дополнительно подключен к третьему входублока 11 контроля (инвертирующемувходу операционного усилителя 24),а выход буАерного аккумулятора 16дополнительно подключен к второмувходу блока 11 контроля (инвертирующим входам операционных усилителей22 и 23), 149931035 точников питания,В случае возникновения отказовв основном кварцевом генераторе 1или основных источниках питания насоответствующих выходах блока 11контроля появляются сигналы авариййого состояния. 55Эти сигналы отображаются на блоке12 световой сигнализации, указываяна конкретный вид аварии или сбоя,а также через собирательный элемент об аварийном состоянии основных источников энергопитания.Первый и второй диоды блока 18 являются собирательными для выход 5 ного напряжения блока питания и буферного аккумулятора, Через третий диод эти напряжения подводятся к входу второго стабилизатора 20.От стабилизатора 20 осуществляет ся независимое питание наиболее важных Йункциональных элементов хронометрической системы второго кварцевого генератора 4, коммутатора 5, делителя б частоты и формирователей 15 7 шкалы времени.Стабилизатор 20, кроме того,может питаться от маломощной аварийной батареи 17 через четвертый диод блока 18, 20Для эффективной работы хронометрической системы и обеспечения независимости энергопитания жизненно важных частей системы условием ее нормальной работы является соблюдение 25 неравенства выходных напряжений источников питания цч ( .1 У ьП . При этом перепад разности питающих напряжений должен быть не менее 1-2 В,При выполнении этого условия и исправной работе блока 15 питания второй и четвертый диоды будут заперты и энергопотребление от аккумулятора 16 и батареи 17 будет исключено.В случае отказа блока 15 второй диод автоматически открывается и питание системы осуществляется от буферного аккумулятора 16, При этом вся система Йункционирует в полном 40 составе, В случае отказа буферного аккумулятора 16 открывается четвер- тый диод блока 18 и питанием обеспечивается только хранитель времени, т.е. совокупность блоков 4 - 7, кото рые оказываются энергозависимыми и процолжают свое Ьункционирование независимо от состояния основных ис 3 вводят в действие блок 14 звуковой сигнализации, оповещая соответствующую службу о выходе системы изустановленного режима работы.По сравнению с известными системами предлагаемое техническое решение существенно повьппает устойчивость хронометрической системы к сбоям в электроснабжении, что важнопри их эксплуатации на промышленныхобъектах и, особенно, на транспорте, в частности, на судах морскогоЙлота, где время является одним изосновных навигационных параметровпри исчислении пути и определенииместоположения, а напряжение и частота энергопитания имеют значительные разбросы,Часто имеет место не только значительный перепад напряжения или частоты, но и полное обесточивание отдельных систем на некоторое время,что является недопустимым для автономных хранителей времени.Питание от одной аварийной батареи нецелесообразно ввиду большогоэнергопотребления системы, котораяможет содержать несколько десяткови сотен вторичных часов. Кроме того,при высоких требованиях и долговременной стабильности хронометрическойсистемы технической точности должениспользоваться термостатированныйкварцевый генератор, который для работы термостата требует значительного энергопотребления, как правило,недостаточного у аварийной батареикак по номиналу напряжения, так и поэнергоемкости,оФормула изобретения1. Хронометрическая система,содержащая первый кварцевый генератор, делитель частоты, Йормирователь шкалы времени, блок индикации, преобразователь параллельного кода в последовательный, вторичные часы, блок питания, аварийную батарею и первый стабилизатор, выход которого подключен к входам питания первого кварцевого генератора, преобразователя параллельного кода в последовательный, блока индикации и вторичных часов, выход делителя частоты связан с входом Йормирователя шкалы времени, выход которого шиной соединен с вхоЗаказ 4691/46ВНИЙПИ Государ ираж 363 омитета по из Москва, Ж,Подписноеретениям и открытиям пушская наб., д. 4/5 ГКНТ СССР венног 113035 комбинат "Патент", г.ужгород, ул, Гагарина,1 оизводственно-из льс дами блока индикации и преобразователя параллельного кода в последовательный, а выход последнего подключен к входам вторичных часов, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения надежности работысистемы путем повышения ее устойчивости к сбоям в электропитании, внее введены второй кварцевый генератор, коммутатор, детектор, фильтр,блок контроля, блок световой сигнализации, собирательный элемент, блокзвуковой сигнализации, буферный ак,кумулятор, блок развязки питания и 1второй стабилизатор, выход которогоподключен к входам питания второгокварцевого генератора, коммутатора,делителя частоты и формирователя шкалы времени, входы первого и второгостабилизаторов связаны с соответствующими выходами блока развязки питания, первый вход которого подключенк выходу блока питания и третьемувходу блока контроля, второй вход -к выходу буферного аккумулятора ивторому входу блока контроля, третийвход - к выходу аварийной батареи,при этом выходы блока контроля связаны с соответствующими параллельными входами блока световой сигнализации и собирательного элемента, выходкоторого подключен к входу блока звуковой сигнализации, управляющий вход коммутатора связан с первым выходом блока контроля, а сигнальные входы - с соответствующими выходами кварцевых генераторов, первый кварцевый генератор через последовательно соединенные выпрямитель и Фильтр подключен к первому входу блока контроля, а выход коммутатора связан с входами делителя частоты.2. Система по п,1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок контроля содержит и операционных усилителей, где и - число контролируемых параметров, выходы усилителей являются выходами блока контроля, неинвертирующие входы подключены к источникам опорных напряжений, а инвертирующие входы являются сигнальными входами блока. 3Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок развязки питания содержит четыре диода, аноды первого, второго и четвертого анодов являются соответственно первым,вторым и третьим входами блока развязки, катоды первого, второго и анод третьего диодов объединены и являются первым выходом, а объединенные катоды третьего и четвертого диодов- вторым выходом блока развязки.