Электронная система отсчета времени

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

1511 4 0 04 С 3/00, 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ уу ими sz

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4188971/24-10 (22) 30.01 .87 (46) 07.11.88. Вюл. 9 41 (71) Винницкий политехнический институт

{72) В.П.Кожемяко, В,А.Подорожнюк, И.T.Ðàññîêèí, К М.Мержиевский и В.Г.Матяш (53) 681.13(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 362276, кл. G 04 С 3/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

Р 1295362, кл. G 04 С 3/00, 1986. (54) ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА ОТСЧЕТА ВРЕИЕНИ ,(57) Изооретение относится к измерительной технике и позволяет расширить

ÄÄSUÄÄ 1436099 А1 функциональные возможности, повысить надежность и снизить питающие напряжения за счет новой организации связей элементов внутри разрядов и уменьшения количества элементов в последовательных цепях разрядов кольцевого счетчика. В состав системы входит кольцевой счетчик, каждый из шестидесяти разрядов которого состоит иэ

f трех цепочек: первая — к аноду первого 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 цепочек из последовательно соединенных СИВ

30, 31 и 32, 33; третья — к аноду

1436099 третьего ИФ 27 подключены катоды СИВ

34 и 35. Сигнал с источника 1 опорной частоты (ИОЧ) поступает на счетный вход первого триггера 2, выходы которого через резисторы 7 и 8 коммутируют катоды ИФ 25 четных и нечетных разрядов счетчика (шины 37 и 40), обеспечивая индикацию секунд. Сигнал с ИФ 25 пятьдесят девятого разряда поступает через инвертор !7 на счетный вход второго триггера 3, выходы которого через резисторы 9 и 10 коммутируют катоды ИФ 26 разрядов счетчика (шины 38 и 41), обеспечивая индикацию минут. Сигналы с выхода ИФ

26,-!1, 23, 35, 47 и 59 разрядов через схему 5ИЛИ-НЕ 15 поступает на счетн»й вход третьего триггера 4, выходы которого через резисторы 11 и 12 коммутируют катоды ИФ 27 разрядов счетчика (шины 39 и 42), обеспечивая индикацию часов. При включении

, Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для создания псевдострелочных электронных часов, систем отс ета времени коллективного и индивидуального пользования с многофункциональным использованием инди" каторов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, повьш ение 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 5ИЛИ-НЕ 15, оптоэлектронисточника 20 питания сигнал с его выхода через первый резистор 6 и светодиоды 21, 22 и 23 поступает на

ИФ 25, 26,и 27 соответственно нулевого разряда счетчика. Сигналы с выхода этих ИФ через схему ЗИ-НЕ 16 и схему 2И 24 поступают на счетный вход четвертого триггера 5, выходы которого через резисторы 13 и 14 управляют ключами !8 и 19, коллекторы которых подключены к источнику напряжения 20, а эмиттеры соответственно к СИВ 28, 30, 31, 34 и к СИВ

29, 32, 33, 35 каждого разряда счетчика, обеспечивая индикацию разного цвета, Вход установки 36 системы поступает на установочные входы триггеров 2, 3, 4 и 5, а также на катод светодиода 23. Управляющий вход 43 системы соединен со вторым входом схемы 2И 24. 2 ил.

2 ную схему ЗИ-HE 16, оптоэлектронный 1 инвертор 17, два электронных ключа 18 и 19, источник 20 питания, три светодиода 21-23, схему 2И 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 к эмиттеру электронного ключа 18, а через светодиоды 29 — к эмиттеру электронного ключа 19, аноды излучающих фототиристоров 26 через последо-!

5 вательно и согласно включенные светодиоды 30 и 31 подключены к эмиттеру ключа 18, а через светодиоды 32 и

33 — к змиттеру ключа 19, аноды излучающих фототиристоров 27 через

2 светодиоды 34 подключены к эмиттеру ключа 18, а через светодиоды 35— к эмиттеру ключа 19. Положительная ши-. на источника ?0 питания через последовательную цепь из резистора 6 и светодиодов 21-23 соединена с уста; новочными входами счетных триггеров

2-5 и входом 36 установки системы, Катоды излучающих фототиристорон

1436099

25-27 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.

Катоды излучающих фототиристоров

25-27 четных разрядов объединены соответственно в общий шины 40-42, ко-. торые через резисторы 8, 10 и 12 10 подключены к прямым выходам счетных триггеров 2 — 4. Каждый излучающий фототиристор 25 — 27 (i+1)-го разряда кольцевого счетчика оптически связан с соответствующим излучающим 15 фототиристором 25 — 27 i-го разряда, а .излучающие фототиристоры 25 — 27 нулевого разряда оптически связаны с излучающими фототиристорами 25—

27 пятьдесят девятого разряда и со 2р светодиодами 21 — 23 соответственно.

Излучающие фототиристоры 26 11-го, 23-ro, 35-ro, 47-ro, 59-ro разрядов системы отсчета времени соответственно оптически связаны с первым, вто- 25 рым, третьим, четвертым, пятым выходами оптоэлектронной схемы ИЛИ-НЕ 15, электричечкий выход которой подключен к счетному выходу триггера 4.

Излучающий .фототиристор 25 59-ro раз- Зп 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-HE 16, выход которой через схему 2И 24 под- 4р ключен к сче-,ному входу счетного триггера 5, установочный вход которого подключен к входу 36 установки системы, а прямой и инверсный выходы триггера 5 через резисторы 13 и 14 45 подключены соответственно к базам электронных ключей 18 и 19, коллекторы которых поцключены к положительной шине источ ика 20 питания. Второй выход схемы 2И 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 0 ) 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 "0"), а на катодах — уровень "Лог. 0 . 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. 0", не приводя1436099 щий к переключению этого триггера 5 (все счетные триггеры 2 — 5 срабатывают по переднему фронту импульса).

На втором входе схемы 2И 24 присутствует уровень "Лог. 1".

Таким образом, импульс установки осуществляет установку в нулевое состояние всех триггеров 2 — 5 и возбуждение нулевого разряда системы отсче- 1р та времени. Она готова к счету и отображению меток времени (первого и последующих импульсов с источника опорной частоты следующих с часто-,ой 1 Гц). !

Передний фронт первого импульса опорной частоты воздействует на счет,ный вход триггера 2 и изменяет потен(: циалы на его выходах на противоположные: на шине 37 появляется низкий 2О уровень потенциала, а на шине 40— ; высокий. В связи с этим происходит включение излучающего фототиристора

: 25 первого разряда, так как он под готовлен оптическим сигналом излучаю- 25 .щего фототиристора 25 нулевого разряда и на его катоде низкий уровень, потенциала, одновременно выключает ся излучающик фототиристор 25 нулевого разряда, из-эа выравнивания потен- "»p циалов на его электродах, В момент выключения излучающего фототиристора

25 нулевого разряда исчезает оптический сигнал с входа схемы ЗИ-НЕ 16, на ее электрическом выходе, а следовательно и на выходе схемы 2И 24 появ.— ляется передний фронт импульса, переключающий триггер 5 в противоположное состояние., Электронный ключ 19 закрывается, открывается ключ 18 и:на-4О пряжение 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 частоты включает излучающий фототиристор 25 первого разряда, а излучающие фототиристоры 26 и 27 нулевого разряда (и связанные с ними светодиоды) оста- 5р ются в возбужденном состоянии, и переключает напряжение питания светодиодов для индикации времени.

Светодиод 28 и излучающий фототиристор 25 первого разряда находятся в возбужденном состоянии 1 с, т.е. до прихода переднего фронта следующего импульса, несмотря на исчезновение оптического 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 (i+1)-го и гашение предыдущего i-ro разрядов системы отсчета времени. При поступлении последующих импульсов с входа источника 1 опорной частоты возбуждение последующих (i+1)-х и гашение предыдущих i-x 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-Fo 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 импульса 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-ro разряда, возбуждению излучающего фототиристора

25 (и светодиода 28) нулевого разряда, гашению излучающего фототиристо1436099 ра 26 (и связанных с ним светодиодов

30 и 31) нулевого разряда, возбуждению излучающего фототиристора 26 (и светодиодов 30 и 31) первого раз5 ряда.

Аналогично 120-й импульс источника опорной частоты переводит в возбужденное состояние излучающей фототиристор

26 (и светодиоды 30 и 31) второго раз-lð ряда и излучающий фототиристор 25 (и светодиод 28) нулевого разряда.

При этом излучающий фототиристор 27 (и светодиод 34) нулевого разряда остается в возбужденном состоянии.

660-й импульс переводит в возбужденное состояние излучающий фототиристор 26 (и светодиоды 30 и 31) второго разряда, оптический сигнал которо-. го воздействует на вход оптоэлектрон-,р ной схемы ИЛИ-HE 15, на электрическом выходе которой (и на счетном входе триггера 4) появляется низкий уровень потенциала, не переключающий триггер

4, срабатывающий по переднему фронту Ztt импульса высокого уровня потенциала.

В момент гашения излучающего фатотиристора 26 второго разряда (приход

720-го импульса источника опорной частоты) на. выходе схемы ИЛИ-НЕ 15 появляется передний фронт импульса высокого уровня потенциала, переключающий триггер 4, и возбуждается излучающий фототиристор 27 первого разряда, так как он подготовлен оптическим сигналом излучающего фототиристора 27 нулевого разряда, на его ти tI катоде появляется уровень Лог. 0 (шина 39), а также выключается излучающий фототиристор 27 нулевого раз- 4р ряда.

Излучающие фототиристоры 25 находятся в возбужденном состоянии

1 с излучающие фототиристоры 26—

1 мин, а излучающие фототиристоры 27—

12 мин.

1440-й импульс источника опорной частоты аналогично приводит к возбуждению излучающего фототиристора 27 второго разряда (и светодиод 34 для индикации времени), а также излучающих фототиристоров 25 и 26 нулевого разряда (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, второго, третьего, четвертого и пятого разрядов системы. Дальнейший счет и отображение информации о времени про" исходит аналогично до повторного возбуждения излучающих фототиристоров

25 — 27 нулевого разряда. В момент времени (например, 12,00 ° 00), когда излучающие фототиристоры 25, 26, 27 находятся в возбужденном состоянии, оптические сигналы излучающих фототиристоров 25 — 27 воздействуют на входы оптоэлектронной схемы ЗИ-НЕ 16 и вызывают появление на ее электрическом выходе (а значит и на счетном входе триггера 5) уровня "Лог. 0", не приводящего к переключению триггера 5, так как он срабатывает по переднему фронту импульса высокого уровня потенциала. Приход следуюшего импульса источника опорной частоты (текущее время 12,00.01) вызывает гашение излучающего фототиристора 25 нулевого разряда и исчезновение одного оптического сигнала на входе схемы ЗИ-НЕ 16.. Появление на электрическом выходе ЗИ-НЕ 16 переднего фронта импульса высокого уровня потенциала переключает триггер 5 в противоположное состояние. При этом напряжение пи-. тания переключается со светодиодов 28, 30, 31 и 34 (так как закрывается ключ

18) на светодиоды 29> 32, 33 и 35 через открытый электронный ключ 19.

Дальнейшее отображение информации текущем времени производится с помощью светящихся светодиодов 29, 32, 33 и 35.

Таким образом, при каждом переходе текущего времени через 12.00 или

24.00.00 производится переключение светодиодов, т,е. 12 ч функционируют светодиоды 28, 30, 31 и 34, затем

12 ч — светодиоды 29, 32, 33 и 35 и т.д.

Управляющий вход 43 позволяет из-менить состояние триггера 5 подачей на его счетный вход через схему 2И

21 низкого уровня потенциала ("Лог.

О"), 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 выполнена

1436099

10 через последовательную согласованную цепь из первого резистора и трех светодиодов, оптически связанных с первым, вторым и третьим излучающими фвтотиристорами нулевого разряда кольцевого счетчика, соединена с установочными входами трех счетных триггеров и входом установки системы, катоды первых, вторых и третьих из55 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). l0

Светодиоды 28, 30, 31 и 34 для индикации времени одного цвета свечения (например, красного), а светодиоды 29, 32, 33 и 35 другого (например, зеленого).

Таким образом, отображение информации о времени представляется место:расположением на циферблате светяших-.. ся "большой" стрелки, указывающей количество минут; "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).

Подачей на управляющий вход одиночного импульса низкого уровня потенциала, можно изменить увет свечения циферблата на противоположный. ЭО

1(роме того, подавая на управляющий вход 43 импульсы определенной частоты, можно смешивать увета и получить цветное отображение циферблата часов.

Формула изобретения

Электронная система отсчета времени, содержащая источник опорной частоты, источник питания, три счетных триггера, оптоэлектронную схему 5ИЛИ- 40

HE оптоэлектронный инвертор, семь резисторов, три светодиода, кольцевой шестидесятиразрядный счетчик, каждый разряд которого содержит три излучающих фототиристора и три свето- 45 диода для индикации времени, при этом катод первого светодиода для индикации времени подключен к аноду первого излучающего фототиристора, положительная шина источника питания лучающих фототиристоров нечетных разрядов объединены в соответствующие шины, который через нторой, четвертый и шестой резисторы подключены к инверсным выходам соответственно первого второго и третьего счетных триггеров, а катоды первых, вторых и третьих излучающих фототиристоров четных разрядов объединены в соответствующие шины, которые через третий, пятый-„и .седьмой резисторы подключены к прямым выходам соответственного первого, второго и третьего счетных триггеров, каждый излучающий фототиристор последующего (i+1)-го разряда оптически связан с соответстнующим излучающим фототиристором предыдущего го разряда, а каждый излучающий фототиристор нулевого разряда оптически связан с соответствующим излучающим фототиристором последнего пятьдесят девятого разряда кольцевого счетчика, вторые излучающие фототиристоры одиннадцатого, двадцать третьего, тридцать пятого, сорок седьмого и пятьдесят девятого разрядов дополнительно оптически связаны с соответствующими входами оптоэлектронной схемы 5ИЛИ-НЕ, выход которой подключен к счетному вховходу первого счетного триггера, пер-. вый излучающий фототиристор пятьдесят девятого разряда дополнительно оптически связан с входом оптоэлектронного инвертора, выход которого соединен со счетным входом второго счетного триггера, а счетный вход третьего счетного триггера подключен к ныходу источника опорной частоты,. о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможноС тей, повышения надежности и снижения питающих напряжений, в систему введены четнертый счетный триггер, оптоэлектронная схема ЗИ-НЕ, схема 2И, два электронных ключа, два резистора, а в каждый разряд кольцевого счетчика введены пять светодиодов для индикации времени, причем эмиттер первого электронного ключа подключен через первые светодиоды для индикации времени к анодам первых излучающих фототиристоров, через последовательно и согласно включенные вторые и третьи светодиоды для индикации времени — к анодам вторых излучающих фототиристоров, через четвертые светодиоды для индикации времени — к анодам третьих излучающих фототиристоров в каждом

//инуп ная стрелка соевая сл релка

Составитель М.Хаустов

TexP| p, M.Ходанич Корректор С.Черни

Редактор И.Шулла

Заказ 5646/47

Тираж 373 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

11 1436099 12 разряде эмиттер второго ключа соеЭ ча через восьмой резистор соединена динен через пятый светодиод для ин- с прямым, а база второго ключа через ,R икации времени с анодами первых из- девятый резистор — с инверсными выхолучающих фототиристоров через поЭ

5 дами четвертого счетного триггера, следовательно и согласно включенные вход установки которого подключен шестые и седьмые светодиоды для инди" к входу установки системы, а счетныи кации времени — с анодами вторых из- вход — к выходу схемы 2И, 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 излуP ы первого и второго электронных клю- чающих фототиристорчв нулевого разрячей подключены к положительной шине да системы, второй вход схемы 2И подисточника питания, база первого клю- 15 ключен к. управляющему входу Системы.