Измерение амплитуды колебаний баланса технических средств хронометрии

Наряду с измерением и контролем МХ ТСХ в информационно-измерительных системах для контроля и измерения ТСХ предусматривается контроль технических показателей, влияющих на МХ. Это в первую очередь относится к такой важной технической характеристике механических балансовых часов как амплитуда колебания баланса (АКБ). АКБ на всем временном интервале функционирования часового механизма не остается постоянной, поэтому в практике контроля часовых механизмов по АКБ вводят ограничение на ее минимальное значение. Превышение АКБ заданного минимального уровня приводит, с одной стороны, к нелинейному возрастанию потребляемой мощности, что снижает добротность колебательной системы, с другой, что особенно важно, стабилизирует перепад АКБ в течение интервала функционирования часового механизма. Из-за отсутствия полной стабилизации АКБ в часовом механизме при отсчете интервалов времени возникает погрешность изохронности, которая в значительной степени влияет на характер процесса эволюции погрешности в часовом механизме. Кроме введения ограничения на минимальное значение АКБ целесообразно ограничивать ее по максимальному значению, так как при этом наряду с уменьшением добротности колебательной системы возникают некоторые дефекты функционирования часового механизма, например «пристук».

Методы измерения и контроля АКБ достаточно разнообразны. Однако на практике достаточно популярным методом измерения АКБ является косвенный метод (метод «базового угла»), при котором значение амплитуды колебаний баланса Ф находится из соотношения:

X

257/7

(5.1)

где X - конструктивный угол (угол подъема баланса); т - временной интервал, за который баланс проходит конструктивный угол; Т- период колебания баланса.

Конструктивный угол X количественно определяет путь (в угловых координатах), в течение которого баланс взаимодействует с анкерной вилкой часового механизма. Временной интервал, за который баланс проходит конструктивный угол, численно равен интервалу времени между первым и третьим импульсом (рис. 5.2 а) для каждого пакета импульсов, возникающих при функционировании анкерного спуска часового механизма. Этот интервал может быть выделен, например, с помощью БФВИ, принцип работы которого рассмотрен в параграфе 5.1.

Задаваясь значениями абсолютных погрешностей 8А. (погрешность установки конструктивного угла), 8т (погрешность измерения интервала времени т), 8Г (погрешность измерения периода колебаний баланса) и считая при этом, что рассматриваемые погрешности некоррелированные, можно найти выражение для определения относительной погрешности измерения АКБ методом «базового угла». Выражение для определения относительной погрешности измерения АКБ можно представить в виде:

Ф

дХ Ф

+

ГЪФ 8т г (ЭФ 8ГЛ +

Эт Ф

дТ Ф

(5.2)

С учетом формулы 5.1 окончательно получим

Ф

+

лт

Т

+

пхЪТ

т2 V 1

(5.3)

Анализ полученного выражения (5.3) показал, что наибольший вклад в погрешность измерения Ф данным методом вносят абсолютные погрешности 8^ и 8т. Так, при 8^ = Г (А. = 43°),

  • 8т = 0,1 мс (т = 15,21 мс, Ф = 180°) и 8 Г = 0,1 л/с (Г = 0,4 с) составляющие погрешности в формуле 5.3 будут соответственно равны:
    • — = 0,023; —<*?— = 0,0065; = 0,00025.

X Т & Т т2 Т

При измерениях АКБ, основанных на методе «базового угла», в качестве исходных параметров используются значения X и Г, в качестве информационного параметра принимается значение т.

На рисунке 5.3 представлена структурная схема канала измерения АКБ, позволяющего реализовать рассмотренный выше метод. Данный канал может быть использован в качестве цифрового измерительного канала в информационно-измерительной системе для измерения и контроля тех.

В состав структурной схемы входят следующие компоненты: 1 -пьезоэлектрический датчик, 2 - усилитель, 3 - детектор, 4 - первый компаратор, 5 - источник опорного напряжения, 6 - триггер, 7 - логический элемент «И», 8 - ждущий мультивибратор, 9 - генератор пилообразного напряжения, 10- второй компаратор, 11- блок выделения фронтов, 12- второй формирователь импульсов, 13- логический элемент «ИЛИ», 14- первый формирователь импульсов, 15- линия задержки, 16 - счетчик, 17 - источник опорной частоты, 18 - регистр памяти, 19 - цифровой компаратор, 20 - программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), 21 - дисплей.

Структурная схема канала измерения АКБ

Рис. 5.3. Структурная схема канала измерения АКБ

Канал измерения АКБ работает следующим образом.

Шумы (звуковые пакеты), возникающие при функционировании анкерного спуска часового механизма, воспринимаются пьезоэлектрическим датчиком 1 звуковых сигналов, в котором преобразуются в электрические сигналы, и поступают на вход усилителя 2, имеющего автоматическую регулировку усиления. Усиленные сигналы с выхода усилителя 2 (рис. 5.4 а) поступают на вход детектора 3. Детектор 3 представляет собой стандартный блок и построен по схеме прецизионного выпрямителя с емкостным фильтром на выходе. Введение в устройство детектора 3 обусловлено необходимостью защиты устройства от действия импульсных помех между пакетами импульсов. При выборе постоянной времени фильтра детектора больше, чем время действия случайных импульсных помех, амплитуда последних значительно уменьшается, что ведет к более надежному срабатыванию первого компаратора 4 от действия импульса шума освобождения (1-й импульс). С выхода детектора 3 продетектированные импульсы (рис. 5.4 б) поступают на первый вход второго компаратора 4. Поступивший передний фронт импульса шума освобождения (первый импульс) с выхода детектора 3 на первый вход первого компаратора 4 сравнивается с опорным напряжением иоп, поступающим с выхода источника опорного напряжения 5.

и

Эпюры электрического напряжения, поясняющие принцип

Рис. 5.4. Эпюры электрического напряжения, поясняющие принцип

работы канала измерения АКБ

В момент сравнения переднего фронта импульса шума освобождения с опорным напряжением на выходе первого компаратора 4 происходит положительный перепад напряжения, который перебрасывает триггер 6 по первому входу. Триггер 6 фиксирует начало формирования временного интервала между первым и третьим импульсами, возникающими при функционировании часов. Источник 5 опорного напряжения является стандартным блоком.

Величина опорного напряжения выбирается из условия обеспечения максимальной помехозащищенности первого компаратора 4 в промежутках между пакетами импульсов. При выборе величины опорного напряжения, равной:

иоп = (0,15 - 0,2)ивх макс,

где 1]вх макс - максимальная амплитуда первого импульса, продетекти-

рованные импульсы случайных помех попадают в зону нечувствительности первого компаратора 4. При воздействии на триггер 6 положительного перепада напряжения с выхода первого компаратора 4 последний опрокидывается и переходит по выходу в состояние логической «1». Триггер 6 представляет собой 7)-триггер. Переброс триггера 6 происходит передним фронтом импульса по первому входу (вход синхронизации С), на ?>-вход триггера 6 постоянно заведена логическая «1», возвращение в исходное состояние триггера 6 осуществляется по второму сбрасывающему входу (/Свход) уровнем напряжения, соответствующим уровню логического «О». Поскольку на ?>-вход триггера 6 постоянно заведена логическая «1», то с приходом положительного перепада (передний фронт импульса) с выхода первого компаратора 4 на первый вход триггера 6 последний устанавливается по выходу в состояние логической «1». Триггер 6 сохраняет это состояние независимо от того, присутствуют ли на первом входе в дальнейшем импульсы напряжения или нет, до момента прихода на второй сбрасывающий вход триггера 6 отрицательного импульса (с выхода первого формирователя импульсов 14). С этого момента триггер 6 снова готов к работе. При установлении триггера 6 по выходу в состояние «1» передним фронтом этого перепада (передний фронт импульса триггера 6, рис. 5.4 в), одновременно запускаются ждущий мультивибратор 8 (рис. 5.4 г) и генератор 9 пилообразного напряжения (рис. 5.4 ж). Выход триггера 6 подключен ко входу запуска ждущего мультивибратора 8 и ко входу запуска генератора пилообразного напряжения 9. Одновременно с запуском блоков 8 и 9 на первом входе логического элемента «И» 7 устанавливается уровень логической «1». Импульсы опорной частоты /оп с блока 17 начинают проходить через логический элемент «И» 7 на счетный вход счетчика 16. Счетчик 16 начинает счет импульсов опорной частоты за время, равное длительности прямоугольного импульса, формирующегося на выходе триггера 6. При запуске ждущего мультивибратора 8 на его выходе формируется прямоугольный импульс (рис. 5.4 г) длительностью, равной:

Т

где —— номинальный полупериод колебаний баланса часов; 8 - вели-

чина, определяющая максимально допустимое отклонение текущего по-лупериода от своего номинального значения.

Этот импульс определяет длительность нахождения триггера 6 в состоянии логической «1». Ждущий мультивибратор 8 выполнен по стандартной схеме. Сформированный прямоугольный импульс с выхода ждущего мультивибратора 8 поступает на вход первого формирователя импульсов 14. По окончании действия этого импульса, задним фронтом импульса на выходе первого формирователя 14 формируется короткий отрицательный импульс (рис. 5.4 с)). Этот импульс поступает на вторые сбрасывающие входы триггера 6, генератора пилообразного напряжения 9, блока выделения фронтов 11 и счетчика 16 и возвращает эти блоки в исходное состояние. Этот импульс также поступает на вход разрешения считывания блока 20 ППЗУ и на вход линии задержки 15. Формирователь импульсов 14 построен на логических элементах И-НЕ по стандартной схеме.

Запуск генератора пилообразного напряжения 9 происходит почти одновременно с приходом на первый вход второго компаратора 10 про-детектированных импульсов функционирования часов. При этом начало формирования линейно нарастающего пилообразного напряжения на выходе блока 9 совпадает с приходом на первый вход второго компаратора 10 переднего фронта продетсктированного импульса шума освобождения с выхода детектора 3. Генератор линейно нарастающего пилообразного напряжения 9 построен по стандартной схеме на базе аналогового интегратора с управляющим его работой аналоговым ключом на МОП-транзисторе в цепи отрицательной обратной связи интегратора. Запуск и сброс интегратора осуществляет аналоговый ключ на МОП-транзисторе путем подачи запускающего или сбрасывающего напряжений на затвор транзистора. На вход интегратора подается постоянный потенциал IIи. В результате интегрирования постоянной величины напряжения на входе блока 9, на выходе генерируется линейно нарастающее пилообразное напряжение. С выхода генератора 9 линейно нарастающее пилообразное напряжение поступает на второй вход второго компаратора 10. Моменты сравнения по амплитуде линейно нарастающего напряжения с выхода блока 9 и продетектированных импульсов с выхода блока 3 фиксируются вторым компаратором 10, при этом вторым коммутатором фиксируются моменты сравнения как переднего фронта каждого импульса с линейно нарастающим напряжением, так и спада каждого импульса с линейно нарастающим напряжением (рис. 5.4 ж). Поскольку линейно нарастающее напряжение с выхода генератора 9 является опорным для второго компаратора 10, то при выборе определенного значения угла наклона этого напряжения компаратор 10 фиксирует моменты пересечений импульсов с линейно нарастающим опорным напряжением. При пересечении линейно нарастающим опорным напряжением каждого импульса в пакете на выходе второго компаратора 10 формируется положительный импульс, передний фронт которого во времени соответствует переднему фронту импульса хода (второй импульс в пакете). Число этих положительных импульсов с выхода второго компаратора 10 равно числу импульсов хода, входящих в пакет и поступающих на первый вход второго компаратора 10. В соответствии с выбранным критерием, последним из этих положительных импульсов является импульс, передний фронт которого соответствует переднему фронту третьего импульса.

В случае, когда временной интервал / между 1-м и 3-м импульсами равен среднему значению хср, значение линейно нарастающего напряжения в этот момент равно амплитуде первого импульса (импульса шума освобождения), т.е. илин нар = Ц Ш1П . Отсюда угол наклона линейно

нарастающего напряжения а определяется из соотношения:

а = аг

имп.

  • •>
  • (5.4)

где Ц имп - среднестатистическое значение амплитуды первого импульса часов; хср - среднее значение временного интервала между 1-м и 3-м импульсами.

С другой стороны, угол наклона линейно нарастающего напряжения определяется параметрами интегратора, входящего в структуру генератора линейно нарастающего напряжения 9, и определяется из соотношения:

а = arctg

Чп_

яс

•>

где и17 - постоянный потенциал напряжения, поступающий на вход интегратора; ЯС - постоянная времени интегратора.

Таким образом, нужный угол наклона (X выставляется путем регулировки величины ип и параметров интегратора Я и С.

Следующие во времени за третьим импульсом остальные импульсы, возникающие при функционировании часов, а также случайные импульсные помехи между пакетами импульсов хода не приводят к срабатыванию второго компаратора 10 и, следовательно, к фиксации их последним. Это обусловлено тем, что амплитуда остальных импульсов хода часов меньше амплитуды третьего импульса и не превышает линейно нарастающего опорного напряжения на втором входе компаратора 10 в момент их появления. Поскольку порог срабатывания компаратора 10 постоянно (линейно) повышается во времени (рис. 5.4 ж), то случайные импульсные помехи между пакетами импульсов из-за высокого порогового напряжения на втором входе второго компаратора 10 нс попадают в зону его чувствительности (рис. 5.4 ж). В ряде случаев, второй импульс (импульс шума) может быть сравним по амплитуде с третьим импульсом, однако это не влечет за собой уменьшение достоверности выделения третьего импульса, так как передний фронт последнего фиксирующего импульса с выхода компаратора 10 все равно приходится на третий импульс хода часов и условия существования критерия идентификации не нарушаются. Положительные импульсы с выхода второго компаратора 10 поступают на первый вход блока выделения фронтов 11, который выделяет передний фронт каждого положительного импульса, поступившего с выхода второго компаратора 10. Принципиальная электрическая схема блока выделения фронтов 11 представлена на рисунке 5.5 и состоит из п D-тpиггepoв и (п- 1) логических элементов «И». О-триггсры включены последовательно. Первый вход схемы 11 соединен с С-входом первого триггера и через логический элемент «И» с другими С-входами остальных триггеров, 7?-входы триггеров объединены и подключены к второму сбрасывающему входу блока выделения фронтов 11. При поступлении первого положительного импульса с выхода второго компаратора 10 на блок 11 передним фронтом этого импульса, соответствующим переднему фронту первого импульса, опрокидывается первый триггер Т и на его выходе устанавливается уровень логической «1». Этот уровень электрического напряжения разрешает прохождение второго положительного импульса с выхода компаратора

10 на вход второго триггера Г2. Второй импульс передним фронтом опрокидывает триггер Г2, устанавливая его по выходу в состояние логической «1».

Первый триггер Т на второй положительный импульс с выхода компаратора 10 не реагирует, поскольку на его вход постоянно заводится логическая «1». Это касается и остальных триггеров. После опрокидывания второго триггера Г2 на его выходе появляется уровень логической «1», который разрешает прохождение третьего положительного импульса через логический элемент «И» на вход третьего триггера Г3 и т.д. Таким образом, триггеры блока выделения фронтов 11 последовательно во времени (поочередно) опрокидываются передними фронтами положительных импульсов, поступающих с выхода компаратора 10, и фиксируют передние фронты импульсов. Установка блока выделения фронтов

11 в исходное состояние (подготовка к новому замеру амплитуды колебаний баланса) осуществляется путем подачи короткого отрицательного импульса с выхода первого формирователя импульсов 14 на второй сбрасывающий вход блока 11 (сброс триггеров 7) — Тп по 7?-входам). Число триггеров в блоке 11 определяется вероятным количеством положительных импульсов с выхода второго компаратора 10. С учетом того, что в продетектированном пакете импульсов до третьего импульса включительно не может быть больше пяти импульсов, среди которых три основных и два дополнительных, которые накладываются на шум освобождения и шум импульса, число триггеров выбрано равным пяти. Таким образом, число выходов блока 11 равно п (в данном случае п = 5), каждый выход блока 11 последовательно во времени изменяет свой потенциал (из состояния логического «О» в состояние логической «1») в соответствии с приходом импульсов с выхода компаратора 10. Выходы блока выделения фронтов 11 подключены к входам второго формирователя импульсов 12. На л выходах второго формирователя импульсов 12 в моменты опрокидывания триггеров (из состояния логического «0» в состояние логической «1») блока 11 формируются короткие отрицательные импульсы, сдвинутые во времени относительно друг друга.

Второй оВраоыёающий Шд Шка //

Принципиальная электрическая схема блока выделения

Рис. 5.5. Принципиальная электрическая схема блока выделения

фронтов 11

Блок 12 может состоять из стандартных формирователей импульсов, построенных на базе логических элементов «И - НЕ». Каждый формирователь импульсов вырабатывает на выходе короткий отрицательный импульс при подаче на его вход положительного перепада напряжения (из состояния логического «О» в состояние логической «1»). Выходы второго блока формирователей импульсов 12 (п выходов) (рис. 5.5) подключены к входам логического элемента «ИЛИ» 13. На выходе элемента «ИЛИ» 13 последовательно появляются сдвинутые относительно друг друга короткие отрицательные импульсы (рис. 5.4 з), число которых равно числу положительных импульсов с выхода второго компаратора 10 и соответствующих по времени передним фронтам положительных импульсов. Последним отрицательным импульсом с выхода логического элемента «ИЛИ» 13 является импульс, соответствующий по времени переднему фронту третьего импульса. Последовательность импульсов с выхода логического элемента «ИЛИ» 13 поступает на вход записи регистра памяти 18. Каждый отрицательный импульс, поступивший на вход записи регистра памяти 18, записывает в него информацию в двоичном параллельном коде с выхода счетчика 16. Счетчик 16 по приходу первого импульса (триггер 6 устанавливается в состояние логической «1», разрешая прохождение импульсов опорной частоты с выхода блока 17 через логический элемент «И» 7 на вход счетчика 16) начинает счет импульсов опорной частоты. При поступлении каждого импульса на вход записи регистра памяти 18 в счетчике 16 находится число импульсов в двоичном коде, пропорциональное времени между первым коротким отрицательным импульсом с выхода логического элемента «ИЛИ» 13 (соответствующим по времени появления переднему фронту первого импульса) и каждым последующим импульсом с выхода логического элемента «ИЛИ» 13. Поскольку последним импульсом с выхода логического элемента «ИЛИ» 13 является импульс, соответствующий переднему фронту третьего импульса хода часов, то к моменту его прихода на вход записи регистра памяти 18 на счетчик 16 проходит число импульсов равное N — /оп -т (рис. 5.4 и). Это число пропорционально временному интервалу между первым и третьим импульсами (рис. 5.4 ж). Число И, представленное в двоичном параллельном коде и присутствующее на входах регистра памяти 18, окончательно переписывается последним импульсом с выхода логического элемента «ИЛИ» 13 в блок регистра памяти 18 (выходы счетчика непосредственно подключены к входам регистра памяти 18). Число выходов счетчика 16 (разрядность) и соответственно число входов и выходов блока 18 определяется максимальным числом импульсов опорной частоты /оп, заполняющих временной интервал т (в общем случае число выходов можно обозначить через п). Поскольку число импульсов, прошедших на счетчик 16 за время т пропорционально значению fon, то она влияет на погрешность дискретизации, возникающую при измерении временного интервала т цифровым способом. Регистр памяти 18 представляет собой стандартный блок и построен на универсальных регистрах, работающих в режиме записи параллельного двоичного кода.

После записи в счетчик 16 числа N он продолжает счет импульсов опорной частоты до момента появления отрицательного импульса т на своем втором сбрасывающем входе и счетчик 16 обнуляется. С выходов блока 18 число N, пропорциональное т, поступает на выходы цифрового компаратора 19. В цифровом компараторе 19 происходит сравнение полученного значения ТУ в двоичном параллельном коде со значениями, представленными также в двоичном параллельном коде ТУ,Шдоп и NMaKC. доп. При выборе определенного значения опорной частоты fon между

числом, записанным в двоичном параллельном коде в регистр памяти 18, и временем т имеется однозначная связь, т.е. определенному числу TV соответствует определенное значение т.

Если от величины т перейти к соответствующему значению амплитуды колебаний баланса, применяя формулу 5.1 в следующем виде:

Ф = (5.4)

~ • лт 2 sin —

То

где - номинальный конструктивный угол (угол подъема баланса); т - временной интервал, за который баланс проходит номинальный конструктивный угол; Т0 - номинальный период колебания баланса, то между числом ТУ, записанным в регистр памяти 18, и значением амплитуды колебаний баланса установится также однозначная связь. В этом случае формулу 5.4 можно переписать в следующем виде:

(5.5)

где т(ТУ) - временной интервал между 1-м и 3-м импульсами хода часов, заполненный ТУ импульсами.

При измерении амплитуды колебаний баланса Ф обычно устанавливают допустимые пределы на измеряемую величину ДОП

и Фмакс. ДОП » чт0 согласно формуле 5.5 соответствует определенному

значению импульсов Nмин ДОП и Nшкс доп.

Поступившее с выхода блока 18 число ТУ сравнивается в цифровом компараторе с числом Nмии ДОц и NМАКС. ДОП? Если выполняется условие N мин доп — ^ ^ NМАКС доп» то число N в двоичном параллельном коде проходит на выходы цифрового компаратора 19, если условие не выполняется, то на выходах блока 19 устанавливаются уровни напряжений, соответствующие уровню логического «О».

Таким образом, цифровой компаратор 19 выполняет функции устройства, подтверждающего факт нахождения измеряемого параметра Ф = /(АО в заданных пределах, повышая достоверность того, что число N принадлежит к области значений амплитуды колебаний баланса.

Цифровой компаратор 19 выполнен по стандартной схеме и содержит устройство сравнения и ключи на логических элементах «И», на выходах которых появляется число N в двоичном параллельном коде или уровень логического «О» при выполнении операции сравнения с допустимыми значениями (уставками).

Число N в /7-разрядном двоичном параллельном коде с выходов цифрового компаратора 19 поступает на адресные входы блока ППЗУ 20. Так как между числом N, поступающим на адресные входы ППЗУ 20, и соответствующим значением амплитуды колебаний баланса существует однозначная связь, то ячейки ППЗУ 20 предварительно программируются. Программирование ячеек состоит в том, что в определенные ячейки памяти блока ППЗУ 20 заносится двоичный код значений амплитуды колебаний баланса, найденных в соответствии с формулой 5.5. Таким образом, в ячейки памяти блока 20 заносится двоичный код, соответствующий определенным значениям временного интервала Т ? Адрес ячейки определяется числом N, а считываемый результат в двоичном параллельном коде с выходов блока 20 соответствует значению амплитуды колебаний баланса для данного числа N. При установке числа N на адресные входы блока 20 и поступлении отрицательного импульса с выхода первого формирователя 14 на вход разрешения считывания блока 20, на его выходе появляется число, значение которого соответствует амплитуде колебаний баланса в двоичном параллельном коде, т.е.

= ДАО,

где Агф - значение амплитуды, представленное в двоичном параллельном коде и функционально связанное с числом N.

Значение измеренной величины амплитуды колебаний баланса в /7-разрядном двоичном параллельном коде с выхода блока 20 поступает на информационные входы дисплея 21. Информация об измеряемой величине записывается в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) по приходу задержанного отрицательного импульса с выхода первого формирователя 14 импульсов (через линию задержки 15) на вход записи дисплея 21. Задержка импульса с выхода первого формирователя 14 импульсов необходима для того, чтобы запись информации в дисплей 21 происходила с некоторой задержкой по времени относительно появления на выходах блока 20, т.е. после окончательной установки значения А^ф на выходах блока 20. Величина задержки импульса, поступающего на вход дисплея 21, относительно импульса, поступающего на вход линии 15 задержки, определяется параметрами линии 15 задержки. Линия 15 задержки построена на двух логических элементах «И - НЕ», включенных последовательно и обеспечивающих заданную задержку переднего фронта импульса, поступающего на вход линии 15 задержки. Записанное значение измеренной амплитуды колебания баланса в ОЗУ дисплея 21 отображается на экране жидкокристалического дисплея 21 в виде десятичных цифр. Одновременно с поступлением отрицательного импульса с выхода первого формирователя импульсов 14 на вход разрешения считывания блока 20 и вход линии задержки 15 происходит возврат блоков 6, 9, 11 и 16 в исходное состояние этим же импульсом. После окончания действия отрицательного импульса на выходе первого формирователя 14 устройство готово к проведению нового измерения амплитуды колебаний баланса. Измерение второго значения амплитуды колебаний баланса происходит аналогично первому. Полученное значение амплитуды (второй замер) вновь отображается на экране дисплея 21, но уже на второй строке и т.д. В случае, если измеряемое значение амплитуды колебаний баланса выходит за границы допусков (на входах блока 19 устанавливаются уровни напряжений, соответствующие уровню логического «0»), на соответствующей строке экрана дисплея 21 отображается информация «Амплитуда нс входит в допуск». На каждой строке экрана дисплея 21 отображается также номер замера, это легко реализуется, поскольку число замеров равно числу импульсов, поступающих на вход записи дисплея 21.

Таким образом, канал измерения АКБ представляет собой аналого-цифровой преобразователь, который может быть применен в информационно-измерительных системах (ИИС) для измерения и контроля технических средств хронометрии.

Для получения более точной оценки АКБ в рассмотренном выше канале необходимо в процессе измерения проводить коррекцию конструктивного угла. Т.е. для каждых часов в процессе измерения амплитуды вместо номинального значения конструктивного угла Хи необходимо

вводить его действительное значение X. Коррекция конструктивного угла осуществляется на основе замены номинального значения угла Хи средним значением Хср выбранных часов из всей партии N контролируемых часов. Величина амплитуды колебаний баланса определяется исходя из соотношения:

. Хи ± АХ

Ф = —--

~ . ят

/БШ-

т0

где АХ - максимальное отклонение X, от Хи.

Для реализации этого алгоритма необходимо из партии, состоящей из N часов, выбрать п часов. Репрезентативность выборки определяют на основе известных статистических методов. Для каждых выбранных часов измеряют амплитуду колебаний баланса одним из известных прямых методов измерения, например, фотоэлектрическим методом с предварительно снятой крышкой часов. Основным требованием к применению выбранного прямого метода является условие, при котором точность измерения амплитуды колебаний баланса прямым методом была бы выше точности измерения того же параметра косвенным методом (по углу подъема баланса).

Часы (п часов) с известными значениями амплитуды колебаний баланса устанавливают на пьезоэлектрический датчик канала измерения АКБ и измеряют последовательно во времени амплитуду колебаний баланса для каждых часов на основе косвенного метода. Для каждых измеряемых часов устанавливают первоначальный угол подъема баланса Хи ив процессе измерения определяют среднее значение амплитуды

колебаний баланса за т полупериодов, которое в блоке сравнения сравнивается с известным значением амплитуды колебаний баланса. Если среднее значение амплитуды колебаний баланса, полученное косвенным методом, не соответствует значению амплитуды для тех же часов, но полученному прямым методом, то в соответствующий вычислительный блок (например, ППЗУ) вводят значения угла подъема баланса, равного ХИ±АХ, ХН±2АХ и т.д. до установления равенства значений АКБ. Угол, при котором наступает равенство амплитуд колебаний баланса, заносится в регистр памяти. Далее для следующих часов определяют конструктивный угол, при котором наступает равенство среднего значения с известным значением амплитуды колебании баланса для этих же часов, но определяемым прямым методом. Полученное значение угла подъема баланса вновь заносится в регистр памяти. В регистре памяти после измерения п часов находится п значений X,, которые после обработки в вычислительном блоке преобразуются в среднее значение Хср, которое и является скорректированным конструктивным углом.

Полученный таким образом скорректированный конструктивный угол используется в дальнейшем для измерения АКБ остальных часов косвенным методом. Структурная схема устройства для повышения точности измерения амплитуды колебаний баланса механических часов представлена на рисунке 5.6.

Структурная схема устройства для измерения АКБ

Рис. 5.6. Структурная схема устройства для измерения АКБ

Устройство содержит: датчики звуковых сигналов 1, аналоговый коммутатор 2, усилитель-формирователь 3, детектор 4, первый компаратор 5, источник опорного напряжения 6, триггер 7, первый логический элемент «И» 8, ждущий мультивибратор 9, генератор пилообразного напряжения 10, второй компаратор 11, схему выделения фронтов 12, второй блок формирования импульсов 13, логический элемент «ИЛИ» 14, блок управления 15, первый формирователь импульсов 16, программируемое постоянное запоминающее устройство 17, счетчик 18, источник опорной частоты 19, первый регистр памяти 20, цифровой компаратор 21, второй вычислительный блок 22, третий регистр памяти 23, третий вычислительный блок 24, блок сравнения 25, второй логический элемент «И» 26, второй регистр памяти 27, первый вычислительный блок 28, первый цифровой коммутатор 29, первый блок данных 30, реверсивный счетчик 31, второй блока ввода данных 32, второй цифровой коммутатор 33.

Устройство работает следующим образом.

Часовые механизмы с измеренными фотоэлектрическим способом значениями амплитуд колебаний баланса устанавливают на датчики звуковых сигналов 1 предлагаемого устройства в том порядке, в каком их значения амплитуд вводятся во второй блок ввода данных 32. Для ввода данных в блок 32 полученные значения амплитуд переводятся в двоичный код и записываются в оперативное запоминающее устройство блока 32. После этих предварительных операций устройство готово к работе. Режимы работы «Адаптация» - «Измерение» устанавливается в блоке управления 15. В режиме «Адаптация» формируется импульс напряжения на первом выходе блока управления 15, который поступает на управлявший вход аналогового коммутатора 2 и подключает выход первого датчика Д к блоку 3. Одновременно этот импульс поступает

на вход блока 32 и производит выборку из него значения амплитуды колебаний баланса в двоичном коде, соответствующего измеренному значению прямым методом амплитуды колебаний баланса часов, установленных на первый датчик. Выбранное значение амплитуд в двоичном коде из блока 32 выставляется на его выходе.

На рисунке 5.7 представлены эпюры электрического напряжения, поясняющие принцип работы устройства.

Звуковые пакеты, возникающие при работе анкерного спуска первого часового механизма, воспринимаются первым датчиком 1 звуковых сигналов, преобразуются в нем в электрические сигналы хода часов (рис. 5.7 а) и через замкнутый аналоговый ключ коммутатора 2 поступают на вход усилителя 3 с автоматической регулировкой усиления. Усиленные сигналы с выхода усилителя 3 поступают на вход детектора 4. С выхода детектора 4 продетектированные сигналы (импульсы), возникающие при функционировании часового механизма (рис. 5.7 б) поступают на первый вход второго компаратора 11 и первый вход первого компаратора 5. Поступивший с выхода детектора 4 на первый вход первого компаратора 5 передний фронт импульса шума освобождения (первый импульс из пакета импульсов) сравнивается с опорным напряжением иоп, поступающим с выхода источника опорного напряжения 6.

Эпюры электрического напряжения, поясняющие принцип

Рис. 5.7. Эпюры электрического напряжения, поясняющие принцип

работы устройства

В момент сравнения переднего фронта импульса шума освобождения с опорным напряжением иоп, на выходе первого компаратора 5

происходит положительный перепад выходного напряжения, который перебрасывает триггер 7 по первому входу (рис. 5.7 б). Триггер 7 фиксирует начало формирования временного интервала между первым и третьим импульсами, возникающими при функционировании часового механизма.

При установлении триггера 7 по входу в состояние логической «1» передним фронтом этого перепада одновременно запускаются ждущий мультивибратор 9 (рис. 5.7 г) и генератор 10 пилообразного напряжения (рис. 5.7 ж). Одновременно с запуском блоков 9 и 10 на первом входе первого логического элемента «И» 8 устанавливается уровень логической «1». Импульсы опорной частоты /оп с блока 19 начинают проходить через логический элемент «И» 8 на счетный вход счетчика 18.

Счетчик 18 начинает счет импульсов опорной частоты за время, равное длительности прямоугольного импульса, формирующегося на выходе триггера 7. При запуске ждущего мультивибратора 9 на его выходе формируется прямоугольный импульс длительностью, равной

, = 1н--(АГшкс

ДТМАКС где —— номинальный полупериод колебаний баланса

максимально допустимое отклонение текущего полупериода колебаний баланса от своего номинального значения; Ґ - время, необходимое для выполнения команд, поступающих с выходов блока управления 15 (выходы 2, 3, 4).

Этот импульс определяет длительность нахождения триггера 7 в состоянии логической «1». Сформированный прямоугольный импульс с выхода ждущего мультивибратора 9 поступает на вход первого формирователя импульсов 16. По окончании действия этого импульса (задним фронтом импульса) на выходе первого формирователя 16 формируется короткий отрицательный импульс (рис. 5.7 д). Этот электрический импульс поступает на вторые (сбрасывающие) входы триггера 7, генератора пилообразного напряжения 10, схемы выделения фронтов 12 и счетчика 18 и возвращает эти блоки в исходное состояние, а также поступает на вход разрешения считывания блока 17 и на первый (синхронизирующий) вход блока управления 15.

Запуск генератора пилообразного напряжения 10 происходит одновременно с приходом на первый вход второго компаратора 11 продетек-тированных импульсов с выхода блока 4, при этом начало формирования линейно нарастающего пилообразного напряжения на выходе блока 10 совпадает с приходом на первый вход второго компаратора 11 переднего фронта продетектированного импульса шума освобождения с выхода детектора 4.

Моменты сравнения по амплитуде линейно нарастающего пилообразного напряжения с выхода блока 10 и продетсктированных импульсов хода часов с выхода блока 4 фиксируются вторым компаратором И. При пересечении линейно нарастающим опорным напряжением каждого импульса в пакете, на выходе второго компаратора 11 формируется положительный импульс, передний фронт которого во времени соответствует переднему фронту импульса хода. Число этих положительных импульсов с выхода второго компаратора 11 равно числу импульсов хода, входящих в пакет и поступающих на первый вход второго компаратора 11.

Последним из этих положительных импульсов является импульс, передний фронт которого соответствует переднему фронту третьего импульса. Угол наклона а линейно нарастающего пилообразного напряжения выбирается из условия, при котором временной интервал между 1-м и 3-м импульсами равен среднему значению т^, а значение линейно нарастающего напряжения равно амплитуде первого импульса (импульса шума освобождения), т.е. IIшн нар =и^имп при 1 = хср, следовательно, угол наклона определяется из соотношения:

а = ап^ ^шт-;

где иимп - среднестатистическое значение амплитуды первого импульса; хср - среднее значение временного интервала между 1-м и 3-м импульсами, возникающими при функционировании часового механизма.

С другой стороны, угол наклона линейно нарастающего напряжения определяется параметрами интегратора, входящего в структуру генератора пилообразного напряжения 10, и находится из соотношения:

и

а = агс№ —— ’

ЯС

где ир1 - постоянный потенциал напряжения, поступающий на вход интегратора; ЯС - постоянная времени интегратора.

Таким образом, нужный угол наклона а выставляется путем регулировки величины и и и параметров интегратора Я и С.

Следующие во времени за третьим импульсом остальные импульсы, а также случайные импульсные помехи между пакетами импульсов не приводят к срабатыванию второго компаратора 11. Компаратор 11 не срабатывает, поскольку амплитуда остальных импульсов меньше амплитуды третьего импульса, а их амплитуда не превышает линейно нарастающее опорное напряжение на втором входе второго компаратора 11 в момент их появления, так как порог срабатывания компаратора 11 постоянно (линейно) повышается во времени (рис. 5.7 к). Случайные импульсные помехи между пакетами импульсов из-за высокого порогового напряжения на втором входе второго компаратора 11 также попадают в зону его нечувствительности. Положительные импульсы с выхода второго компаратора 11 поступают на первый вход схемы 12 выделения фронтов, которая выделяет передний фронт каждого положительного импульса, поступившего с выхода второго компаратора 11.

Установка схемы 12 в исходное состояние (подготовка к новому замеру амплитуды колебаний баланса) осуществляется путем подачи короткого отрицательного импульса с выхода первого формирователя 16 импульсов на второй (сбрасывающий) вход схемы 12. Выходы схемы 12 выделения фронтов подключены к входам второго блока 13 формирователей импульсов. На выходах блока 13 в моменты опрокидывания триггеров схемы 12 формируются короткие отрицательные импульсы, сдвинутые по времени относительно друг друга.

Выходы второго блока формирователей импульсов 13 (п выходов) подключены к входам логического элемента «ИЛИ» 14. На выходе логического элемента «ИЛИ» 14 последовательно появляются короткие отрицательные импульсы (рис. 5.7 в), сдвинутые относительно друг друга (число их равно числу положительных импульсов с выхода второго компаратора 11) и соответствующие по времени передним фронтам положительных импульсов. Последним отрицательным импульсом с выхода логического элемента «ИЛИ» 14 является импульс, соответствующий по времени переднему фронту третьего импульса, возникающего при функционировании часового механизма. Последовательность импульсов с выхода логического элемента «ИЛИ» 14 поступает на вход записи первого регистра 20 памяти. С приходом каждого отрицательного импульса на вход записи первого регистра памяти 20 в него записывается информация в двоичном параллельном коде с выхода счетчика 18. Счетчик 18 с приходом первого импульса начинает счет импульсов опорной частоты. В момент прихода каждого импульса на вход записи первого регистра памяти 20 в счетчике 18 будет находиться число в двоичном коде, пропорциональное времени между первым коротким отрицательным импульсом с выхода логического элемента «ИЛИ» 14 (соответствующим по времени появления переднему фронту первого импульса) и каждым последующим импульсом с выхода логического элемента «ИЛИ» 14. Так как последним импульсом с выхода логического элемента «ИЛИ» 14 будет импульс, соответствующий переднему фронту третьего импульса, к моменту прихода его на вход записи первого регистра памяти 20 на счетчик 18 пройдет число импульсов равное К = 1опХ пропорциональное временному интервалу между первым и третьим импульсами, это число К, представленное в двоичном параллельном коде и присутствующее на входе первого регистра памяти 20, окончательно переписывается последним импульсом с выхода логического элемента «ИЛИ» 14 в блок 20 (рис. 5.7 и).

Блок 18 имеет один шинный выход (показанный на рис. 5.6 в виде широких стрелок). После записи в счетчик 18 числа К он продолжает счет импульсов опорной частоты до момента появления отрицательного импульса на втором сбрасывающем входе счетчика 18 (рис. 5.7 е) и обнуляется. С выхода блока 20 число К, пропорциональное т, поступает на вход цифрового компаратора 21. В цифровом компараторе 21 происходит сравнение полученного значения К в двоичном параллельном коде со значениями (уставками), представленными также в двоичном параллельном коде Кмин дОП и К макс ДОП? Так как между значениями

т (К) и Ф существует однозначная зависимость, то значение уставок определяется исходя из минимально возможного и максимально возможного значений амплитуд колебаний баланса для данного типа часов, т.е. Фмин ДОП и Фмакс ДОП ? Таким образом, число К с выхода блока 20

сравнивается в цифровом компараторе с числом Кмин доп

и Кмакс ДОП’ и если выполняется условие КМин доп

макс ДОП» т0 числ0 К в двоичном параллельном коде проходит на

выход цифрового компаратора 21, если условие не выполняется, то на шинном выходе блока устанавливаются уровни напряжения, соответствующие уровню логического «0».

Цифровой компаратор 21 выполняет функции устройства, подтверждающего факт нахождения измеряемого параметра Ф = /(К) в заданных пределах, повышая достоверность того, что число К принадлежит к области изменений значений амплитуды колебаний баланса.

Число К в /7-разрядном двоичном параллельном коде с выхода блока 21 поступает на адресный вход блока программируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ) 17. Ячейки блока ППЗУ 17 предварительно программируются. В ячейки блока ППЗУ 17 заносятся значе-

7ГТ*

ния 2 sin—-, соответствующие определенным значениям, однозначно то

связанным со значением числа К. При установке числа К на адресный вход блока 17 и поступлении отрицательного импульса с выхода первого формирователя импульсов 16 на вход записи блока 17 на его выходе

7ГС-

появляется значение 2 sin —- в двоичном параллельном коде.

тО

Полученное значение 2ьт—- поступает на первый вход второго

гО

вычислительного блока 22, на другой вход которого поступает значение угла подъема баланса с выхода реверсивного счетчика 31. Установка значения на выходе реверсивного счетчика 31 производится путем подачи импульса напряжения (рис. 5.7 к) со второго выхода блока управления 15 через второй логический элемент «И» 25 на С-вход ре-

версивного счетчика 31. Этот импульс напряжения формируется на втором выходе блока управления 15 с приходом короткого отрицательного импульса с выхода первого формирователя импульсов 16 на первый вход блока управления 15. Значение А,,- = А./у является первоначальным значением угла подъема баланса, которое поступает с выхода первого блока данных 30 через открытый первый цифровой коммутатор 29 на Б-вход реверсивного счетчика 31. В первый блок ввода данных 30 заносится значение номинального угла подъема баланса в двоичном коде. В зависимости от различного типа часов в блок 30 вводится значение и, устанавливаемое в процессе регулировки часов и предусмотренное техническими условиями.

После установки значения в двоичном коде на втором входе второго вычислительного блока 22 с третьего выхода блока управления 15 поступает импульс напряжения (рис. 5.7 л) на управляющий вход блока 22. В блоке 22 производится операция деления значения и на всличи-7ГТ-

ну 2зт—-, т.е. вычисляется первое значение амплитуды колебаний ба-тО

ланса Ф] за первый полупериод колебаний баланса. По окончании операции деления полученное значение Ф переписывается из блока 22 в третий регистр 23 памяти по приходу на его вход записи импульса напряжения с четвертого выхода блока управления 15 (рис. 5.7 м). Таким образом, в третий регистр памяти 23 заносится первое измеренное значение амплитуды колебаний баланса за первый полупериод колебаний баланса часов. За следующий полупериод колебаний баланса вновь измеряется значение амплитуды колебаний баланса часов, установленных на датчик Д. Измерение производится по тому же алгоритму, что и для

первого полупериода колебаний баланса. Полученное значение амплитуды колебаний баланса за второй полупериод также заносится в третий

Т

регистр 23 памяти. За время I = т —, определяемое счетчиком 18 и бло-

ком управления 15, в третьем регистре 23 памяти будет находиться т значений амплитуд колебаний баланса. По истечении этого времени на пятом выходе блока управления 15 появляется импульс напряжения, который поступает на управляющий вход третьего вычислительного блока 24. По приходу этого импульса третий вычислительный блок 24 производит операцию усреднения значений Ф,, записанных в третий регистр памяти 23. На выходе блока 24 появляется усредненное значение ампли-

Третий вычислительный блок 24 аналогичен второму вычислительному блоку 22.

Полученное среднее значение (в двоичном коде) амплитуды колебаний баланса для первых часов с первого выхода блока 24 поступает на второй вход блока сравнения 25. На первый вход этого блока поступает более точное значение измеренной амплитуды колебаний баланса для этих же часов. Таким образом, в блоке сравнения 25 производится сравнение двух значений амплитуд для одних и тех же часов, но измеренных различными способами - прямым и косвенным.

Блок 25 сравнения имеет два входа, три выхода и построен по стандартной схеме. Первый выход блока 25 сравнения подключен ко второму входу блока управления 15, второму входу второй логического элемента «И» 26 и первому входу второго регистра памяти 27, а второй и третий выходы блока 25 подключены соответственно к второму и третьему управляющим входам второго цифрового коммутатора 33. Если значение Фср Ф Фц (где Фср - усредненное значение амплитуды

Т

баланса за время / = т —, определенное косвенным методом; Фц - зна- чение амплитуды колебания баланса, измеренное прямым методом), на втором или третьем выходе блока 25 появляется положительный импульс напряжения. При условии Фср - Фц > 0, импульс напряжения появляется на втором выходе блока 25, при условии Фср - Фц < 0 импульс напряжения появляется на третьем выходе блока 25, при Фср Ф Фц на

первом выходе блока сравнения 25 устанавливается потенциал напряжения, равный уровню логического «О». При появлении импульса напряжения на втором выходе блока сравнения 25 открывается второй цифровой коммутатор 33 и появившийся одиночный импульс на шестом выходе блока 15 проходит через него на вход «-1» реверсивного счетчика 31 и уменьшает содержимое счетчика 31 на единицу младшего разряда. Все единицы младшего разряда двоичного числа Xц, содержащегося в счетчике 31, принимается равным АХ, т.е. происходит установка на выходе реверсивного счетчика 31 значения угла подъема баланса, равного Хн - АХ.

При появлении импульса напряжения на третьем выходе блока сравнения 25 также открывается второй цифровой коммутатор 33 и одиночный импульс, появляющийся на шестом выходе блока 15, проходит через открытый второй коммутатор 33 на вход «+1» реверсивного счетчика 31 и увеличивает содержимое счетчика 31 на единицу младшего разряда. Таким образом, в случае неравенства Фср ФФц на выходе реверсивного счетчика 31 устанавливается значение Хц - АХ либо +А1 в зависимости от знака разности Фср -Фц . После установки нового значения угла подъема баланса внутри блока управления 15 происходит оп-

Т

ределение временного интервала 1 = т — . При этом начинается новый цикл измерений значений амплитуд колебаний баланса за каждый сле-

Т

дующий полупериод колебаний в течение времени і — т — для часов, установленных на первый датчик Д. Во время второго цикла измерений для часов, установленных на первый датчик Д, во втором вычислительном блоке 22 происходит деление значений Хц-АХ или

Хн + Д^ на величину 2зіп—- и полученные значения Ф, за каждый по-

То

лупериод колебаний баланса переписываются в третий регистр памяти 23. Запись полученных значений Ф, в блок 23 производится путем подачи импульса напряжения с четвертого выхода блока управления 15 на вход записи третьего регистра 23 памяти. При установке значений угла подъема баланса на выходе реверсивного счетчика 31, равных Хи -АХ

либо Хн + Д^, импульс напряжения с второго выхода блока управления 15 не проходит через логический элемент «И» 26 на С-вход реверсивного счетчика 31 и не устанавливает первоначальное значение Хн, так как

на втором входе второго логического элемента «И» 26 присутствует уровень логического «О», поступающий с первого выхода блока 25 сравнения (при Фср Ф Фп на первом выходе блока сравнения 25 устанавливается уровень логического «О»), Второй цикл измерений Ф, продолжается до тех пор, пока подсчитывается число импульсов, поступивших на первый вход блока управления 15, определяющего временной интервал Т

{ = т — . С этого момента на пятом выходе блока управления 15 появля-2

ется импульс напряжения, который поступает на управляющий вход блока 24 и производит операцию усреднения Ф, . Полученное среднее значение Фср во втором цикле измерения поступает на второй вход блока сравнения 25 и вновь производится операция сравнения Фср с Фц. Если во втором цикле измерения значение ФсрФФп, то аналогично

первому циклу на вход «-1» или «+1» реверсивного счетчика 31 поступает одиночный импульс с шестого выхода блока управления 15 (выбор входа «-1» или «+1» определяется знаком разности Фср ~Фп)’ и на выходе реверсивного счетчика устанавливается значение угла подъема баланса, равное Хн — 2ДА. или Хн +2ДХ и т.д. Циклы измерений повторяются до тех пор, пока не будет выполнено условие Фср]7 и на первом выходе блока сравнения 25 нс появится потенциал напряжения, равный уровню логической «1». Перепад этого напряжения поступает на второй вход второго логического элемента «И» 26 и на вход записи второго регистра памяти 27. При поступлении этого перепада напряжения на второй вход блока управления 15 на первом выходе блока 15 появляется импульс, который, воздействуя на управляющий вход аналогового коммутатора 2, подключает к усилителю 3 второй датчик Д2 со вторыми часами и одновременно поступает на вход второго блока ввода данных 32. При поступлении этого импульса на вход блока 32 на его выходе устанавливается код числа, равный значению амплитуды колебаний баланса вторых часов, измеренного косвенным методом. При поступлении импульсов на вход счетчика блока 32 на выходе счетчика изменяется цифровой код, и в соответствии с этим будет изменяться адрес ячеек ППЗУ, из которых производится выборка значений амплитуд колебаний баланса. Перепад напряжения с выхода блока сравнения 25 (при Фср =Ф[і) поступает также на второй вход логического элемента «И»

26, открывая его для прохождения импульса напряжения со второго выхода блока управления 15 на С-вход реверсивного счетчика 31 и установки первоначального значения Хи. Этот же перепад напряжения поступает на вход записи второго регистра памяти 27, переписывая значение X, (при котором ФсрП), с выхода реверсивного счетчика 31 во второй регистр памяти 27. Выход реверсивного счетчика 31 подключен к первому входу второго регистра памяти 27, второй регистр памяти 27 аналогичен первому регистру памяти 20. Перепад напряжения также поступает на блок управления 15, определяя начало измерения амплитуды колебаний баланса вторых часов, установленных на датчик Д2.

Таким образом, переход для измерения амплитуды колебаний баланса вторых часов в устройстве (в режиме адаптации) происходит автоматически. Далее производится измерение амплитуды колебаний баланса для вторых часов за каждый полупериод колебаний баланса в течение

Т

времени / = с целью получения усредненного значения ФСр. Алгоритм измерений амплитуды колебаний баланса для вторых часов аналогичен алгоритму измерения для первых. Полученное значение Фср для вторых часов сравнивается с величиной Фп. На выходе реверсивного счетчика 31 при определении Ф1 установлено первоначальное значение Хи. В том случае, если Фср Ф Фп, на выходе реверсивного счетчика устанавливается значение Хи - АХ либо Хи +ДА,; если и при этом значении угла подъема баланса условие Фср = Фп не выполняется, то устанавливается значение Х^ -2 АХ или Х^ +2АХ и т.д. до тех пор, пока не будет соблюдено условие Фср = Фп. При выполнении условия

Фср = Фп на первом выходе блока сравнения 25 возникает перепад напряжения, который поступает на второй вход блока управления 15, на второй вход логического элемента «И» 26 и на вход записи второго регистра памяти 27. На первом выходе блока 15 появляется импульс, который, воздействуя на управляющий вход аналогового коммутатора 2, подключает третий датчик к усилителю 3, а также производит выборку из второго блока ввода данных 32 значения амплитуды колебаний баланса для третьих часов. Перепад напряжения на первом выходе блока 25 также разрешает прохождение импульса напряжения со второго выхода блока 15 через второй логический элемент «И» 26 на С-вход реверсивного счетчика (устанавливая первоначальное значение Хн) и, воздействуя на вход записи второго регистра памяти 27, записывает в него значение X с выхода реверсивного счетчика 31, при котором Фср -Фц- После этого начинается измерение Ф; и получение Фср для

третьих часов и т.д. Полученное значение Х} (при Фср =Фи) записывается во второй регистр памяти 27. Далее аналогично описанному процессу выше идет процесс измерения всех п часов из партии N и определение для каждых часов своего значения А.,-. Циклы опроса датчиков Д,Д2,Дз,—,ДГ1 продолжаются до тех пор, пока в блоке 18 не будет подсчитано число импульсов, равное числу датчиков. Перепад напряжения, возникающий на выходе этого счетчика в момент подсчета счетчиком импульсов (равных количеству датчиков), поступает на первый вход блока управления 15. При поступлении этого импульса на первый вход блока управления 15, на седьмом выходе блока управления 15 формируется импульс, который поступает на управляющий вход первого вычислительного блока 28 и на управляющий вход первого цифрового коммутатора 29. При воздействии этого импульса на управляющий вход блока 28 происходит усреднение значений X, поступающих с выхода второго регистра памяти 27 на первый вход первого вычислительного блока 26. Одновременно с этим импульс с седьмого выхода блока 15, воздействуя на управляющий вход блока 29, разрешает прохождение

1 п

полученного значения — V X/ в двоичном коде с выхода первого вычис-

ПЫ

лительного блока 28 через блок 29 на О-вход реверсивного счетчика 31; производится запись скорректированного угла подъема баланса в реверсивный счетчик 31 по приходу импульса напряжения с второго выхода блока управления 15 через второй логический элемент «И» 26 на С-вход реверсивного счетчика 31. Импульс напряжения, производящий запись 1 п

— 'УХ, = Хср в реверсивный счетчик 31, появляется на втором выходе

п ,=1

блока управления^. После установки на выходе реверсивного счетчика 31 скорректированного угла подъема баланса Хср в блоке управления 15

фиксируется этот момент и начинает светиться индикатор окончания режима адаптации в блоке 15.

Таким образом, устройство корректирует значение угла подъема баланса, используемое при определении значений амплитуд колебаний баланса измеряемых часов.

По окончании режима адаптации часы, используемые для корректировки Xн, снимаются с датчиков, на которые устанавливаются часы, амплитуда которых должна быть измерена. С этого момента начинается режим непосредственного измерения амплитуды колебаний баланса всей партии N. На первом выходе блока управления 15 формируется импульс, который, воздействуя на управляющий вход аналогового коммутатора, подключает первый датчик Д с контролируемыми часами к усилителю 3 и начинается процесс измерения амплитуды колебаний баланса для первых часов. Этот процесс протекает аналогично процессу в режиме адаптации, однако значение угла подъема баланса Хср, устанавливаемое на второй вычислительный блок 22, остается постоянным на время всего цикла измерения. Это достигается тем, что в режиме измерения в блоке управления 15 блокируется второй, шестой и седьмой

. ЯТ;

выходы. Полученное значение 2зш—- в блоке 17 для первых часов по-

тО

ступает на второй вычислительный блок 22. По приходу импульса напряжения с третьего выхода блока 15 на управляющий вход второго вычислительного блока 22 производится определение значения амплитуды колебаний баланса за первый полупериод колебаний баланса по следующей зависимости:

2віп

ят

То

Полученное значение переписывается в третий регистр памяти 23 по приходу на его вход записи импульса напряжения с четвертого выхода блока 15. После того, как в третьем регистре памяти 23 накапливает-

Т

ся т значений амплитуд колебаний баланса за время ? = т—, опреде- ляемое блоком управления 15, полученные значения усредняются

в блоке 24 по приходу импульса напряжения с пятого выхода блока 15 на его управляющий вход.

Таким образом, на выходе блока 24 получается среднее значение амплитуды колебаний баланса Фср в двоичном коде, на выходе блока 23

получаются значения Ф, в двоичном коде, измеренные за каждый полу-период колебаний баланса. Значения амплитуд Ф, и Фср в цифровой

форме могут выводиться на экран дисплея или цифрового матричного индикатора.

Процесс измерения амплитуды колебаний баланса остальных часов из партии N аналогичен процессу измерения амплитуды колебаний баланса первых часов.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >