Электронная система отсчета времени

(19) 11) А 1 09 О, 9/О 151) 4 О 04 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Ф 41ехнический ин нъ о, В,А.Подорожн)М.Мержиевский о СССР1973.СССР1986.СЧЕТА В ние относится ке и позволяе измери-;расширить уу И ЗЮЗ Ф СР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(54) ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА ОТМЕНИ,(5) Изоорететельной техни т функциональные возможности, повысит надежность и снизить питающие напря жения эа счет новой организации свя зей элементов внутри разрядов и уме шения количества элементов в послед вательных цепях разрядов кольцевого счетчика, В состав системы входит кольцевой счетчик, каждый из шестид сяти разрядов которого состоит иэ трех цепочек: первая - к аноду перв го излучающего фототиристора 25 (ИФ подключены катоды первого и второго светодиодов индикации времени 28 и 29 (СИВ); вторая - к аноду второго ИФ 26 подключены катоды двух цепоче из последовательно соединенных СИВ 30, 31 и 32, 33; третья - к аноду1436099 третьего Иф 27 подключены катоды СИВ34 и 35. Сигнал с источника 1 опорнойчастоты (ИОЧ) поступает на счетныйвход первого триггера 2, выходы которого через резисторы 7 и 8 коммутируют катоды Иф 25 четных и нечетныхразрядов счетчика (шины 37 и 40),обеспечивая индикацию секунд, Сигналс ИФ 25 пятьдесят девятого разрядапоступает через инвертор 7 на счетный вход второго триггера 3, выходыкоторого через резисторы 9 и 10 коммутируеот катоды ИФ 26 разрядов счетчика (шины 38 и 41), обеспечивая индикацию минут. Сигналы с выхода ИФ26,1, 23, 35, 47 и 59 разрядов черезсхему 5 ИЛИ-НЕ 15 поступает на счетеьый вход третьего триггера 4, выходыкоторого через резисторы 11 и 12коммутируют катоды ИФ 27 разрядовсчетчика (шины 39 и 42), обеспечивая индикацию часов. При включенииф,Изобретение относится к информацееоеееео-измерительной технике и может быть использовано для создания псевдострелочных эееектронных часов, систем отсчета времени коллективного и индивидуального пользования с многофункциональным использованием инди" катороваЦелью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, повьшеение надежности Функционирования и снижение питающих напряжений за счет новой организации взаимосвязей элементов внутри разрядов и уменьшения количества элементов в последовательных цепях разрядов.На Фиг.1 представлена электрическая схема электронной системы отсчета времени; на фиг.2 - предлагаемая система (цепи питания остальных элементов схемы не показаны, линиями и стрелками показаны оптические связи).Электронная система отсчета времени содержит источник 1 опорной частоты; четыре счетных триггера 2-5, девять резисторов 6-14, оптоэлектронную схему 5 ИЛИ-НЕ 15, оптоэлектронисточника 20 питания сигнал с еговыхода через первый резистор 6 и светодиоды 21, 22 и 23 поступает наИФ 25, 26,и 27 соответственно нулевого разряда счетчика. Сигналы с выхода этих ИФ через схему ЗИ-НЕ 16 исхему 2 И 24 поступают на счетныйвход четвертого триггера 5, выходыкоторого через резисторы 13 и 14управляют ключами 8 и 19, коллекторы которых подключены к источникунапряжения 20, а эмиттеры соответственно к СИВ 28, 30, 31, 34 и к СИВ29, 32, 33, 35 каждого разряда счетчика, обеспечивая индикацию разногоцвета, Вход установки 36 системы по"ступает на установочные входы триггеров 2, 3, 4 и 5, а также на катодсветодиода 23. Управляющий вход 43системы соединен со вторым входом схемы 2 И 24. 2 ил. 2ную схему ЗИ-НЕ 16, оптоэлектронный еинвертор 17, два электронных ключа 18и 19, источник 20 питания, три светодиода 21-23, схему 2 И 24.5 Разряды кольцевого счетчика содержат три излучающих Фототиристора 2527 и восемь светодиодов 28-35 для индикации времени. Аноды излучающих .фототиристоров 25 всех разрядов 059 через светодиоды 28 подключены кэмиттеру электронного ключа 18, ачерез светодиоды 29 - к эмиттеруэлектронного ключа 19, аноды излучающих фототиристоров 26 через последовательно и согласно включенные светодиоды 30 и 31 прдключенье к эмиттеруключа 18, а через светодиоды 32 и33 - к змиттеру ключа 19, аноды излучающих фототиристоров 27 через 2 светодиоды 34 подключены к эмиттеруключа 18, а через светодиоды 35 -к эмиттеру ключа 19. Положительная ши-.на источника 20 питания через последовательную цепь из резистора 6 исветодиодов 21-23 соединена с уста;новочными входами счетных триггеров2-5 и входом 36 установки системы,Катодье излучающих фототиристорон25-27 нечетных разрядов объединены соответственно в общие шины 37-39, которые через резисторы 7, 9 и 11 подключены к инверсным выходам счетных триггеров 2-4 соответственно,5Катоды излучающих фототиристоров 25-27 четных разрядов объединены соответственно в общий шины 40-42, ко-. торые через резисторы 8, 10 и 12 1 О подключены к прямым выходам счетных триггеров 2 - 4. Каждый излучающий фототиристор 25 - 27 (.+1)-го разря" да кольцевого счетчика оптически связан с соответствующим излучающим 15 фототиристором 25 - 27 х-го разряда, а .излучающие фототиристоры 25 - 27 нулевого разряда оптически связаны с излучающими фототиристорами 25 - 27 пятьдесят девятого разряда и со 2 О светодиодами 21 - 23 соответственно. Излучающие фототиристоры 26 11-го, 23-го, 35-го, 47-го, 59-го разрядов системы отсчета времени соответственно оптически связаны с первым, вто рым, третьим, четвертым, пятым выходами оптоэлектронной схемы ИЛИ-НЕ 15, электричечкий выход которой подключен к счетному выходу триггера 4. Излучающий .фототиристор 25 59-го раз- ЗО ряда оптически связан с входом опто-. электронного инвертора 17, выход которого подключен к счетному входу счетного триггера 3. Выход источника 1 опорной частоты подключен к счетному выходу счетного триггера 2. Излучающие фототиристоры 25 - 27 нулевого разряда оптически связаны с входами оптоэлектронной схемы ЗИ-НЕ 16, выход которой через схему 2 И 24 под ключен к счетному входу счетного триггера 5, установочный вход которого подключен к входу 36 установки системы, а прямой и инверсный выходы триггера 5 через резисторы 3 и 14 45 подключены соответственно к базам электронных ключей 18 и 19, коллекторы которых поцключены к положительной шине источника 20 питания. Второй выход схемы 2 И 24 подключен к управляю О щему входу 43 системы.Система работает следующим образом,Включается источник 20 питания, на вход 36 установки подается импульс низкого уровня потенциала ("Лог. О") длительностью 50 мкс, одновременно воздействующий на входы установки в нулевое состояние прямых выходов счетных триггеров 2 - 5 и обеспечивающий кратковременное протекание тока по последовательной цепи из резистора 6 и светодиодов 21 - 23. При этом счетные триггеры 2 - 5 обнуляются (на их прямых выходах, а значит и на шинах 40 - 42 появляется низкий уровень потенциала). Светодиоды 21 - 23 возбуждаются на время действия импульса установки и своими оптическими сигналами включают оптически связаннные с ними излучающие фототиристоры 25 27 нулевого разряда, так как на их анодах присутствует напряжения питания (через открытый ключ 19, так как триггер 5 также в состоянии "О"), а на катодах - уровень "Лог. О. Протекание одинаковых токов по цепям: светодиод 29 - фототиристор 25 - резистор 8 - триггер 2, светодиоды 32 и 33 - фототиристор 26 - резистор 10 триггер 3, светодиод 35 - фототнристор 27 - резистор 12 - триггер 4 вызывает возбуждение светодиодов 29, 32, ЗЗ и 35 для индикации времени и излучающих фототиристоров 25 - 27 нулевого разряда системы. Длительность импульса установки должна быть больше суммы времени включения триггера, светодиода и фототиристора с целью обеспечения надежного включения нулевого разряда системы, Ограничительные резисторы 7-12 определяются из условия протекания одинаковых токов по цепям.Наличие низкого уровня потенциала на прямых выходах счетных триггеров 2 - 4 и внутренней памяти излучающих фототиристоров 25 - 27 обеспечивает возбуждение (индикацию) нулевого разряда системы отсчета времени после выключения светодиодов 21 - 23 до прихода первого счетного импульса (метки времени). Световой поток от излучающих фототиристоров 25 - 27 нулевого разряда воздействует на оптически связанные с ними излучающие фо-.-тотиристоры 25 - 27 первого разряда, подготавливая их к включению. Однако они не включаются, так как на их катодах присутствует высокий уровень потенциала.Возбужденные излучаюшче фототиристоры 25 - 27 нулевого разряда своими оптическими выходами воздействуют на входы оптожлектронной схемы ЗИ-НЕ 16, на выходе которой, а следовательно, и на счетном входе триггера 5 появляется уровень "Лог. О", не приводя 1436099щий к переключению этого триггера 5(все счетные триггеры 2 - 5 срабатывают по переднему фронту импульса).На втором входе схемы 2 И 24 присутствует уровень "Лог, 1".Таким образом, импульс установкиосуществляет установку в нулевое состояние всех триггеров 2 - 5 и возбуждение нулевого разряда системы отсчета времени. Она готова к счету иотображению меток времени (первогои последующих импульсов с источникаопорной частоты следующих с частотой 1 Гц).5Передний Фронт первого импульсаопорной частоты воздействует на счет ,ный вход триггера 2 и изменяет потен: циалы на его выходах на противоположные: на шине 37 появляется низкий 2 Оуровень потенциала, а на шине 40 -, высокий. В связи с этим происходитвключение излучающего фототиристора: 25 первого разряда, так как он под готовлен оптическим сигналом излучающего Фототиристора 25 нулевого разряда и на его катоде низкий уровень,потенциала, одновременно выключает ся излучающий фототиристор 25 нулевого разряда, из-эа выравнивания потенциалов на его электродах, В моментвыключения излучающего фототиристора25 нулевого разряда исчезает оптический сигнал с входа схемы ЗИ-НЕ 16,на ее электрическом выходе, а следовательно и на выходе схемы 2 И 24 появляется передний Фронт импульса, переключающий триггер 5 в противоположное состояние Электронный ключ 19закрывается, открывается ключ 18 и:наОпряжение питания подается на светодиоды 28, 30, 31 и 34 всех разрядов,т.е. происходит переключение светодиодов для индикации времени с 29,32, 33 и 35 на. 28, 30, 31 и 34,Первый импульс опорной частотывключает излучающий фототиристор 25первого разряда, а излучающие фототиристоры 26 и 27 нулевого разряда(и связанные с ними светодиоды) оста Оются в возбужденном состоянии, и переключает напряжение питания светодиодов для индикации времени.Светодиод 28 и излучающий фототиристор 25 первого разряда находятся в 55возбужденном состоянии 1 с, т.е. доприхода переднего фронта следующегоимпульса, несмотря на исчезновениеоптического сигнала с входа излучающего фототиристора 25 первого разряда, т.е. за счет внутренней памяти и низкого потенциала на его катоде.В момент переключения счетного триггера 2 сохраняется условие для возбуждения последующего (+1)-го и гашение предыдущего -го разрядов системы отсчета времени. При поступлении последующих импульсов с входа источника 1 опорной частоты возбуждение последующих (.+1)-х и гашение предыдущих о.-х разрядов системы происходит аналогично до 59-го разряда. Наличие оптической связи между излучающими фототиристорами 25 59-го разряда и излучающим Фототиристором 25 нулевого разряда и оптическим входом оптоэлектронного инвертора 17 позволяет возбудить аналогиччо нулевой разряд и сформировать импульс переноса на счетный вход счетного триггера 3.Таким образом, система функционирует в режиме кольцевого счетчика, Оптический сигнал с излучающего фототиристора 25 59-го разряда воздействует на оптоэлектронный инвертор 17, вызывая появление на его выходе (и на счетном входе триггера 3) низкого уровня потенциала, не приводящего к переключению триггера 3, так как он срабатывает по переднему фронту им" пульса высокого уровня потенциала. В момент гашения излучающего фототиристора 25 59-го разряда и возбуждения излучающего Фототиристора 25 нулевого разряда на выходе инвертора 17 появляется передний фронт импульса высокого уровня потенциала, переключающий триггер 3 в противоположное состояние, на шине 38 появляется низкий уровень потенциала, возбуждается излучающий фототиристор 26 первого разряда (и связанные с ним светодиоды 30 и 31 для индикации времени), так как он подготовлен оптическим сигналом излучающего фототиристора 26 нулевого разряда, а на его катоде появляется уровень "Лог. 0. Выключается излучающий фототиристор 26 нулевого разряда за счет выравнивания потенциала на его катоде и аноде.Таким образом, 60-й импульс источника 1 опорной частоты приводит к гашению излучающего фототиристора 25 (и светодиода 28) 59-го разряда, возбуждению излучающего фототиристора 25 (и светодиода 28) нулевого разряда, гашению излучающего фототиристо 1436099ра 26 (и связанных с ним светодиодов30 и 31) нулевого разряда, возбуждению излучающего фототиристора 26(и светодиодов 30 и 31) первого раз 5ряда.Аналогично 120-й импульс источникаопорной частоты переводит в возбужденное состояние излучающей фототиристор26 (и светодиоды 30 и 31) второго раз ряда и излучающий фототиристор 25(и светодиод 28) нулевого разряда.При этом излучающий фототиристор 27(и светодиод 34) нулевого разряда ос-.тается в возбужденном состоянии.660-й импульс переводит в возбужденное состояние излучающий фототиристор 26 (и светодиоды 30 и 31) второго разряда, оптический сигнал которого воздействует на вход оптоэлектрон- ,0ной схемы ИЛИ-НЕ 15, на электрическомвыходе которой (и на счетном входетриггера 4) появляется низкий уровеньпотенциала, не переключающий триггерсрабатывающий по переднему фронту 25импульса высокого уровня потенциала.В момент гашения излучающего фатотиристора 26 второго разряда (приход720-го импульса источника опорнойчастоты) на. выходе схемы ИЛИ-НЕ 15появляется передний фронт импульсавысокого уровня потенциала, переключающий триггер 4, и возбуждается излучающий фототиристор 27 первого разряда, так как он подготовлен оптическим сигналом излучающего фототиристора 27 нулевого разряда, на егоикатоде появляется уровень Лог. 0(шина 39), а также выключается излучающий Фототиристор 27 нулевого разряда.Излучающие фототиристоры 25 находятся в возбужденном состоянии1 с, излучающие фототиристоры 26 -1 мин а излучающие фототиристоры 27 412 мин.1440-й импульс источника опорнойчастоты аналогично приводит к возбуждению излучающего Фототиристора 27второго разряда (и светодиод 34 дляиндикации времени), а также излучающих фототиристоров 25 и 26 нулевогоразряда (и связанных с ними светодиодов для индикации времени),Таким образом, за период времени,равный одному часу (3600 импульсов),последовательно срабатывают светодиоды 34 для индикации времени (и излучающие фототиристоры 27) первого, вто" рого, третьего, четвертого и пятогоразрядов системы. Дальнейший счет иотображение информации о времени про"исходит аналогично до повторноговозбуждения излучающих фототиристоров25 - 27 нулевого разряда. В моментвремени (например, 12.00,00), когдаизлучающие фототиристоры 25, 26, 27находятся в возбужденном состоянии,оптические сигналы излучающих фототиристоров 25 - 27 воздействуют на входы оптоэлектронной схемы ЗИ-НЕ 16 ивызывают появление на ее электрическом выходе (а значит и на счетномвходе триггера 5) уровня "Лог. 0",не приводящего к переключению триггера 5, так как он срабатывает по переднему Фронту импульса высокогоуровня потенциала. Приход следуюшегоимпульса источника опорной частоты(текущее время 12,00.01) вызывает гашение излучающего Фототиристора 25нулевого разряда и исчезновение одного оптического сигнала на входе схемы ЗИ-НЕ 16 Появление на электрическом выходе ЗИ-НЕ 16 переднего Фронтаимпульса высокого уровня потенциалапереключает триггер 5 в противоположное состояние. При этом напряжение пи-.тания переключается со светодиодов 28,30, 31 и 34 (так как закрывается ключ18) на светодиоды 29, 32, 33 и 35через открытый электронный ключ 19.Дальнейшее отображение информациитекущем времени производится с помощью светящихся светодиодов 29,32, 33 и 35,Таким образом, при каждом переходе текущего времени через 12.00 или24.00.00 производится переключениесветодиодов, т,е. 12 ч функционируютсветодиоды 28, 30, 31 и 34, затем12 ч - светодиоды 29, 32, 33 и 35 ит.д. Управляющий вход 43 позволяет из менить состояние триггера 5 подачей на его счетный вход через схему 2 И 21 низкого уровня потенциала ("Лог.0"), т.е. управлять подачей напряжения питания на одни или другие светодиоды для индикации времени. При подаче на вход 43 импульсов "Лог.О" с определнной частотой можно поочередно включать светодиоды 28, 30, 31, 34 или 29, 32, 33, 35.Оптоэлектронная шкала системы отсчета времени конструктивно выполненачерез последовательную согласованнуюцепь из первого резистора и трех светодиодов, оптически связанных с первым, вторым и третьим излучающимифвтотиристорами нулевого разрядакольцевого счетчика соединена сустановочными входами трех счетныхтриггеров и входом установки системы,катоды первых, вторых и третьих из 55 в виде единого циферблата круглой, овальной или другой формы, разделен" ного на 60 стрелок - сегментов, н свою очередь разделенных на три части, Секунды инициируются в виде точки (светодиоды 28 и 29), минуты в виде большой стрелки (светодиоды 30, 31 и 32, 33), а часы в виде малой стрелки (светодиоды 34 и 35). 10Светодиоды 28, 30, 31 и 34 для индикации времени одного цвета свечения (например, красного), а светодиоды 29, 32, 33 и 35 другого (например, зеленого).15Таким образом, отображение информации о времени представляется месторасположением на циферблате светящих-ся "большой" стрелки, указывающей количество минуту "малой" стрелки, 20 указывающей количество часов; точки (по максимальному радиусу циферблата), указывающей количество секунд, которые до 12,00 светятся красным цветом, а с 12,01 до 24.00 - зеленым (могут быть и другими).11 одачей на управляющий вход одиночного импульса низкого уровня потенциала, можно изменить увет свечения циферблата на противоположный ЭОКроме того, подавая на управляющий вход 43 импульсы определенной частоты, можно смешивать увета и получить цветное отображение циферблата часов,35формула изобр е тенияЭлектронная система отсчета времени, содержащая источник опорной частоты, источник питания, три счетных триггера, оптоэлектронную схему 5 ИЛИ НЕ, оптоэлектронный инвертор, семь резисторов, три светодиода, кольцевой шестидесятиразрядный счетчик, каждый разряд которого содержит три излучающих фототиристора и три свето диода для индикации времени, при этом катод первого светодиода для индикации времени подключен к аноду первого излучающего фототиристора, положительная шина источника питания лучающих фототиристоров нечетныхразрядов объединены в соответствующиешины, который через нторой, четвертыйи шестой резисторы подключены к инверсным выходам соответственно первого, второго и третьего счетных триггеров, а катоды первых, вторых итретьих излучающих фототиристоров четных разрядов объединены в соответствующие шины, которые через третий,пятый,и,седьмой резисторы подключенык прямым выходам соответственного первого, второго и третьего счетных триггеров, каждый излучающий фототиристорпоследующего (х+1)-го разряда оптически связан с соответстнующим излучающим фототиристором предыдущегого разряда, а каждый излучающий фототиристор нулевого разряда оптическисвязан с соответствующим излучающимфототиристором последнего пятьдесятдевятого разряда кольцевого счетчика,вторые излучающие фототиристоры одиннадцатого, двадцать третьего, тридцать пятого, сорок седьмого и пятьдесят девятого разрядов дополнительнооптически связаны с соответствующимивходами оптоэлектронной схемы 5 ИЛИ-НЕ,выход которой подключен к счетному вховходу первого счетного триггера, пер-.вый излучающий фототиристор пятьдесятдевятого разряда дополнительно оптически связан с входом оптоэлектронного инвертора, выход которого соединенсо счетным входом второго счетноготриггера, а счетный вход третьегосчетного триггера подключен к ныходуисточника опорной частоты, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюрасширения функциональных возможноСтей, повышения надежности и сниженияпитающих напряжений, в систему введены четвертый счетный триггер, оптоэлектронная схема ЗИ-НЕ, схема 2 И,два электронных ключа, два резистора,а в каждый разряд кольцевого счетчикавведены пять светодиодов для индикации времени, причем эмиттер первогоэлектронного ключа подключен черезпервые светодиоды для индикации времени к анодам первых излучающих фототиристоров, через последовательнои согласно включенные вторые и третьисветодиоды для индикации времени - канодам вторых излучающих фототиристоров, через четвертые светодиоды дляиндикации времени - к анодам третьихизлучающих фототиристоров в каждом//инущная стрелка содаяслреяюг Составитель М,ХаустовТехред М.Ходанич Корректор С,Чер Шулл е Тираж 33 ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 035, Москва, Ж, Рааказ 5646/4 писное тета СС о к й и крыт наб. к Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,11 1436099 12разряде эмиттер второго ключа соеЭча через восьмой резистор соединена динен через пятый светодиод для ин- с прямым, а база второго ключа через ,д икации времени с анодами первых из- девятый резистор - с инверсными выхолучающих фототиристоров через поЭ5дами четвертого счетного триггера, следовательно и согласно включенные вход установки которого подключенч шестые и седьмые светодиоды для инди" к входу установки системы, а счетныи кации времени - с анодами вторых из- вход - к выходу схемы 2 И, первым вхолучающих фототиристоров, через вось" . дом соединенной с выходом оптоэлекмые светодиоды для индикации времени -10 тронной схемы ЗИ-НЕ, оптические входы с анодами третьих излучающих фототи- которой связаны с оптическими выходаристоров в каждом разряде, коллекто- ми первого, второго и третьего излур ы первого и второго электронных клю- чающих фототиристорчв нулевого разрячей подключены к положительной шине да системы, второй вход схемы 2 И подисточника питания, база первого клю ключен к управляющему входу Системы,