Электронные часы, корректируемые радиосигналами точного времени

,:,;.т-.нтно-т х 1.ическаг; О П И С А"Н-И" т 551 558258ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистицеских Респубттик) М.Кл 4 С 11/02 соединением 23) ПриоритетОпубликовано 15.05.7 Госудврственныи комитетСовета Министров СССРво делам изобретенийи открытии 53) УДК 681.11(088.8) юллетеш, М 18 ц 5 сацця 21.06.77 Дата оцублцк ацц 5 72) Авторы изобретеци ов, Л, А. Масько, Ю. ПА. Смирнов нтьев, В. А, Еи кии(71) Заявитель 54) ЭЛЕКТРОННЪЕ ЧАСЫ, КОРРЕКТИРУЕМЪ РАДИОСИГНАЛАМИ ТОЧНОГО ВРЕМЕНИИзрадикоррдомделителькаска асы имеют значиязки к сигналам естны электронные часы, содержащие приемный блок, блок формирования стирующего импульса, связанный с вхоорректора кварцевых часов, каскадный ель частоты и вспомогательный дели- частоты, подключенный параллельно дному делителю частоты. Известные электронные чтельную погрешность при вточного времени.Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению являются электронные часы, корректируемые радиосигналами и содержащие соединенные последовательно генератор опорной частоты, формирователь секунд хранимого времени и формирователь шкалы хранимого времени, радиоприемник, схему памяти сигналов точного времени, схему формирования минутного корректирующего импульса, соединенную со схемой управления, схему измерения погрешности привязки и хода часов по сигналам точного времени (1).Однако в этих часах привязка шкалы хранимого времени к единому времени не является достоверной из-за неопределенности положения переднего фронта импульса.Для обеспечения высокой точности сведения шкал точного и хранимого времени предлагаемые электронные часы снабжены схемой выделения секундных радиои мпульсов, вход которой подключен к выходу радиоприемника, а ее выход через схему управления соединен со схемой памяти сигналов точного времени, 5 выход которой соединен через ту же схемууправления со схемой измерения погрешности привязки ц хода часов, с формирователем секунд хранимого времени ц с формирователем шкалы хранимого времени, первый вход схе мы измерения погрешности привязки и ходачасов соединен с первьтвт выходом формирователя секунд хранимого времени, второй вход схемы измерения погрешности привязки и хода часов соединен со вторым выходом 1 б формирователя секунд хранимого времени,схемой компенсации погрешности, первый вход которой соединен с выходом формирователя секунд хранимого времени, второй вход схемы компенсации погрешности соединен с переключателем ввода поправки, выход схемы компенсации погрецгпости соединен с третьим входом формирователя секунд хранимого времени.На чертеже представлена блок-схема описываемых часов, состоящих цз термостатированного кварцевого генератора 1, делителя 2 частоты с коэффициентом пересчета Ки=5 со сквозным переносом, построенного ца импульсно-потенциальных элементах с двумя 30 устойчивымц состояниями (триггерах) со50 55 60 05 счетным запуском; формирователя 3 секунд хранимого времени, построенного на шести счетчиках импульсов с коэффициентом пересчета Ксч=10, формирователя 4 шкалы хранимого времени, построенного на трех счетчиках чаСтоты с Ксч=10, С Ксч=-6 И ОДНОГО с Ксч=2 с дешифраторами и блоком индикации (секунда, минута, час) и установкой текущего времени.Схема 5 выделения секунд точного времени (СТВ) представляет собой сел сктирующсс устройство, которое выделяет по длительности секундный радиосигнал точного времени. Схема 6 формирования минутного коррсктирующего импульса представляст собой сслсктирующее устройство, которое выделяет по длительности мпнутньш радиосигнал точного времени. Схема 7 управления предназначена для управления устройством в заисп мости от выбранного режима работы. Схема 8 памяти сигналов точного времени построена на счетчиках импульсов с К,ч=10 и включена параллельно формирователю 3 секунд хранимого времени. Схема 9 измерения погрешности привязки и хода часов вклочает в себя формирователь интервала счета и знака погрешности, схему управления частотой заполнения 10, 10, 10", 10 Гц, три последовательно включенных счетчика погрешности с К= =10 и счетчик по основанию 3 с дешифраторами и цифровой индикацией знака и величины погрешности привязки.Схема 10 компенсации погрешности выполнена в виде дешифратора, преобразующего десятичное число в двоично-десятичный код, и схемы формирования импульса опроса для ввода числа в параллельном коде в формирователь 3 секунд хранимого времени.Схема 11 автоматического управления включением радиоприемника по заданной программе формирует разрешающий сигнал на схему 7 управления для формирования корректирующего импульса. В состав схемы 7 управления входят логические ключи 12 - 16, элементы памяти 17 - 19, переключатель 20 режима работы СИНХРОНИЗ СТВ переключатель 21 режима работы ИЗМЕРЕНИЕ, кнопка 22 ПУСК, переключатель 23 режима работы СИНХРОНИЗ. АВТ., переключатель 24 ввода кода и усреднитель 25 для вычисления среднеарифметической погрешности привязки.Устройство работает следующим образом.Импульсы, следующие с частотой 5 МГц, формируемые на выходе генератора 1, поступают на делитель 2, с выхода которого импульсы с частотой следования 1 МГц поступают на формирователь 3 и на схему 8. Формирователь 3 формирует секунды хранимого времени (СХВ) и заданную сетку синхронизирующих импульсов, Схема 8 формирует секунды точного времени (СТВ), синхронизируемые сигналами точного времени, поступающими со схемы 7 управления. Формирователь 3 и схема 8 представляют собой де псрссчст 5 10 15 20 25 30 35 40 45 ные схемы с коэффициентом счета Ксч=10, что позволяет получить на их выходах импульсы, следующие с частотой 1 Гц (секунды хранимого и точного времени), Все счетчики построены на Т-триггерах, выполнены на интегральных микросхемах (транзисторно-транзисторная логика) и имеют цепи установки в ноль, позволяющие производить их синхронизацию в заданный момент времени. Формирователь 3 имеет также цепи, позволяющие вводить параллельный двоично-десятичный код со схемы 10 компенсации погрешности, В зависимости от поступающего со схемы 10 кода формирователь 3 изменяет на своем выо де временное положение секунды хранимого времени относительно секунды точного рсмси на выходе схемы 8, С выхода формироателя 3 секундный сигнал хранимого врсмсни поступает на формирователь 4 шкалы рапмого времени, формирующий единицы и десятки секунд, единицы и десятки минут, единицы и десятки часов текущего времени и индицирующий их значение на световом табло (например, 12 ч 35 мин 59 с), и на схему 9 измерения погрешности привязки и хода часов. На второй вход схемы 9 с выхода схемы 8 через схему 7 (логический ключ 16) поступает секунда точного времени. На третий вход схемы 9 с выхода формирователя 3 поступают импульсы с частотами следования 10, 10", 10" 10 з ГСхема 9 измеряет временной интервал между секундами точного и хранимого времени (погрешность привязки и хода часов). Значение погрешности привязки и ее знак считываются оператором для дальнейшей обработки (вычисление среднеарифметического и среднеквадратического значения погрешности) или поступают в параллельном двоичнодесятичном коде в усреднитель 25. В усреднитель 25 со схемы 9 поступают значения погрешности привязки, не превышающие 1 мс, Усреднитель 25 высчитывает среднеарифметическое значение погрешности привязки часов по формуле ох,Х,р - и10автоматически через схему 10 (фиг, 1) вводит эту погрешность в формирователь 3 секунды хранимого времени.Схема 10 работает в двух режимах: сдвиг шкалы хранимого времени вручную (оператором) формирователя 3 и автоматический сдвиг шкалы хранимого времени формирователя 3 на среднеарифметическое значение погрешности привязки, вычисленное усреднителем 25.Первый режим работы устройства позволяет вручную при помощи переключателя 24 вводить среднеарифметическое значение погрешности привязки, вычисленное оператором, а также компенсировать задержку радиосигнала па трассе распространения радиоолни в радиоприемном устройстве. Для этого оператор переключателем 24 импульсом опроса со схемы вводит вычисленное среднеарифметическое значение погрешности привязки в формирователь 3 секунд хранимого времени.Для осуществления автоматической синхронизации часов с сигналами точного времени, передаваемыми радиостанциями службы времени, служат схемы 5, 6, 7. Сигналы точного времени передаются в эфир радиостанциями служб времени в виде импульсных посылок один раз в секунду длительностью 100 мс, минутная посылка выделяется по длительности (200 мс).Сигнал коррекции шкалы текущего времени формируется из минутного сигнала точного времени, принимаемого радиоприемными устройствами, Схема 6 выделяет по длительности минутные радиоимпульсы из сигналов точного времени, поступающие на ее вход с выхода промежуточной частоты (ПЧ) радио- приемного устройства, и формирует импульсы прямоугольной формы длительностью 1 мкс, совпадающие по времени с их началом. Заполняющей частотой радиоимпульса является ПЧ приемного устройства. Форма огибающей радиои мпульса определяется параметрами приемного устройства и соотношением сигнал/шум на входе радиоприемника. Промежуточная частота в радиоприемных устройствах выбрана 215 кГц, полоса пропускания 3 кГц. Таким образом, время нарастания переднего фронта составляет порядка 200 мкс, При выборе уровня привязки У 0= =0,6 В при максимальной амплитуде сигнала 1,2 В точка привязки будет смещена на величину порядка 100 мкс относительно начала минутного сигнала точного времени,Схема 5 выделяет секундные сигналы длительностью т= 100 мс и формирует импульсы прямоугольной формы длительностью 1 мкс, соответствующие их началу.Схема 5 построена и работает аналогично схеме 6. Сформированные импульсы со схем 5 и 6 поступают на логические ключи 12 и 13. В зависимости от выбранного режима работы устройства через логический ключ 14 осуществляется подключение минутных или секундных импульсов к схеме 8 памяти сигналов точного времени для установки ее счетчиков в ноль.Устройство работает в следующих режимах: синхронизация шкалы хранимого времени сигналов точного времени (переключатель 20, СИНХРОНИЗ. СТВ), измерения погрешности привязки и хода часов относительно сигналов точного времени (переключатель 21, ИЗМЕРЕНИЕ). Синхронизация шкалы хранимого времени автоматически без участия оператора по заданной программе коррекции часов (переключатель 23 СИНХРОНИЗ. АВТ) .Режим работы СИНХРОНИЗ, СТВ необ ходим для осуществления привязки шкал ы 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ьб хранимого времени к шкале единого времени по минутному сигналу точного времени. С этой целью при замыкании переключателя 20 потенциал разрешения с элемента памяти 17 поступает на логические ключи 13, 15, а па логические ключи 12, 16 - потенциал запрета. Нажатием кнопки 22 элемент памяти 18 переводится в состояние, при котором па логический ключ 14 поступает потенциал разрешения. Таким образом, на вход схемы 8 с выхода ключа 14 поступает минутный импульс точного времени, устанавливающий счетчики схемы 8 в ноль. Одновременно импульс с логического ключа 14 воздействует на элемент памяти 19. С выхода элемента памяти 19 потенциал разрешения поступает на логический ключ 15.С выхода схемы 8 сигнал точного времени, соответствующий переднему фронту минутного импульса, задержанного на секунду, поступает через открытый логический ключ 15 на элементы памяти 19 и 18, устанавливая их в исходное состояние, и на установку в ноль счетчиков формирователя 3 и счетчиков единиц и десятков минут формирователя 4. (Часы и десятки минут формирователя 4 устанавливаются вручную по хронометру).Таким образом, привязка шкалы хранимого времени устройства осуществляется по псреднему фронту минутного радиосигнала точного времени.Задержка на одну секунду автоматпчсски компенсируется в схеме 4 путем ввода в разряд счетчика десятков секи д единицы.Для повторной привязки устройства необходимо снова нажать кнопку 22.Режим ИЗМЕРЕ 1-11 ЛЕ необходим для измсрения расхождения между секундными сигналами, формируемыми устройством, и сскундными радиосигналами службы точного времени. В этом режиме можно определять погрешность привязки устройства к сигналам точного времени, погрешность хода устройства и вычислять их среднеарифметические и среднеквадратичные значения. Знание хода часов дает возможность интерполировать и экстраполировать поправку на любой момент времени и компенсировать ее при сведении шкал времени при плохих условиях прохождения радиоволн и тем самым значительно повысить помехоустойчивость и надежность устройства. Для исключения ошибок, обусловленных помехамп, определение погрешности привязки и хода устройства происходит по набору измерений, выполняемых оператором.При работе в режиме ИЗМЕРЕНИЕ переключатель 21 устанавливает элемент памяти 17 в положение, при котором разрешающий потенциал поступает на логические ключи 12 и 16, а на логические к,почи 13, 15 - потенциал запрета. При нажатии на кнопку 22 с элемента памяти 18 разрсшающпй потенциал поступает на логичсскпй ключ 1 1. Г 1 ри этом со схемы 5 через логпчсскпе ключи 12и 14 на сброс счетчиков схемы 8 поступают импульсы, соответствующие передним фронтам секундных импульсов.С выхода схемы 8 импульсы, соответствуюшие передним фронтам секундных импульсов точного времени, задержанные на одну секунду, поступают через логический ключ 16 на схему 9 измерения погрешности привязки и хода часов.Одновременно импульс с логического ключа 16 поступает на элемент памяти 18, возвращая его в исходное состояние.Для повторного измерения погрешности привязки необходимо снова нажать на кнопку 22.Таким образом, в режиме ИЗМЕРЕНИЕ на схему 9 поступает секундный импульс, соответствующий переднему фронту секунды точного времени, и секундный сигнал хранимого времени с формирователя 3, Третий режим работы устройства - синхронизация шкалы хранимого времени автоматически без участия оператора по заданной программе коррекции часов - СИНХРОНИЗ. АВТ, необходим для поддержания требуемой точности сведения шкал на неограниченно большом интервале времени без участия оператора. Этот режим позволяет использовать устройство в автоматизированных системах управления.В режиме СИНХРОНИЗ. АВТ. переключатель 23 устанавливают в положение, при котором на схему 11 поступает разрешаюгций потенциал. Схема 11 автоматического управления включением радиоприемного устройства (РПУ) по заданной программе формирует разрешающий потенциал, поступаюший на схему 7 управления для формирования минутного корректирующего импульса и к РПУ для его включения, В схеме 7 управляющий импульс воздействует на элементы памяти 17 и 18 так, что логические ключи 13, 14 и 15 открыты для прохождения корректирующего минутного импульса со схемы 6, Далее устройство работает так же, как и в режиме СИНХРОНИЗ. СТВ.Использование в устройстве новых схем и элементов: схемы выделения секундного сигнала точного времени, схемы измерения погрешности привязки и хода часов, схемы компенсации погрешности, усреднителя и схемы автоматического включения РПУ - позволяет за время сеанса работы передачи сигналов точного времени вычислить среднеарифмети 15 20 25 зо 35 4 О 45 50 ческую поправку часов и через схему компенсации погрешности ввести эту поправку в шкалу формирования секунд хранимого времени.В результате исключается неопределенность привязки шкалы хранимого времени к минутному сигналу точного времени или помехе и повышена точность привязки по сравнению с прототипом при воздействии помех ца сигнал точного времени. Формула изобретенияЭлектронные часы, корректируемые радиосигналами точного времени, содержащие соединенные последовательно генератор опорной частоты, формирователь секунд хранимого времени и формирователь шкалы хранимого времени, радиоприемник, схему памяти сигналов точного времени, схему формирования минутного корректирующего импульса, соединенную со схемой управления, схему измерецня погрешности привязки и хода часов по сигналам точного времени, переключатель ввода поправки, отличающиеся тем, что, с целью обеспечения высокой точности сведения шкал точного и хранимого времени они снабжены схемой выделения секундных радиоцмпульсов, вход которой подключен к выходу радиоприемника, а ее выход через схему управления соединен со схемой памяти сигналов точного времени, выход которой соединен через ту ке схему управления со схемой изменения погрешности привязки и хода часов, с формирователем секунд хранимого времени и с формирователем шкалы хранимого времени, первый вход схемы измерения погрешности привязки и хода часов соединен с первым выходом формирователя секунд хранимого времени, второй вход схемы измерения погрешности привязки и хода часов соединен со вторым выходом формирователя секунд хранимого времени, схемой компенсации погрешности, первый вход которой соединен с выходом формирователя секунд хранимого времени, второй вход схемы компенсации погрешности соединен с переключателем ввода поправки, выход схемы компенсации погрешности соединен с третьим входом формирователя секунд хранимого времени.Источник информации, принятый во внимание при экспертизе,1. Портативные кварцевые часы. Измерительная техника Л% 7, 1964, стр. 30 (прототип),аказ 1163/8ЦН ПодписноеСССР ографпя, пр. Сапунова Са ПШЧ окреп с Р Изд. Ю 440 ПИ Государственного по делам изо 113035, Москва, Ж