Электронные часы с радиокоррекцией

Союз Советсних Социвлистичесних Республик(22) Заявлено 280479 (21) 2759469/18-10 (51) М. Кл. с присоединением заявки ИВ(23) Приоритет 6 04 С 11/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧАСЫ ИОКОРРЕКИИЕп Изобретение относится к службеединого времени и может быть использовано для длительного точного хранения времени на приемных пунктах службыФвремени, особенно в тех случаях, когда отсутствует возможность регуляторных поверок местной шкалы времени ичастоты опорного генератора по сигналам передающих станций службы единого времени,Известны кварцевые часы, содержащие последовательно соединенныеопорный кварцевый генератор, корректор положения начальной Фазы колебаний и хранитель времени, соединенныйс радиоприемником и Фазоиэмерителем,самописец и устройство управления,подключенное к фазовращателю и черезкорректоР частоты к кварцевому генератору 11. 20Недостатком этих часов являетсяотсутствие анализа характера смещения временной шкалы и изменения частоты опорного генератораКроме тогоуправляющее воздействие на шкалувремени и частоту производится по результатам отдельных относительныхизмерений. В связи с этим возможны(и достаточно часты) ошибки при корректировке шкалы времени и частоты 3 опорного генератора, а следовательно, не обеспечивается надежно хранение точного времени на длительном интервале.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению являются кварцевые часы с радио- коррекцией, содержащие радиоприемник и блок определения поправки временной шкалы, хранитель времени, блок анализа формирователь управляющего сигнала поправки), блок управления, корректор частоты и опорныи генератор, причем выход радиоприемника соединен с первым входом блока определения поправки временной шкалы, выход которого подключен ко входу блока анализа, а выход блока управления соединен со входом корректора частоты, выход которого соединен со входом опорного генератора, а выход опорного генератора через корректор положения начальной фазы подключен ко входу хра нителя времени, выход которого подключен ко второму входу блока определения поправки временной шкалы 2.Основным недостатком этих часов является недостаточная надежность хранения времени на длительном интервале, так как поддержание высокойточности хранения времени на длитель ком временном интервале требует при таком построении часов проведения частых регулярных поверок по эталонным радиосигналам и последующих регулировок частоты опорного генератора и шкалы времени хранителя. При этом регулировка шкалы времени с поЬошью корректора положения начальной фазы колебаний, предполагает продолжительное корректирующее воздействи на хранитель времени и его шкалу.Цель устройства - повышение надежности хранения времени на длитель ном временном интервале. Указанная цель достигается тем, что в устройство введены блок автоматической регулировки хода часов, реле времени, точный генератор и блок корректировки шкалы времени, который выполнен в виде датчика временных 0 интервалов, преобразователя поправки с регулируемым дискретом, вычислителя набега поправки, блока контроля ввода и блока ввода, причем первый и второй выходы датчика временных интервалов подключены к первым входам соответственно преобразователя поправки с регулируемым дискретом и вычислителя набега поправки, первый и второй выходы преобразователя поп- Зр равки с регулируемым дискретом соединены соответственно с первым входом блока ввода и вторым входом вычислителя набега поправки, первый выход блока ввода подключен с третьему у входу вычислителя набега поправки, второй выход блока ввода - к первому входу блока контроля ввода, к выходу которого подключен третий вход блока ввода, при этом вход датчика временных интервалов подключен ко вто- фО рому выходу хранителя времени, третий выход которого соединен со вторым входом блока контроля ввода, а второй вход хранителя времени - с третьим выходом блока ввода, второй вход 4 которого подключен ко второму выходу блока анализа, второй вход которого соединен с выходом вычислителя набега поправки, а первый выход со вторым входом преобразователя Я поправки с регулируемым.дискретом, третий выход датчика временных интервалов соединен с первым входом блока автоматической регулировки хода часов, второй вход которого подключен к третьему выходу блока анализа, третий вход которого соединен с первым выходом блока автоматической регулировки хода часов, второй выход которого соединен со входом реле времени, а третий - с пер- Ю вым входом точного генератора, первый и второй выходы реле времени соединены соответственно со вторым входом точного генератора и первьм входом блока управления, второй вход кото- Я рого подключен к выходу точного генератора.На фиг.1 приведена структурная схема электронных часов с радиокоррекцией; на фиг.2 - временные диаграммы.Устройство содержит опорный (кварцевый) генератор 1, хранитель 2 времени, блок 3 корректировки шкалы бремени, блок 4 привязки, состоящий иэ блока 5 определения поправки временной шкалы и радиоприемника 6, блА 7 анализа, блок 8 автоматической регулировки хода часов, реле 9 времен, точный генератор 10, блок 11 управления, корректор 12 частоты, датчик 13 временных интервалов, преобразователь 14 поправки с регулируемым дискретом, вычислитель 15 набега поправки, блок 16 ввода, блок 17 контроля ввода.Первый выход опорного генератора 1 подключен к первому входу хранителя 2 времени, первый, второй и третий выходы хранителя времени подключены соответственно ко второму входу блока определения поправки временной шкалы 5, первому входу датчика 13 временных интервалов и второму входу блока 17 контроля ввода, первый, второй и третий входы блока 11 управления подключены соответственно ко второму выходу реле 9 времени, выходу точного генератора 10 и второму выходу опорного генератора 1, выход блока 11 управления через корректор 12 частоты подключен ко входу опорного генератора 1, первый, второй и третий выходы блока 8 автоматической регулировки хода часов соединены соответственно с третьим входом блока 7 ана- лиза, входом реле 9 времени и первым входом точного генератора 10, первый выход реле 9 времени подключен ко второму входу точного генератора 10, первый и второй входы блока 7 анализа соединены соответственно со вторым выходом блока 5 определения поправки временной шкалы и выходом вычислителя 15 набега фазы, первый, второй и третий выходы блока 7 анализа подключены соответственно ко второму входу преобразователя 14 поправки с регулируемым дискретом, второму входу блока 16 ввода и второму входу блока 8 автоматической регулировки хода часов, первый и третий входы блока 16 ввода соединены соответсвенно с первым выходом преобразователя 14 поправки с регулируемйм дискретом, первый, второй й третий выходы блока 16 ввода подключены к третьему входу вычислителя 15 набега поправки, первому входу блока 17 контроля ввода и второму входу хранителя 2 времени. Первый, второй и третий выходы датчика 13 временных интервалов соединены соответственно с первым входоя преобразователя 14 поправки с регулируемым дискретом, с800954 ного сдвига шкалы хранителя времени2 на величину. поправки,В блоке 3 корректировки шкалы времени сигнал поправки поступает напреобразователь 14 поправки с регулируемым дискретом, который формируеткод сигнала поправки в виде, удобном для записи в схемы хранителя 2времени и вычислителя 15 набега поправки, и через блок 16 ввода по сигО налу ввода с блока 7 анализа передает сформированную поправку в хранитель 2 времени. Продолжительностькорректирующего воздействия на шкалу времени часов при этом определяется только длительностью сигнала вво 5 да, которая может быть доведена докрайне малых величин. В частном случае этим сигналом может служить короткий установочный импульс,Контроль правильности ввода попО равки предполагает многоканальноепостроение хранителя времени,2 и осуществляется следующим образом.Поправка по сигналу с блока 16ввода вводится в один из каналовхранителя времени 2, который при этомотключается от схемы формированиясигналов времени, После этого блок17 контроля ввода измеряет сдвиг между временными метками корректированного и некорректированного каналовхранителя времени 2. Если величинаизмереннего сдвига не отличается отвеличины поправки более, чем на дискрет, определяемый преобразователем14 поправки, блок 17 контроля вводадает разрешение на ввод поправкив остальные каналы хранителя 2 времени.Если измеренный сдвиг превышаетустановленный дискрет, то блок 17котроля ввода запрещает ввод поправки,в остальные каналы хранителя 2времени и дает команду на повторениеоперации ввода. Таким образом гарантируется правильность ввода поправки в шкалу хранителя времени 2, чтоспособствует повышению надежности точного хранения времени.Датчик 13 временных интерваловиз состава блока 3 корректировки шкалы времени из меток времени хранителя времени 2 формирует временные интервалы между включениями точногогенератора 10 для подстройки опорного генератора 1 и между корректировками шкалы времени, определяет величину дискрета вводимой поправки, т.е.управляет точностью ввода поправкии вырабатывает команды управлениявычислителем 15 набега поправкиКодированная поправка с преобразователя 14 поправки поступает в вычислитель 15 набега поправки, где осуществляется ее запоминание, сравнение с последующей и вычисление набега поправки,как разности в поправках на крайнихточках интервала между измерениями йервым входом вычислителя 15 набегапоправки, и первым входом блока 8автоматической регулировки хода часоввыход радиоприемника 6 соединен спервым входом блока 5 определенияГпоправки временной шкалы.Электронные часы . радиокоррек.Цией работают следующим образом.Источником сигнала исходной частоты для часов служит опорный генератор 1, частота которого автоматически корректируется корректором 12 частоты,по сигналам блока 11 управления.Блок 11 управления по разрешающему сигналу с реле 9 времени, которое включается блоком 8 автоматической регулировки хода часов, формирует сигнал воздействия на корректор12 частоты, производящий подстройкучастоты опорного генератора 1 под точный,точность установки частоты которого 2относительно эталонной и ее стабильность по крайней мере на порядок выше этих параметров опорного генератора, Продолжительность подстройкиопределяется длительностью сигналас реле 9 времени,Перед разрешением на подстройкучастоты опорного генератора 1 подчастоту точного генератора 10 реле9 времени по команде с блока 8 автоматической регулировки хода часовдает сигнал на включение точного генератора 10. При периодическом включении точного генератора 10 удлиняется его ресурс работы, а следовательно повышается надежность точного35хранения времени на длительном интервале.Программа включения точного генератора 10 и формирования разрешающего сигнала на подстройку частоты опор ного генератора - определяется блоком7 анализа по результатам анализа хода часов на основании измерений поправок на шкалу хранителя времени 2с помощью блока 4 привязки и формируется блоком 8 автоматической регу 45лировки хода часов.Блок 4 привязки, состоящий из радиоприемника 6 и блока 5 определения поправки временной шкалы, измеряет сдвиг между временными метками хранителя 2времени и эталонными метками службыединого времени, транслируемым порадиоканалу, и передает измереннуювеличину поправки в блок 7 анализа,который сопоставляет измеренную величину с допустимым расхождением шкал.хранителя 2 времени и эталонной, предварительно записанной в блок 7 анализа, Как только измеренная величи-.на превысит допустимую (заданную)Щвеличину, в блоке 7 анализа вырабатывается сигнал ввода поправки, который одновременно с сигналом величиныпоправки, передается в блок 3 корректировки шкалы времени для дискретпоправки, а также вычисление разности в набегах поправки на соседних одинаковых временных интервалах, Эти величины поступают на вход блока 7 анализа, где они регистрируются и санализируются, т.е. каждое последующее значение вычисленных величин сравнивается с предыдущим ее значением. Когда разница между набегами поправки на соседних одинаковых интервалах хранения времени между измерениями поправки станет постоянной величиной с отклонениями, определяемыми нелинейностью закона старения опорного кварцевого генератора 1, прекращается проведение регулярных поверок часов и производится анализ их работы с целью определения закономерностей их хода.На Фиг,2 представлены временные диаграммы со следующими обозначениями; 2 Одействительное значениеточнчастоты точного генератора;сэ - эталонное значение частоты; 25дГ - приращение частоты генератора;Т э - заданный интервал хранениявремени;дТ - допустимое значение погрешности шкалы времени,Работа предлагаемых часов с момента их включения иллюстрируется временными диаграммами (фиг.2), гдемоменты определения поправок на шкалу храиителя времени 2 и корректировок частоты опорного генератора 1 и интервалы работы.По данным анализа хода часов на иесольких первых после включения интервалах автономного хранения време ни (интервалы сл -с Фиг.2) блок 7 анализа определяет:а) вероятные поправки на шкалу времени часов эа Фиксированные (различные) временные интервалы; 45б) периодичность подстройки частоты опорного генератора 1 под частоту точного генератора 10 и возможную (или необходимую) периодичность корректировки шкалы времени, исходя из О заданной погрешности хранения времени на заданном временном интервале.Кроме того, блок 7 анализа определяет поправку на частоту точного генератора 10 относительно эталонной по данным измерений попранок на шкалу времени на нескольких коротких,но рав ных временных интервалах,при условии постоянной на интервале единичного измерения подстройки частоты опорно.о генератора 1 под частоту точного ЯПо окончании анализа хода часов определенная блоком 7 анализа величи на поправки на частоту и сигнал ее ввода через блок 8 автоматической регулировки хода часов поступают на Я вход точного генератора 30 для корректировки его частоты,г(альнейший ход часов (на Фиг.2прогнозируется по результатамайалйза их хода на начальном участке. При этом может использоваться,например, известная зависимость погрешности хранения шкалы времени отизменения частоты опорного генератора 1 и ряда внешних возмущающих воз-.действий. По окончании анализа ходачасов в блоке 8 автоматической регулировки хода часов устанавливаетсяспрогнозированная величина поправкина шкалу времени для выбранного интервала хранения времени и Формируются временные программы для включенияреле 9 времени для проведения корректировок частоты опорного генератора1 и управления блоком 16 ввода (через блок 8 анализа) для корректировки шкалы времени хранителя 2 времени.Количество понерок часов по радиосигналам при автоматическом управлении их ходом на основании преднарительного анализа сведется к минимуму, что значительно расширяет областьих применения, позволяя использоватьчасы в таких условиях, когда регулярный прием сигналов невозможен,На интернале С -С (фиг.2) изображен рабочий режйм часов, когда корректируется только частота опорногогенератора 1, а на интервале с-срабочий режим часов, когда корректируется одновременно частота опорного генератора 1 и шкала хранителявремени 2. Запрограммировав знак ивеличину поправки на шкалу времении периодичность ввода поправок начастоту и шкалу времени, можно автоматически поддерживать высокую точность хода часов практически на неограниченном временном интервалебез проведения регулярных повероких хода по радиосигналам.Формула изобретенияЭлектронные часы с радиокоррекцией, содержащие радиоприемник., блок определения поправки временной шкалы, хранитель времени, блок анализа, блок управления, корректор частоты и опорный генератор, причем выход радиоприемника соединен с первым входом блока определения поправки временной шкалы, выход которого подключен ко входу блока анализа, а ныход блока управления соединен со входом корректора частоты, выход которого соединен со входом опорного генератора, а выход опорного генератора подключен ко входу хранителя времени, выход которого подключен ко второму входу блока определения поправки временной шкалы, о т л и ч а юц и е с я тем,что, с целью повькаения надежности хранения времени надлительном временном интервале, вних введены блок автоматической регулировки хода часов, реле времени,точный генератор и блок корректировки шкалы времени, который выполненв виде датчика временных интервалов,преобразователя поправки с регулируемым дискретом, вычислителя набегапоправки, блока контроля ввода и бло-ка ввода, причем первый и второй выходы датчика временных интервалов подключены к первым входам соответсвеннопреобразователя поправки с регулируемым дискретом и вычислителя набегапоправки, первый и второй выходы преобразователя поправки с регулируеьюмцискретом соединены соответственнос первым входом блока ввода и вторымвходом вычислителя набега поправки,первый выход блока ввода подключен 2 Ок третьему .входу вычислителя набегапоправки, второй выход блока вводак первому входу блока контроля ввода, к выходу которого подключен третий вход блока ввода, при этом, первый вход датчика временных интервалов подключен ко второму выходу хранителя времени, третий выход которогосоединен со вторым входом блока контроля ввода, а второй вход, хранителя,времени - с третьим выходом блокаввода, второй вход которого подключен ко второму выходу блока анализа, авторой вход блока анализа соединенс выходом вычислителя набега поправки, а первый выход - со вторым входом преобразователя поправки с регулируемым дискретом, третий выход датчика временных интервалов соединенс первым входом блока автоматическойрегулировки хода часов, второй входкоторого подключен к третьему выходублока анализа, третий вход которогосоединен с первым выходом блока автоматической регулировки хода часов,второй выход которого соединен совходом реле времени, а третий - спервым входом точного генератора,первый и второй выходы реле временисоединены соответственно со вторымвходом точного генератора и первымвходом блока управления, второй входкоторого подключен к выходу точного генератора, а третий вход ко второму выходу опорного генератора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Габри А, Автоматическая регулировка кварцевых часов по сигналам.стандартной частоты. Плпа 1 еь Ггалсаье де сЬголовеСго, т. 16,2,1962,с,37-48,2. Авторское свидетельство СССРР 517874, кл. Б 04 С 11/02, 1976800954 Тираж 468сударственного комитета СССам изобретений и открытийсква, ЖРаушская наб , 4/5ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектна 10426/63 ВНИИПИ Гд по дел 113035, МоЗак ПодписноР или Составитель И.Сломинскийдактор Н.Кузнецова Техред 1 Н.Вабурка КорректорМ.Шарош