Электронные часы

Электронные часы

Реферат

 

Использование: изобретение относится к электронным часам, точнее к часам с шаговым двигателем. Сущность изобретения: часы содержат базу времени 1, шаговый двигатель 17, работающий от импульсов базы времени, стрелочный индикатор 18, приводимый в действие шаговым двигателем, механические средства 34 обнуления, устройство контроля 19, усилитель мощности 8, триггер 4, узел задержки 31, элементы И 5 и 6, элементы И-НЕ 2 и 3, элемент НЕ 7. 3 з.п.ф-ы. 5 ил.

Изобретение касается электронных часов, точнее кварцевых часов с шаговым двигателем. Целью предлагаемого изобретения является повышение экономичности часов за счет снижения потребления тока на операции корректировки стрелочного индикатора, а также повышение потребительских свойств часов за счет ликвидации дефицита времени, затрачиваемого пользователем на операции корректировки. На фиг.1 приведена электрическая функциональная схема электронных часов; на фиг.2 временные диаграммы работы схемы фиг.1; на фиг.3 электрическая схема усилителя устройства контроля. Электронные часы содержат базу времени 1, элементы И-НЕ 2 и 3, счетный триггер 4, элементы И 5 и 6, элемент НЕ 7, усилитель мощности 8, включающий элементы ИЛИ-НЕ 9 и 10, элементы НЕ 11, 12, 13 и 14, р-канальные транзисторы 15 и 16, шаговый двигатель 17, стрелочный индикатор 18, устройство контроля 19, включающее элементы НЕ 20, 21 и 22, p-канальные транзисторы 23,24,25 и 26, n-канальный транзистор 27, элемент ИЛИ-НЕ 28, элемент И-НЕ 29, RS-триггер 30, цепь временной задержки 31, включающую счетчик 32 и 33, механические средства обнуления 34. Вход элемента 2, соединенный с выходом элемента 7, является входом цепи блокировки импульсов базы времени, а вход элемента 3, соединенный с выходом триггера 30 входом цепи блокировки ротора шагового двигателя. Электронные часы работают следующим образом. В рабочем режиме часов (в режиме стрелочной индикации текущего времени) механические средства обнуления 34 (в дальнейшем контакты 34) отключают цепь блокировки, и импульсы базы времени 1 поступают на шаговый двигатель 17 по цепи: база времени 1 элемент 2 счетный триггер 4 и элемент 3, выход которого совместно с выходами счетного триггера 4 и элементами 5 и 6 формирует две серии импульсов базы времени 1, сдвинутых относительно друг друга на одну секунду, элементы 11 и 12 и элементы 9 и 10, элементы 13 и 14, транзисторы 15 и 16, выход которых вместе с выходами элементов 11 и 12 соответственно подключены к обмотке шагового двигателя 17. Подключение транзисторов 15 и 16 к выходам элементов 11 и 12 обеспечивает работу шагового двигателя 17 от импульсов базы времени и осуществляется подачей логического нуля (лог. "0") на входы элементов 9 и 10 с контактов 34. Отключение цепей блокировки осуществляется подачей уровня логической единицы (лог."1") на входы элементов 2 и 3 по цепи: конктакты 34 (лог."0"), элемент 7 (лог."1") вход элемента 2, а также по цепи: контакты 34 (лог. "0"), элемент 29 (лог."1"), триггер 30 (лог."1"), вход элемента 3. Одновременно с этим лог."0" с контактов 34 поступает на входы элементов 20 и 21 выходной уровень лог. "1" которых закрывает транзисторы 23,24 и транзисторы 25,26, что способствует отключению устройства контроля от обмотки шагового двигателя 17 и формированию лог."0" на входе элемента 22. Лог. "1" на выходе элемента 22 устанавливает на выходе элемента 28 лог."0", обеспечивающий устойчивое состояние триггера 30. Лог. "1" с выхода триггера 30 (выход устройства контроля 19) поступает на R- вход счетчика 32 цепи временной задержки 31 и устанавливает на его инвертированном выходе лог. "1", которая поступает на элемент 29, не изменяя состояния триггера 30, а на прямом выходе уровень лог. "0", который поступает на R-вход счетчика 33 и разрешает его заполнение высокочастотными, например 512 Гц, импульсами базы времени 1. После заполнения счетчика 33 на его выходе формируется лог."0", который поступает на элемент 28, не изменяя состояние триггера 30. Формирование логических уровней в указанной последовательности представлено на фиг.2. Перевод электронных часов в режим корректировки стрелочного индикатора осуществляется механическими средствами обнуления 34, подключением их контактов к уровню лог."1" (t1 фиг.2). При этом блокируется прохождение импульсов базы времени 1 на обмотку шагового двигателя 17 подачей на вход элемента 2 лог."0" с выхода элемента 7. Лог."1" с выхода элемента 2 и лог."1" с триггера 30 формируют на выходе элемента 3 лог."0", в соответствии с которым на выходах элементов 5 и 6 формируется лог. "0", который в свою очередь устанавливает на выходах элементов 11 и 12 лог."1". Уровень лог."1" с контактов 34 поступает на вход элементов 29 и вместе с лог."1" счетчика 32 формирует на выходе элемента 29 лог."0", не изменяющий состояние триггера 30, а также формирует на выходах элементов 9 и 10 лог."0", который через элементы 13 и 14 (лог."1") отключает транзисторы 15 и 16 от выходов элементов 11 и 12. Одновременное этим лог. "1" с контактов 34 поступает на входы элементов 20 и 21, лог."0", на выходах которых подключает транзисторы 23 и 24 к обмотке шагового двигателя 17, а транзисторы 25 и 26 к стоку транзистора 27. Эти транзисторы в сочетании с сопротивлениями открытых транзисторов элементов 11,12,20 и 21 и обмоткой шагового двигателя 17 формируют усилитель устройства контроля 19, схема которого представлена на фиг.3. Последовательная цепь, состоящая из p-канального транзистора элемента 11 (12), транзистора 23 (24) в диодном включении и n-канального транзистора элемента 20 (21), представляет собой делитель напряжения, причем при выполнении условия R20 (21) значительно больше R23 (24), который в свою очередь значительно больше R11(12), на стоке и затворе транзистора 23 (24) относительно плюсовой шины источника питания формируется опорное напряжение, равное по величине пороговому напряжению p-канального транзистора схемы. Данное напряжение устанавливает режим работы усилительного элемента (транзистора 25 (26),в нагрузку которого включен транзистор 27 (резистор). Сопротивление открытого транзистора 27 выбирают из условия, когда падение напряжения на нем меньше или равно пороговому напряжению n-канального транзистора схемы. При выполнении этого условия на выходе элемента 22 сохраняется уровень лог."1" при срабатывании контактов 34. В случае проворачивания ротора шагового двигателя 17 в процессе корректировки стрелочного индикатора 18 в его обмотке наводится ЭДС, полярность которой зависит от направления поворота ротора (t2, фиг.2). Благодаря симметричности входа усилителя полярность наведенной ЭДС в обмотке для работы усилителя не имеет значения. Предположим, что положительный потенциал наведенной ЭДС относительно плюсовой шины источника питания приложен к стоку транзистора 11, тогда к стоку транзистора 12 будет приложен отрицательный потенциал. В соответствии с этим напряжение на стоке и затворе транзистора 23 относительно плюсовой шины источника питания уменьшается, а на стоке и затворе транзистора 24 увеличивается. Такие изменения напряжения смещения транзисторов 25 и 26 приводят к тому, что транзистор 25 закрывается, а транзистор 26 открывается. Уменьшение выходного сопротивления транзистора 26 приводит к увеличению уровня на входе элемента 22 и к формированию на его выходе лог."0" (t3, фиг.2), который совместно с лог."0" счетчика 33 формирует на выходе элемента 28 лог."1", в соответствии с которым триггер 30 переключается и на его выходе формируется лог."0", устанавливающий на выходе элемента 3 лог."1", которая вместе с лог."1" инвертированного выхода триггера 4 устанавливает на выходе элемента 6 лог."1", а на выходе элемента 12 - лог. "0". При этом через обмотку шагового двигателя течет сниженный (относительно рабочего режима часов) ток благодаря отключению в режиме корректировки стрелочного индикатора транзисторов 15 и 16. Величина этого тока необходима и достаточна для фиксации положения ротора шагового двигателя 17. Одновременно с этим лог. "0" с выхода триггера 30 поступает на R-вход счетчика 32, разрешая его заполнение импульсами частотой, например, 64 Гц. После заполнения счетчика 32 (t4, фиг.2), например, через время в одну секунду на его инвертированном выходе формируется лог."0", устанавливающий на R-входе триггера 30 лог."1", в соответствии с которой на выходе триггера 30 формируется лог."1", возвращающая счетчик 32 в исходное состояние (t5, фиг. 2). Сформированный таким образом импульс с длительностью (t2-t4), определяемой временем задержки элемента 29 и триггера 30, с прямого выхода счетчика 32 поступает на R-вход счетчика 33, обнуляет его и определяет начало заполнения счетчика 33 импульсами базы времени 1. Кроме того, лог."1" с выхода триггера 30 по цепи: элемент 3 (лог."0") и элемент 6 (лог."0") устанавливает на выходе элемента 12 лог."1", прекращая тем самым подачу тока в обмотку шагового двигателя 17. Через время, определяемое временем спадания тока в обмотке шагового двигателя 17, на выходе элемента 22 устанавливается уровень лог."1" (t6,фиг.2), если ротор неподвижен. После заполнения счетчика 33, например, через 7,8 мс на его выходе формируется лог."0" (t7, фиг.2), и схема переходит в состояние, аналогичное состоянию схемы после срабатывания средств обнуления (t1, фиг.2). При следующем повторном повороте ротора процесс повторяется (t8,t9 и t11) за исключением того состояния, когда после блокировки (отключения) тока в обмотке шагового двигателя 17 его ротор проворачивается, и наведенная при этом ЭДС препятствует формированию лог. "1" на выходе элемента 22. После заполнения счетчика 33 (t12,фиг.2) лог."0" с его выхода и лог."0" с выхода элемента 22 формируют на S-входе триггера 30 лог. "1", которая устанавливает на его выходе лог."0", разрешая протекание тока в обмотке шагового двигателя 17. После заполнения счетчиков 32 (t13, фиг.2) и 33 (t14,15,16, фиг.2) и при неподвижном роторе схема переходит в ранее рассмотренное состояние (t1,фиг. 2). Отключение механических средств обнуления (t17,фиг.2) переводит схему в рабочий режим. Снижение потребления энергии часами в режиме корректировки стрелочного индикатора за счет снижения величины тока потребления и времени его протекания повышают срок службы источника питания часов, а отсутствие требования по ограничению времени корректировки индикатора повышает потребительские свойства часов с одновременным сохранением максимума удобств для пользователя при их эксплуатации.

Формула изобретения

1. Электронные часы, содержащие формирователь временных интервалов, шаговый двигатель, стрелочный индикатор, который механически связан с шаговым двигателем, переключатель и элемент совпадения, отличающиеся тем, что, с целью повышения экономичности часов за счет снижения потребления тока на операции корректировки стрелочного индикатора, а также упрощения корректировки, они дополнительно содержат узел контроля, узел задержки, счетный триггер, второй элемент совпадения, два элемента И НЕ и инвертор, а также усилитель мощности, выходы которого соединены с обмоткой шагового двигателя и первым и вторым входами узла контроля, первый вход формирователя временных интервалов соединен с первым входом первого элемента И НЕ, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом инвертора и счетным входом триггера, который соединен с первым входом второго элемента И НЕ, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов совпадения, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, а выходы элементов совпадения соединены соответственно с первым и вторым входами усилителя мощности, который соединен с положительной шиной источника питания, вход инвертора соединен с переключающим контактом переключателя и шестым входом узла контроля, а нормально разомкнутый контакт переключателя соединен с положительной шиной источника питания и седьмым входом узла контроля. 2. Часы по п.1, отличающиеся тем, что узел задержки содержит два счетных триггера, счетные входы которых являются соответственно первым и вторым входами узла задержки, третий вход которого является входом сброса первого счетного триггера узла задержки, инверсный и прямой выходы которого соединены соответственно с первым выходом этого узла и входом сброса второго счетного триггера узла задержки, инверсный вход которого является вторым выходом узла задержки. 3. Часы по п.1, отличающиеся тем, что узел контроля содержит три дополнительных инвертора, элемент ИЛИ НЕ, RS-триггер и дополнительный элемент И НЕ, а также четыре p-канальных транзистора и один n-канальный транзистор, исток которого соединен с шестым входом узла контроля, первый и второй входы которого соединены с истоками первого, второго р-канальных транзисторов, стоки и затворы которых для каждого из транзисторов объединены и соединены с выходом соответственно первого и второго дополнительных инверторов, которые соединены с затворами соответственно третьего и четвертого р-канальных транзисторов, истоки которых являются седьмым входом узла контроля, а стоки соединены со стоком n-канального транзистора и входом третьего дополнительного инвертора, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ НЕ, выход и второй вход которого соединены соответственно с входом RS-триггера и пятым входом узла контроля, выход которого соединен с инверсным выходом RS-триггера, вход R которого соединен с выходом дополнительного элемента И НЕ, первый и второй входы которого соединены соответственно с четвертым и третьим входами узла контроля, а третий вход узла контроля соединен с входами первого и второго дополнительных инверторов. 4. Часы по п. 1, отличающиеся тем, что усилитель мощности содержит четыре вспомогательных инвертора, два вспомогательных элемента ИЛИ НЕ и два вспомогательных р-канальных транзистора, истоки которых соединены с положительной шиной питания, первый и второй входы усилителя мощности соединены соответственно с первыми входами первого и второго вспомогательных элементов ИЛИ НЕ, входами первого и второго вспомогательных инверторов, выходы которых являются выходами усилителя мощности и соединены со стоками соответственно первого и второго вспомогательных р-канальных транзисторов, затворы которых через соответственно третий и четвертый вспомогательные инверторы соединены с выходами первого и второго вспомогательных элементов ИЛИ НЕ, вторые входы которых соединены с третьим входом усилителя мощности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 11-2002

Извещение опубликовано: 20.04.2002