Электронные часы со звуковой сигнализацией

Электронные часы со звуковой сигнализацией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электронной технике. Цель изобретения - снижение тока потребления в режиме звуковой сигнализации - достигается за счет использования накопленной в фазах заряда внутренней электрической энергии пьезопластины для выравнивания потенциалов на ее электродах в фазах разряда. Устройство содержит кварцевый генератор 1, делитель частоты 2, блок счета времени 3, узел управления звуковой сигнализацией 4, формирователь инверсного сигнала 5, усилители тока 6 и 7 и пьезопластину 8. Введение фазосдвигающего элемента 9 и образование его связей со схемой управления звуковой сигнализацией, делителем частоты и вторым усилителем тока позволяет увеличить автономность работы часов. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСЛУБЛИН (gi)g С 04 G 13/00 г ;:, „ 1

1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fXHT СССР (21) 4461529/24-21 (22) 18. 07. 88 (46) 15.04.90. Бюл, № 14 (72) В.В.Гончар, И.А.Молочаев, Ю.В.Сизов и А.А.Малашкевич (53) 529. 786.2(088.8) (56) Заявка Великобритании - 2008810, кл. G 04 G 23/00, 1979.

Патент Японии № 56-46356, кл, G 04 С 2 1/02, 1984.

Патент США № 4068461, кл. G 04 В 19/30, 1973. (54) ЭЛЕКТРОННЫЕ -ЧАСЫ СО ЗВУКОВОЙ

СИГНАЛИЗАЦИЕЙ (57) Изобретение относится к элект-, ронной технике. Цель изобретения— снижение тока потребления в режиме

Изобретение относится к электрон" ной технике, в частности к электронным часам со звуковой сигнализацией.

Целью изобретения является снижение тока потребления в режиме звуковой сигнализации за счет использования накопленной в фазах заряда внутренней электрической энергии пьеэопластины для выравнивания потенциалов на ее электродах в фазах разряда.

На фиг. 1 изображена структурная схема электронных часов; на фиг. 2— функциональная схема электронных ча" сов; на фиг. 3 — - временные диаграммы сигналов управления пьезопластиной.

Электронные часы со звуковой сигнализацией (фиг, 1) включают кварцевый генератор 1, делитель 2 частоты, блок

3 счета времени, узел 4 управления звуковой сигнализации, формирователь

ÄÄSUÄÄ 1557545 Д 1

2 звуковой .сигнализации — достигается за счет использования накопленной в фазах заряда внутренней электрической энергии пьеэопластины для выравнивания потенциалов на ее электродах в фазах разряда. Устройство содержит кварцевый генератор 1, делитель частоты 2, блок счета времени 3, узел управления звуковой сигнализации 4, формирователь инверсного сигнала 5, усилители тока 6 и 7 и пьезопластину

8. Введение фазосдвигающего элемента

9 и образование его связей со схемой управления звуковой сигнализацией, делителем частоты и вторым усилителек тока позволяет увеличить автономность работы часов. 3 ил.

1 ° °

5инверсного сигнала,,первьпr 6 и вто рой 7 усилители тока, пьезопластину 8 и фазосдвигающий элемент 9.

9wL

Кварцевый генератор 1, делитель 2 Q3 частоты и блок 3 счета времени, пред- ф назначенные для формирования сигналов е ф задающей частоты, звуковой и других фф промежуточных частот, сигналов счета ф времени и управления индйкацией, а также для программирования и хранения времени сигнапизации, формирования сигнала совпадения его с текущим временем и задания ддительности звуковой .сигнализации, соединены последовательно, Первый промежуточный выход ай делителя 2 частоты соединен с информационным входом узла 4 управления звуковой сигнализацией, служащего для формирования сигналов управления пьеэопластиной 8, Управляющий вход

3 1 557545 4 узла 4 управления звуковой сигнализацией соединен с управляющим выходом блока 3 счета времени.

Вход формирователя 5 инверсноro сигнала соединен с выходом узла 4 управления звуковой сигнализацией, а выход — с входом первого усилителя 6 тока.

Выходы первого 6 и второго 7. усилителей тока подключены к электродам п ье з опл ас тины S.

Информационньп вход фазосдвигающего элемента 9 соединен с выходом узла 4 управления звуковой сигнализа- 15 цией, управляющий вход фазосдвигающего элемента 9 соединен с вторым промежуточным выходом делителя 2 частоты, а выход подключен к входу второго усилителя 7 тока.

Электронные часы работают следующим образом.

Кварцевый генератор 1 задает стабилизированную частоту в схеме электронных часов, Делитель 2 частоты осу- 25 ществляет покаскадное деление задающей частоты на 2, Блок 3 счета времени, кроме счета текущего времени и отображения информации на индикаторе, осуществляет программирование и хранение контрольного времени сигнализации, формирует сигнал совпадения его с текущим временем и задает длительность сигналов управления звуковой сигнализацией. Узел 4 управления звуковой сигнализацией синтезирует сигна лы управления звуковой сигнализацией из сигналов различных частот делителя

2 частоты по данным блока 3 счета времени.

В режиме звуковой сигнализации с выхода узла 4 управления звуковой сигнализацией на информационный вход фазосдвигающего элемента 9 и на вход 45 формирователя 5 инверсного сигнала поступает сигнал звуковой частоты (фиг. З,а), близкой к резонансной частоте пьезопластины 8, На управляющий вход фазосдвигающего элемента 9 поступает сигнал с делителя 2 частоты, На выходе фазосдвигающего элемента 9 формируется сигнал звуковой частоты (фиг. 3,б) сдвинутый по фазе относительно сигнала на информационном входе фазосдвигающего элемента 9, 55 и относительно выходного сигнала формирователя 5 инверсного сигнала (фи.г, З,в), Далее сигналы с выходов фррмирователя 5 инверсного сигцапа и фазосдвигающего элемента 9 поступают на входы первого 6 и второго 7 усилителей тока соответственно (фиг. 3 в,б), осуществляющих усиление по току для обеспечения возбуждения пьезопластины

8 и инвертирование сигналов. Времен-. ные диаграммы сигналов, поступающих с выходов усилителей 6 и 7 тока на пьезопластину 8, изображены на фиг.3 (г,д), из которых видно, что в результате прохождения сигнала управления звуковой сигнализацией через формирователь 5 инверсного сигнала, фазосдвигающий элемент 9 и усилители 6 и 7 тока инверсный сигнал сдвинут по фазе относительно прямого.

Период звуковой частоты можно условно разбить на 4 фазы (фиг. 3, г,д): первая фаза (Т„) заряда емкости пьезопластины, когда разность приложенных к электродам потенциалов равна удвоенному напряжению питания определенной полярности; первая фаза (Т ) разряда, когда разность приложенных потенциалов рав" на нулю; вторая фаза (Т. ) заряда, когда разность потенциалов равна удвоенному напряжению питания определенной полярности; вторая фаза (Т ) разряда с нулевой разностью приложенных потенциалов.

В результате фазового сдвига между прямым и инверсным сигналами на входах усилителей 6 и 7 тока в первой и второй фазах разряда емкости пьезопластины 8 в цепях усилителей 6 и 7 и пьезопластины 8 происходит самопроизвольноее перетекание зарядов с одного электрода пьезопластины 8 на другой по уравновешивания потенциалов на них без расходования электрической энергии источника тока. При этом происходит расходование потенциальной механической энер гии деформированной пьезопластины 8 для возвращения в состояние устойчивого равновесия, Вследствие близости частоты управляюще го сиги ала и р ез он ансной ча сто ты пьезопластины 8 режим колебаний пьезопластины 8 не нарушается.

Таким образом, в режиме э вуковой сигнализации снижается ток потребления часов, 5 15575

На фиг. 2 приведен пример конкретной реализации электронных часов со звуковой сигнализацией.

Фазосдвигающий элемент 9 (фиг. 2содержит элементы 4И-НЕ 10 и 11, инвертор .12, элементы 2И-НЕ 13 и 14.

Усилители 6 и 7 тока могут быть выполнены в виде ЮЮП-инверторов на !О р- и п-транзисторах 15 и 16, 17 и )8 соответственно.

Кварцувьп генератор с задающей частотой, например 2768 А, делитель

2 частоты и блок 3 счета времени сое" !5 динены последовательно. Информационньпt вход узла 4 управления звуковой сигнализацией соединен с первой груп-пой промежуточных выходов делителя 2 частоты {сигнала звуковой частоты, например, 4096 Гц, сигнала управления длительностью звуковых импульсов, например, 10 Гц), а управляющий вход узла 4 управления звуковой сигнализацией соединен с управляющим выходом блока 3 счета времени. В качестве узла 4 управления звуковой сигнализаций используется, например, элемент И с соответствующим количеством входов.

Вход формирователя 5 инверсного сиг- 30 нала соединен с выходом узла 4 управления звуковой сигнализацией, Затворы транзисторов 15 и !6 соединены между собой и подключены к выходу формирователя 5 инверсного сигнала, э атворы транзисторов 17 и 18 соединены между собой и подключены к выходу элемента 2И-НЕ 4 фазосдвигаюг!его элемента 9, Исток транзистора

15 и сток транзистора 16 соединены 40 между собой и подключены к второму электроду пьезопластины 8, исток транзистора 17 и сток транзистора 18 соединены между собой и подключены к первому электроду пьезопластины 8.

Вторая промежуточная группа выходов делителя 2 частоты — выходы сигналов частот 32768, 16384 и 8192 Гц— подключена соответственно к первым, вторым и третьим входам элементов

4И-НЕ 10 и 11, выход узла 4 управления звуковой сигнализацией подключен к четвертому входу элемента 4И-НЕ 10, к первому входу элемента 2И-HE 13 и через инвертор !2 к четвертому входу элемента 4И-НЕ 11. Выходы элементов

4И-НЕ 10 и 11 подключены соответственно к второму входу элемента 2И-НЕ 13 и к первому входу элемента 2И-НЕ 14, 45 6 к второму входу которого подключен выход элемента 2И-НЕ 13.

В режиме э вуковой сиги али э ации узл а 4 упр явления э вуко вой сигн анизацией на четвертый вход элемента -H-11Е

10, на вход инвертора 12 фазосдвпгающего элемента 9 и на вход формирователя 5 инверсного с> гнала поступает сигнал управления зв ковой сигнализацией с несущей частотой 4096 Гц. На первые, вторые и третьи входы элемен" тов 4И-НЕ 10 и 11 поступают сигналы частотой 32768, 16384 и 8192 Гц соответственно. Управляющие входные сиг-. налы показаны на фиг. 3(e,ж,з). На фиг. 3 показаны, также выходные сигна. лы элемента 4И-НЕ 10, элемента 2И- Е

13, элемента 4И-HE 11, элемента 2И"НЕ

14 (и, к,л, в соответственно), Таким образом, на выходе фазосдвигающего элемента формируется сигнал звуковой частоты, сдвинутый по фазе относительно первоначального входного сигнала и относительно выходного сигнала формирователя 5 инверсного сигнала на величину 1/16 периода звуковой частоты или на 1/2 периода максимальной частоты управляющего сигнала, в данном случае на величину 15 мкс.

Величина фазового сдвига определяется физическими параметрами пьезопластины 8 и усилителей 6 и 7 тока.

Регулировка величины фазового сдвига осуществляется отключением входов элементов 4И-HF 10 и 11 следующим образом.

При отключении входа сигнала частотой 32768 Гц величина фазового сдвига составляет 1/3 периода звуковой частоты, т,е. - 31 мкс (фиг.3,м); при отключении входов сигналов частотой 32768 и 16334 Гц величина фазового сдвига составляет 1/4 период звуковой частоты, т.е. . 62 мкс (фиг.З,ф, В случае, если задающая частота кварцевого генератора 1 составляет, например, 2 мГц, можно обеспечить, соответственно, меньшую величину фазового сдвига ("0,5 мкс).

Далее сигналы с выходов формирователя 5 инверсного сигнала и фазосдвигающего элемента 9 поступают на затворы транзисторов 15 и 16 и 17 и !8 соответственно и обеспечивают nepef ключение этих транзисторов.

Рассмотрим процессы заряда и разряда емкости пьезопластины 3, протекающие в цепях усилителей G и 7 тока

1557545

7 построенных на КМОП-транзисторах 15 и 1б и 17 и 18 соответственно.

Первой фазой заряда емкости пьезопластины 8 условно считается состоя5 ние., когда на выходе фазосдвигающего элемента 9 сформирована логическая

"1."; а на выходе формирователя 5 ин" версного сигнала " логический "0"; второй фазой заряда — состояние, когда на выходе фазосдвигающего элемента 9 сформирован логический "0", а на выходе формирователя 5 инверсного сигнала — логическая "1", т. е. сигналы противоположной полярности.

Соответственно, фазами разряда емкости пьезопластины 8 будут состояния, когда на выходах фазосдвигающего элемента 9 и формирователя 5 инверсного сигнала сформированы однополярные ло- 0 гические сигналы: первая фаза разря: да — логическая "1", вторая фаза разряда — логический "0". При этом фаза разряда следует за фазой заряда.

Q первой фазе заряда емкости пье- .25 зопластины 8> когда транзисторы 18 и 15 открыты, а транзисторы 17 и 16 закрыты, происходит накопление электронов на первом электроде пьезоплас-, тины 8 (фиг. 2). После окончания пер 39 вой фазы заряда вследствие фазового сдвига в .первой фазе разряда состояния транзистора 18 (открыт) и транзистора 17 (закрыт) не изменяются: открывается транзистор 16 и закрывает-35 ся транзистор 15. Таким образом, электроды пьезопластины 8 замкнуты между собой по цепи транзистор 16 " земля — транзистор 18 и происходит самопроизвольное перетекание электро- 4п нов на второй электрод пьезопластины

18 до уравновешивания потенциалов, т,е. до момента, когда разность потенциалов равна нулю.

После этого открывается транзистоР 45

17, закрывается транзистор. 18, à состояния транзистора 1.5:(закрыт) и транзистора 16 (открыт) не изменяются и электроны накапливаются на втором . электроде пьезопластины 8. Во второй фазе разряда, когда остается открытым транзистор 17 и закрытым транзистор

18, открывается транзистор 15 и закрывается транзистор 16, электроды пьезопластины 3 замкнуты накоротко по цепи транзистор 17 — "+" питания - транзистор 15 и происходит самопроизвольное перетекание электронов на первый электрод пьеэопластины 3 до уравновешивания потенциалов.

Таким образом, обеспечивается уменьшение тока потребления часов, что увеличивает автономность работы часов или.же позволяет использовать резервную энергоемкость источника тока для расширения функциональных возможностей часов.

Формула изобретения

Электронные часы со звуковой сигнализацией, включающие последовательно соединенные кварцевый генератор, делитель частоты и блок. счета времени, узел управления звуковой сигнализацией, информационный вход которого соединен с первым промежуточным выходом делителя частоты, а управляющий вход - с управляющим выходом блока

СЧета времени, формирователь инверсного сигнала, вход которого .соединен с выходом узла управления звуковой сигнализацией, первый усилитель тока, вход которого соединен с выходом формирователя инверсноГо сигнала,.второй усилитель тока и пьезопластину, которая своими электродами подключена к выходам дервого и второго усилителей тока, о т л и ч а ю щ и е с я там, что, с целью снижения тока потребления s режиме звуковой сигцализащин эа счет использования накопленной в фазах заряда внутренней электрической энергии пьезопластины для выравнивания потенциалов на ее электродах в фазах. Разряда, дополнительно введен фазосдвигающий элемент, информационный вход которого, соединен с информа» ционным выходом узла управления звуковой сигнализацией, управляющий вход соединен с вторым промежуточным выходом делителя частоты, а выход подключен к входу второго усилителя тока.

1557545

1557545

Редактор Л.Веселовская

Тираж 346

Подписное

Заказ 717

ВНИИПИ Государственного комитента по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

f13035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Производственно»издательский комбинат "Патент"-, г. ужгород, ул. Гагарина, 101

Составитель 0, Скворцов

Техред N.Äèäûê

Корректор С. Черни .й =