Устройство для измерения времени

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕЩЗЬСТВУ(22) Заявлено 2802.79 (21) 2735752/18-21с присоединением заявки йо -о 11817662 6 04 С 11/02 Государстаеииый комитет СССР ио делам изобретений и открытийДата опубликования описания 300381(54) УСТРОИСТ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕН Иэобрет измерения ронным уст неизвестны использова точного вр ваемых по ение относится к областивремени, а именно к электройствам для измерениях интервалов времени скием радиосигналов высокоемени или частоты, передаканалам связи.Известны устройства для измерения времени, используемые Ы технике и навигации, в астрономических и фи- )О эических лабораториях, например высокоточные электронные часы различных видов, иэ которых наиболее распространенными являются кварцевые часы. 15Кварцевые часы выполнены на ос-. нове термостатированного кварцевого генератора, частота колебаний которого понижается с помощью делителей до 1 Гц, электронный счетчик 20и индикатор (11Недостатком известного устройства является то, что точность измерения интервалов времени в значительной степени зависит от внешних факторов, 25 например от постоянства питающих напряжений, изменения окружающей температуры, старения кварца. Для решения основной задачи прецизионной хронометрии времени необходимо пери одически согласовывать ход кварцевых часов с эталонными часами.Ироцесс 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 измерения времени - электронные часы, корректируем.-терадиосигналами точного времени, содержащее датчик сигналов точного времени и частоты, выполненный на термостатированном кварцевом генераторе опорной частоты делитель частоты с коэффициентом пересчета Ксч = 5 со сквозным переносом и счетным запуском, формирователи секунд хранимого времени из эталонных сигналов времени и частоты, построенного на счетчиках импуль" сов, формирователь шкалы хранимого времени с дешифраторами и блоком индикации (секунда, минута, час) и установкой текущего времени, радиоприемник, схему памяти сигналов точного времени, формирователь корректирующего минутного импульса,со схемой управления, схему измерения погрешности привязки и хода часовпо сигналам точного времени с переключателем ввода поправки и схемувыделения 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 значитель ную погрешность 9 о 1 синхронизации меры времени, которая для известного устройства определяется следующим образом: к г изи О о де уо 1 - погрешность частоты опор)ной меры образования шкалывремени (хранимого);Зов в погрешность определениявремени, прохождения радиосигналов от передающей 25до приемной антенны;802 в погрешность синхронизирую.щей мерыу30- погрешность синхронрующей меры;ЗОЬо, - погрешность определениямомента регистрации сигнала времени (точного)эталона 16 о(5 в погрешность определениязадержки времени прохождения сигнала в приемнорегистрирующей аппаратуре;ЬоС 6- погрешность определенияпоправки и коррекции моментов сигналов синхронизируемой шкалы времени. При этом погрешности Бо ,оЬ 4801 и о 01(, значительны, а устройства для сйижения их величины довольн сложны. Кроме того, отсутствие 45 автоматического вывода информации с электронных часов ограничивает их функциональные возможности и область их примененияЦель изобретения - повышение точ О ности синхронизации и измерений и расширение функциональных возможностей, которое достигается путем соответственного упрощения схемы привязки (эталонирования) и синхронизации и введения узлов автома 55 тического вывода информации о теку" щем значении времени.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения времени, содержащее датчик эталонных бО сигналов точного времени и частоты, блок разрешения сигналов эталонной частоты, делитель частоты, выход которого соединен со входом формирователя секунд хранимого времени, лю- миВ пред эталонных и частоты радиоприе посредств формирова мени, что нить блок проводитьагаемом устройстве датчисигналов точного времениможет быть выполнен нанике, выход которого некио подключен ко входуеля секунд хранимого врепозволяет полностью устркварцевог генератора ирадиоприем эталонных сиг блок разрешения сигналов эталонноговремени, формирователь импульсов,счетчик точного времени, первыйвыход которого соединен со входоминдикатора точного времени, два элемента памяти, два переключателярежима работы, формирователь сигналасброса, формирователь минутногокорректирующего импульса и два клю-,чевых элемента, введен коммутатор,причем выход промежуточной частотыдатчика эталонных сигналов точноговремени и частоты через блок разрешения сигналов эталонной частотыподключен ко входу делителя частоты,выход низкой частоты датчика эталонных сигналов точного времени и частоты соединен с первыми входамипервого ключевого элемента и блокаразрешения сигналов эталонного времени, выход к.горого через формирователь импульсов соединен с выходомформирователя секунд хранимого времени непосредственно и через первыйпереключатель режима работы с .первымдвумя входами коммутатора и управляющим входом счетчика точного времени, входы разрядов которого подключены к выходам коммутатора, выходпервого ключевого элемента соединен с первым входом формирователясигнала сброса, выход которого подключен к третьему входу коммутатора,первый и второй выходы счетчикаточного времени соединены с первымивходами соответственно второго кчевого элемента и формирователянутного корректирующего импульса,первый выход которого соединен спервым входом первого элемента памяти, а второй - со вторыми входамиформирователя сигнала сброса ипервого элемента памяти, прямойвход которого через второй переключатель режима работы соединен совторыми входами блоков разрешениясигналов эталонной частоты и эталонного времени, инверсный выходпервого элемента памяти через кнопкуручной установки подключен ко второмвходу первого ключевого элемента,выходы второго элемента памятисоединены со вторым и третьим входами второго ключевого элемента, а егосчетный вход через кнопку автоматического вывода подключен к общейшине, вход сброса коммутатора черезкнопку ручного сброса подключенк общей шине.60 налов частоты и времени без указанного генератора,На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения времени,Устройство для измерения временисодержит датчик 1 эталонных сигналовточного времени и частоты, выполненный на радиоприемнике супергетеродинного типа с автоматической.подстройкой частоты гетеродина, блок 2разрешения 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 10разрешения сигналов эталонного времени, формирователь 11 импульсов,Формирователь 12 сигналов сброса,формирователь 13 минутного корректирующего импульса счета или привязкик шкале точного времени, элементы 2014 и 15 памяти, переключатель 16 режима работы устройства ВРЕМЯ-ЧАСТОТА,переключатель 17 режима работы счетчика УСТАНОВКА-РАБОТА, кнопку 18ручной установки, кнопку 19 ручногосброса счетчика и кнопку 20 автоматического вывода, причем выход сигнала промежуточной частоты. радиоприемника 1 через блок 2 разрешениясигналов эталонной частоты последова- З 0тельно соединен со входом делителя3 частоты, а выход сигналов низкойчастоты датчика 1 через блок 9разрешения сигналов эталонного времени подключен ко входу формирователя11 импульсов из эталонного времении ко входу формирователя 13 минутного корректирующего импульса счетаили привязки к шкале точного времени, выходы формирователей 4 и 11через переключатель 17 УСТАНОВКА-РАБОТА и коммутатор 5 подключены ковходам счетчика 6 точного времени,выход разрядов секунд которого после"довательно соединен со входом Фор"мирователя 13 минутного корректирующего импульса, выход всех разрядов счетчика точного времени 6 последовательно соединен со входомключевого элемента.Устройство работает следующимобразом.При включении источника питаниясчетчик 6 точного времени и элемент 14 памяти могут находиться влюбом положении, а элемент 15 памяти установится в положение фф 1 ф.При этом, если значения младшихразрядов счетчика точного времени(разряда секунд) будут отличны отнуля, что наиболее вероятно, элемент14 памяти через формирователь 13обязательно установится в положение 1 ф и высокий потенциал с выхода 1 элемента памяти подаетсяна блок 2 разрешения сигналов эталонной частоты или на блок Ь разрешения сигналов эталонного временив зависимости от положения переключателя 16 режима работы устройства,подключая выходы датчика 1 эталонныхсигналов точного времени и частотык делителю 3 частоты, в режиме фЧастота.фф либо к формирователю 11 импульсов секунд .хранимого временииз сигналов. эталонного времейи в режиме Время соответственно. При. этом радиосигналы эталонной частоты с выхода промежуточной частоты радиоприемника 1 через блок 2 поступают на вход делителя 3 частоты и далее на вход Формирователя 4 .секунд хранимого времени из эталонной частоты или радиосигналыэталонного времени с выхода низкой частоты радиоприемника 1 поступают черезблок 9 на вход формирователя 11 импульсов.Для осуществления привязки шкалысчетчика 6 точного времени к шкале точного времени переключатель 16режима работы устройства устанавливают в положение Времяфф, а переключатель 17 режима работы счетчикаустанавливают в режим ффустановка часовфф или фустановка минут.После этого нажимают кнопку 19 ручного сброса счетчика, при этом сигнал Сброс счетчика через коммутатор 5 сигналов сброса и уста" новки счетчика точного времени формирует импульс сброса всех разрядов часов и минут счетчика 6 точного времени и устанавливает ихв нулевое положение. Высокий потенциалэлемента 14 памяти с выхода 1 подаетимпульс 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 Формироватяя 11 импульсов секунд хранимого времени, который нз переднего Фронта радио- импульсов точного времени Формирует короткие импульсы порядка.1 с длительностью 1 мкс. Эти импульсы через переключатель 17 в режиме фУстановкафф 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 прогоамме 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 секундф, разрешающий для формирователя 12 и запрещающий для элемента 14 памяти,ормула изобретения который перейдет в состояние, соответствующее логическому 1 ф 01. При этом нуревой потенциал с выхода элемента 14 памяти запрещает прохождение сигналов через блок 10, Импульсы точного времени с датчика 1 сигналов точного времени и частоты на вход формирователя 11 не подавтся, 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 секунд1 счетчика б точного времени через коммутатор 5, Сигнал информации с разряда секунд счетчика 6 точного времени через Формирователь 13 сформирует сигнал О секунд запрета. на Формирователь 12 и переведет элемент 14 памяти в другое состояние, соответствующее логической 1, 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 фРаботаф будут поступать секундные, сигналы, сформированные Формирователем 11 из радиосигналов точного времеви. 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, При 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 после того, как Формирователь 12 сбросит счетчик секунд в ноль при поступлении минутного сигнала времени, В дальнейшем счетчик б точного вре" мени 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 осуществлятьвывод мгновенных значений счетчикаб точного времени через элемент 8,который выполняется в виде регистрасдвига 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 либос кнопки. автоматического вывода,либо можно применить замыкание и раз" 15 мыкание контактов. Это позволитприменять устройство для астрономических наблюдений и осуществлятьвывод мгновенных значений временина печатающие устройства с высокой 20 точностью.Предлагаемое устройство для измерения времени позволяет уменьшитьобщую погрешность (ро привязки исинхронизации меры времени за счетисключения погрешности кварцевогогенератора 4)0, исключения погрешности определения поправки и коррекции моментов сигналов синхронизируемой шкалы времени б ось, а такжеуменьшения погрешностей синхронизируемой меры бо 1 и схемным путемсущественно уменьшить погрешностьопределения момента регистрациисигнала точного времени Ьо 14 и погрешности определения задержки вре"мени прохождения сигнала точноговремени в приемно-регистрирующейаппаратуре ообТаким образом, общая погрешностьо 1 привязки и синхронизации меры 40 времени в предлагаемом устройствебудет Устройство для измерения времени, 0 содержащее датчик эталонных сигналов точного времени и частоты, блокразрешения сигналов эталонной частоты, делитель частоты, выход которого соединен со входом формирователя секунд хранимого времени, блокразрешения сигналов эталонного времени, Формирователь импульсов, счетчик точного времени, первый выходкоторого соединен со входом индикатора точного времени, два элемента 60 памяти, два переключателя режимаработы, 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 повышения817662 оставитель Е, Иосолковехред И.Асталош Корректор Е. Рошк едактор Н, %емеляв Подписноего комитета СССРий и открытийушская наб., д. 4/5 Заказ 1438/б Тираж 457 ВНИИПИ Государственно по делам нэобрете 13035, Москва, 3-35, РПроектная, 4 Пп фПатентфф г ужгород точности синхронизации и измеренийи расширения функциональных всзможносей, в него введен коммутатор, причем выход промежуточнойчастоты датчика. эталонных сигналовточного времени н частоты черезблок разрешения сигнапов эталоннойчастоты подключен ко входу делителя частоты, выход низкой частотыдатчика эталонных сигналов точноговремени и частоты соединен с первымивходами первого ключевого элементан блока. разрешения сигналов эталонного времени, выход которого черезформирователь импульсов соединенс выходом формирователя секундхранимого времени непосредственно 15ж через первый переключатель режимаработы с первыми двумя входамнкоывутатора и уп,авляющим входомсчетчика точного времени, входы разрщов которого подключены к выходам 20коммутатора, выход первого ключевогоэлемента соединен с перщгм входомформирователя сигнала сброса, выходкоторого подключен к третьему входукоммутатора, первый и второй выходы 25счетчика точного времени соединеныс первыми входамн соответственновторого ключевого элемента и формирователя минутного корректирующегоимпульса, первый выход которого.соединен с первым входом первогоэлемента памяти, а второй - со вторыми входами формирователя сигналасброса и первого элемента памяти,прямой вход которого через второйпереключатель режима работы соединенсо вторыми входами блоков разрешения сигналов эталонной частотыи эталонного времени, инверсныйвыход первого элемента памяти черезкнопку ручной установки подключенко второму входу первого ключевогоэлемента, выходы второго элементапамяти соединены со вторым и третьимвходами второго ключевого элемента,а его счетный вход через кнопкуавтоматического вывода подключенк общей шине, вход сброса коммутатора через кнопку ручного сбросаподключен к общей шине. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Константинов А.И. и Флеер А.Г,Время; М., Изд-во стандартов, 1971,гл. 13, с. 169-2152. Авторское свидетельство СССР9 558258, кл. 6 04 С 11/02, 1977