Устройство для контроля хода механических секундомеров

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет повысить точность и оперативность настройки баланса механического секундомера. Устройство содержит микрофон 1, микрофонный усилитель 2, регулятор 3 уровня, селективный усилитель 4, детектор 5 абсолютной величины, компаратор 6, формирователь 7 импульсов, формирователь 8 строба, триггер 9 управления, генератор 10 эталонной частоты, схему 11 реверса, счетчик 12 реверсивный, индикатор 13 работы секундомера. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 1527 1 (51)4 С 04 D 7/12

А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

П<НТ,! 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 4393197/24-10 (22) 17.03.88 (46) 07.12.89. Бюл. и 45 (72) В.Н.Катышев (53) 681.269(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1205126, кл. С 04 D 7/12, 1986.

Патент США 11 3777547, кл. С 04 D 7/12, 1970.

I (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ХОДА

МЕХАНИЧЕСКИХ СЕКУНДОМЕРОВ (57) Иэобретение относится к конт2 рольно-иэмерительной технике и nosволяет повысить точность и оперативность настройки баланса механического секундомера. Устройство содержит микрофон I, микрофонный усилитель 2, регулятор 3 уровня, селективный усилитель 4, детектор 5 абсолютной величины, компаратор 6, формирователь

7 импульсов, формирователь 8 строба, триггер 9 управления, генератор 10 эталонной частоты, схему ll реверса, счетчик 12 реверсивный„ индикатор

13 работы секундомера. 5 ил.

15276!8

10 ла анкера

25

50

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля и наладки механических секундомеров.

Цель изобретения — повышение точности и оперативности настройки баланса механических секундомеров.

На фиг.l представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — функциональная схема канала обработки звукового сигнала анкера; на фиг.3 — функциональная схема формирователя строба; на фиг.4 — функциональная схема реверса и реверсивного счетчика; на фиг.5 — циклограммы работы и формы сигналов узлов устройства.

Устройство для контроля кода мехаиических секундомеров содержит микрофон 1, микрофонный усилитель 2, ре- 20 гулятор 3 уровня, селективный усилитель 4, детектор S абсолютной величины сигнала, компаратор Ь, формирователи импульсов 7 и строба 8, триггер

9 управления, генератор 10 эталонной частоты; схему 1.1 реверса, реверсивный счетчик !2 и индикатор 13 работы секундомера. Выход микрофона 1 соединен с входом микрофонного усилителя

2, нагрузкой которого является резистор регулятора 3 уровня, подвижный контакт которого соединен с входом селективного усилителя 4. Последний последовательно соединен с детектором 5 абсолютной величины, компаратором 6 и формирователем 7 импульсов.

Выход последнего соединен с входом индикатора 13 работы секундомера и с первым входом формирователя 8,строба, второй вход которого соединен с выходом генератора 10 эталонной часто40 ты, а третий и четвертый входы — с первым и вторым выходом триггера 9 управления. Первый и второй выходы формирователя 8 строба соединены с

45 первым и вторым входами схемы 11 реверса, первый и второй выходы которой соединены с первым и вторым входами реверсивного счетчика 12, выход которого соединен с третьим входом схемы 11 реверса. Триггер 9 управле.ния имеет на входе кнопку "Старт" и кнопку "Стоп", которая соединена с четвертым входом схемы ll реверса.

Микрофон 1 служит для преобразования звука ударов анкера секундомера в электрический сигнал.

Микрофонный усилитель 2 (фиг.2) предназначен для усиления электрического сигнала и представляет собой операционный усилитель с большим коэффициентом усиления, на входе которого установлен фильтр высокой частоты с частотой среза 5 кГц, включающий ре" зистор 14 и конденсатор 15.

Регулятор 3 уровня служит для получения уровня сигнала, оптимального для канала обработки звукового сигнаСелективный усилитель 4 (фиг.2) служит для выделения и усиления сигнала в области 5 кГц и представляет собой операционный усилитель с ТТмостом в цепи отрицательной обратной связи.

Детектор 5 абсолютной величины сигнала (фиг.2) служит для преобразования биполярного сигнала в однополярный, который имеет форму сгибающей последнего и собран на операционном усилителе.

Компаратор 6 (фиг.2) служит для получения импульса с крутым фронтом, отсечения сопутствующих импульсов в сигнал работы анкера и включает транзистор 16, конденсатор 17, резистор

18, операционный усилитель 19, подстроечный резистор 20 и стабилитрон

21.

Формирователь 7 импульсов служит для получения прямоугольных импульсов калиброванной длительности с крутым фронтом и представляет собой моновибратор на микросхеме ТТЛ.

Формирователь 8 строба (фиг.3) служит для получения строба длительностью 10с по шкале секундомера, в течение которого происходит поступление счетных импульсов на реверсивный счетчик 12 и содержит элементы

И-НЕ 22 и 23, счетчики 24 и 25, инверторы 26 и 27, моновибратор 28, триггер 29 и конденсатор 30.

Триггер 9 (фиг.3) управления предназначен для выработки команд пСтарт" и Стоп и организован на RS-триггеИ Н ре, состояния выходов которого определяются нажатием соответствующих кнопок, подключенных к К- и $-входам.

Генератор 10 эталонной частоты служит для выработки импульсов с частотой 36000 Гц. Задающая часть собрана на трех элементах И-НЕ с кварцевым резонатором в цепи положительной обратной связи. Частота

36000 Гц получается делением часто5 15 ты кварца линейкой счетчиков с соответствующим коэффициентом пересчета.

Схема 11 реверса (фиг.4) служит для изменения направления счета импульсов реверсивным счетчиком 12, поступающих с генератора 10 эталонной частоты, и состоит из инвертора

31, элементов И-НЕ 32 и 33 и IKтриггера 34.

Реверсивный счетчик 12 (фиг.4) служит для подсчета импульсов, приходящих на его вход за время строба

10с и состоит из шести двоично-десятичных реверсивных счетчиков с памятью. Индикация времени осуществляется газоразрядными цифровыми и знаковыми индикаторами.

Индикатор 13 работы секундомера служит для визуального и слухового контроля работы тракта преобразования звука анкера в электрический импульс. Световой индикатор (не показан) может быть выполнен в виде Dтриггера, работающего в режиме деления на два, и подключенного к его выходу светодиода ° Звуковой индикатор состоит, например, из управляемого звукового генератора на четырех элементах И-НЕ и телефонной капсулы. Генератор включается на время действия импульса с формирователя 7 импульсов и этот же импульс управляет работой

D-триггера.

Устройство работает следующим образом.

Секундомер помещается на раструб звукоприемника или цифербЛатом вниз (в случае настройки) или вверх (в случае поверки). Микрофон 1 размещен в нижней части воронки звукоприемника. Звук работы анкера преобразуется в электрический сигнал усилителем 2.

Частоты до 5 кГц срезаются фильтром высокой частоты (R 14,,С 15). Далее сигнал с выхода микрофонного усилителя 2 через регулятор 3 уровня поступает на вход селективного усилителя 4, который усиливает составляющую 5 кГц (фиг.5a). Такая высокая усиливаемая частота выбрана иэ-за фильтрации низкочастотных шумов, размывающих звук удара анкера, и большой крутизны нарастания сигнала, которая способствует дальнейшему формированию фронта импульса.

Форма огибающей сигнала удара анкера в полосе 1-10 кГц имеет определенную структуру (фиг.5а): имеются

27618 6

55 предварительные импульсы (1 и 2) малой амплитуды, основной импульс. (3) и импульс послезвучания (4), причем самым большим по амплитуде является импульс (3), а все другие импульсы являются лишними, поэтому задача канала обработки звукового сигнала анкера (фиг,2) сводится к выделению этого импульса (3) и подавлению других импульсов (1, 2 и 4).

Сигнал с селективного усилителя

4 поступает далее на двухполупериодный детектор 5 абсолютной величины сигнала и посЛе выпрямления в сигнал отрицательной полярности (фиг.5б) поступает на вход компаратора 6.

Компаратор 6 представляет собой триггер 111митта с малым гистерезнсом на операционном усилителе 19. На его инверсивный вход сигнал поступает через антилогарифмическое звено (транзистор 16 в диодном включении) и фильтр (R 18, С 17). Форма сигнала на конденсаторе 17 представлена на фиг.5в. На прямой вход операционного усилителя 19 подается отрицательное напряжение смещения -Есм с резистора 20, которое определяет порог срабатывания григгера и отсекает два первых импульса в звуковом сигнале (фиг.5в). Сочетание триггера Шмитта с антилогарифмическим звеном и фильтром на входе позволяет четко сформировать импульс, фронт которого соответствует третьему импульсу звукового сигнала (фиг.5г). Выходной сигнал нормируется по амплитуде стабилитроном 11 для согласования с входом ТТЛмоновибратора формирователя 7 импульсов, который формирует прямоугольные импульсы длительностью около 30 мс.

Эти импульсы являются исходным сигналом для работы индикатора 13, работы секундомера и схемы формирователя 8 строба, который формирует сигнал длительностью 10 с, в течение которого на вход реверсивного счетчика 12 поступают импульсы 36000 Гц с генератора 10 эталонной частоты.

Формирователь 8 строба работает следующим образом.

При нажатии кнопки Старт" триггер 9 управления меняет свое состояние и логическая "1" с прямого выхода триггера 9 управления поступает на второй вход формирователя 8 строба (элемент И-НЕ 22). На первый вход этого элемента поступают импульсы с

1527618 формирователя 7. При наличии "1" на втором входе на выходе элемента 22 присутствуют импульсы с активным низким уровнем. Эти импульсы поступают на вход счетчика до 50, состоящего из двух интегральных счетчиков . 23 и 24.Подготовка счетчиков 23 и 24 к приему информации производится подачей "1" на К -входы с инверсного вы- lp хода триггера 9 управления. Одновременно эти же импульсы инвертируются элементом НЕ 25 и поступают íà запускающий вход моновибратора 26 с перезапуском. Таким образом запускается моновибратор 26 и одновременно происходит заполнение счетчиков 23 и

24. Постоянная времени моновибратора

26 выбрана несколько больше 200 мс, которые являются периодом следования 20 сигнала с секундомера, поэтому логическая "1" с прямого выхода моновибратора 26 присутствует на первом входе элемента И-НЕ 27, на второй вход которого все время поступают импульсы 36000 Гц с генератора 10 эталонной частоты. Эти импульсы проходят через элемент И-НЕ 27 и поступают на второй вход схемы ll реверса.

При заполнении емкости счетчиков

23 и 24 сигнал со счетчика 24 через инвертор 28 низким уровнем прекращает работу моновибратора 26, переводит триггер 29 по R-входу в нулевое состояние. При этом логическая "1" с прямого выхода триггера 29 поступает на запрещающий R -вход счетчи9 ков 23 и 24 и останавливает счет. С прямого выхода моновибратора 26 сиг- 40 нал логического "0" приходит на первый вход элемента И-НЕ 27 и прерывает поступление импульсов на вход схеми

11 реверса. Таким образом формируется строб (фиг.5д), начало и конец 45 которого соответствует фронтам 1-ro и 50-го импульсов, поступивших на вход формирователя 8 строба, что соответствует 10 с по шкале секундомера.

Импульсы заполнения строба с генератора 10 эталонной частоты (фиг.5e) поступают на первый вход схемы 11 реверса и через согласующий инвертор

31 поступают на первые входы элементов И-НЕ 32 и 33. Вторые входы этих элементов подключены к прямому и инверсному выходам IK-триггера 34. Выход элемента И-НЕ 32 подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 12, а выход элемента И-НЕ 33 — к его вычитающему входу, При наличии логической "1" на инверсном выходе триггера 34 схемы 11 реверса и логического "0" на прямом его выходе происходит вычитание из содержимого счетчика 12 и наоборот.

Переключение триггера 34 схемы ll реверса производится перепадом с вьг хода 0 "заема", поступающего со счетчика пятого разряда по синхронизирующему входу. Предварительная установка триггера 34 осуществляется кратковременным .импульсом низкого уровня, подаваемым через конденсатор

30 развязки с инверсного выхода моновибратора 26. Этот импульс появляется в момент включения питания устройства.

Для приведения хода секундомера к

1 ч в счетчике 12 предварительно записывается число 360000 и начальный отсчет ведется на вычитание. В случае отставания хода секундомера длительность строба, обусловленного фронтами 1-ro и 50-ro импульсов, больше 10с, и с генератора 10 эталонной частоты проходят не 360000 импульсов, а больше, на величину времени фактического отставания за 1 ч. При этом счетчик

12 переходит через, ноль, режим вычитания сменяется режимом сложения, на цифровых индикаторах устанавливается число, соответствующее отставанию секундомера в секундах за 1 ч, и загорается знак 1 -".

При длительности строба меньше фактических 10с счет прекращается еще до обнуления счетчика 12 и на индикаторах устанавливается число, соответствующее забеганию секундомера за 1 ч и загорается знак "+".

Стирание показаний счетчика 12 и перезапись в него числа 360000 осуществляются при нажатии кнопки Стоп" триггера 9 управления, при этом на синхрониэирующий вход всех разрядов счетчика 12 приходит уровень логического "0" с прямого выхода триггера 9 управления и триггер 28 возвращается в нулевое состояние.

Цикл счета возобновляется при нажатии кнопки "Старт" триггера 9 управления. На индикацию выведены только второй, третий и четвертый разряды счетчика 12, поэтому индицируется число до 999 с ценой единицы счета

1$276

0,01 с, т.е ° с емкостью приведенного к 1 ч времени, равной +10 с. Такая емкость и цена единицы счета полностью удовлетворяет условиям настройки и поверки секундомера.

Формула иэ обретения

Устройство для контроля хода механических секундомеров, содержащее 10 микрофоН, формирователь импульсов, триггер управления, генератор эталонной частоты и реверсивный счетчик, о т л н ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и опера- .15 тивности настройки баланса механических секундомеров, оно снабжено микрофонным усилителем, переменным резистором, селективным усилителем, детектором абсолютной величины, компаратором, формирователем строба, схемой реверса, индикатором и двумя кнопками, при этом выход микрофона соединен с входом микрофонного усн18 10 лителя, выход которого череэ соединенные последовательно переменный резистор, селективный усилитель, детектор абсолютной величины, компаратор и формирователь импульсов соединен с входом индикатора и с первым входом формирователя строба, второй вход которого соединен с выходом генератора эталонной частоты, а третий и четвертый входы — с первым и вторым выходом триггера управления, первый и второй выходы формирователя строба соединены с первым и вторым входами схемы реверса, первый н второй выходы которой соединены с первым и вторым входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с третьим входом схемы реверса, первая и вторая кнопки соединены с соответствующими входами триггера управления, причем вторая кнопка подсоединена также к четвертому входу схемы реверса.

1527618

Фж5

Составитель И. Чернявский

Техред A. Кравчук. Корректор В.Гирняк

Редактор И.Дербак

Заказ 7510/52 Тиралс 363 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303 5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.уагород, ул. Гагарина, 101