способ экономии энергетических ресурсов, устройство коррекции показаний приборов индикации времени по внешним сигналам от службы точного времени и частоты и часы с автоматической коррекцией показаний по сигналам точного времени

Формула изобретения

1. Способ экономии энергетических ресурсов, включающий совмещение периодов производственной и иной деятельности биологических и технических объектов со светлым временем суток посредством формирования и передачи потребителям данного региона сигналов точного времени, отличных от поясного времени на величину упреждения, и уменьшение этого упреждения до его нулевого значения, отличающийся тем, что упреждение поясного времени обеспечивается при формировании сигналов точного времени путем постепенного увеличения этого упреждения до достижения для данного временного пояса максимального значения упреждения в течение части года с нарастающей продолжительностью светового дня, после чего уменьшение этого упреждения до его нулевого значения осуществляют аналогично постепенно в течение остальной части года.

2. Устройство коррекции показаний приборов индикации времени по внешним сигналам от службы точного времени и частоты, содержащее последовательно соединенные источник эталонной частоты, формирователь эталонных интервалов и сигналов точного времени и средства для трансляции сигналов точного времени к потребителям, а также расположенные у потребителей приемники сигналов точного времени, отличающееся тем, что формирователь эталонных интервалов и сигналов точного времени выполнен с возможностью формирования переменных эталонных интервалов времени уменьшенных или увеличенных на заданную величину.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что расположенные у потребителей приемники сигналов точного времени выполнены с возможностью взаимодействия с приборами индикации времени.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что суммарная величина всех уменьшений эталонных интервалов времени совпадает в пределах года с суммарной величиной всех увеличений эталонных интервалов времени.

5. Часы с автоматической коррекцией показаний по сигналам точного времени, содержащие формирователь шкалы времени и приемник внешних сигналов, снабженный селектором сигналов точного времени, выход которого соединен с входом коррекции формирователя шкалы времени, отличающиеся тем, что формирователь шкалы времени снабжен программируемым каналом выдачи акустического сигнала, приемник внешних сигналов выполнен с акустической приемно-передающей антенной, через развязывающее устройство связанной с входом приемника внешних сигналов и выходом программируемого канала выдачи акустического сигнала.

6. Часы по п.5, отличающиеся тем, что развязывающее устройство содержит коммутатор, управляющий вход которого через детектор связан с выходом программируемого канала выдачи акустического сигнала.

7. Часы по п.5 или 6, отличающиеся тем, что селектор сигналов точного времени содержит последовательно соединенные первый селектор длительности сигнала, многоотводную линию задержки и логический элемент И, а также второй селектор длительности сигнала, включенный между входом первого селектора сигналов и одним из входов логического элемента И.

Описание изобретения к патенту

Изобретение затрагивает различные области техники и сферы человеческой жизнедеятельности, в частности, его можно отнести к энергетике всех разновидностей тепловой, электрической и т.п. а также к часовой промышленности.

Согласно книге В.П. Кораблева "Экономия электроэнергии в быту" (Энергоатомиздат, М. 1987) экономия энергетических ресурсов, в частности, энергетической энергии, воды и газа основана на сокращении времени пользования этими ресурсами, использовании более экономичных и с более высокими КПД энергопотребителей (ламп освещения, плит для приготовления пищи, холодильников, другой бытовой электро- и радиоаппаратуры). Однако в коммунально-бытовом хозяйстве расходуется более 20% всей производимой электроэнергии, причем 20% указанной части расходуется бесхозяйственно, впустую вследствие небережливости.

Наиболее близким к заявленному избретению является способ экономии энергетических ресурсов, известный из Патента США N4953149, кл.G 04 B 19/00, 1990г.

Этот способ заключается в максимальном совмещении периодов производственной и иной жизнедеятельности человека, включая и бодрствование, со светлым временем суток посредством приборов времени (всевозможных часов), обеспечивающих в течение части года, содержащей световой день с максимальной длительностью, показания, упреждающие поясное время на принятую для конкретного временного пояса (и страны) величину.

Его реализация заключается в переводе стрелок часов вперед на весь летний период. Вперед все страны часы переводят одновременно, а назад случается, и в разное (см. газету "За рубежом", N16(1553), 1990г. с.19).

Перевод на летнее время осуществляется, как правило, в марте месяце.

Из весьма существенных недостатков данного способа экономии энергетических ресурсов следует отметить два. Во-первых, скачкообразный переход с одного времени на другое, т.е. с одного режима сна и бодрствования на другой, что трудно переносится человеком, особенно детьми, пожилыми и больными людьми.

Во-вторых, несвоевременность, несинхронность перехода на новое время отдельными лицами, предприятиями (в силу забывчивости, рассеянности и т.п.) может сопровождаться значительными негативными последствиями; например, в виде опозданий к началу намеченного события (приходу-отходу поезда, прилету-вылету самолета, началу спектакля, кино), в виде несвоевременного начала опасных для окружающих работ, например, буровзрывных и т.п.

Технической задачей изобретения в части способа является снижение проявлений вышеотмеченных недостатков известного способа.

Технический результат достигается тем, что в способе экономии энергетических ресурсов, включающем совмещение периодов производственной и иной деятельности биологических и технических объектов со светлым временем суток посредством формирования и передачи потребителям данного региона сигналов точного времени, отличных от поясного времени на величину упреждения, и уменьшение этого упреждения до его нулевого значения, упреждение поясного времени обеспечивается при формировании сигналов точного времени путем постепенного увеличения этого упреждения до достижения данного временного пояса максимального значения упреждения в течение части года с нарастающей продолжительностью светового дня, после чего уменьшение этого упреждения до его нулевого значения осуществляют аналогично постепенно в течение остальной части года.

Наиболее близким к устройству коррекции показаний приборов индикации времени по внешним сигналам от службы точного времени является устройство - техническая реализация Государственной службы времени и частоты СССР (см. Ф. В. Кушнир "Электрорадиоизмерения", Л. Энергоатомиздат, 1983, с.201, 215), передающая сигналы точного времени и эталонных частот через сеть своих радиостанций. В городах, где имеются метрологические научные учреждения, сигналы образцовых частот 1 и 10 кГц транслируют по телефонным каналам. Кроме того, почасовые сигналы точного времени в виде точки из шести звуковых сигналов (импульсов) передаются по радиотрансляционной сети, приемники которой, как правило, имеются в каждой квартире, в большинстве производственных помещений.

Из сказанного следует, что техническая реализация упомянутой службы, включая и элементы, принимающие ее информацию и расположенные у потребителя, содержит последовательно связанные источник эталонной частоты, формирователь эталонных интервалов и сигналов точного времени, средства для трансляции сигналов точного времени к потребителям, а также расположенные у потребителей приемники этих сигналов, взаимодействующие тем или иным образом (не исключая и через посредство человека) с приборами индикации времени.

Данному решению присущ тот недостаток, что переход с летнего времени на зимнее и наоборот происходит два раза в год и, что главное, путем скачкообразного (на 1 ч) разового изменения времени, что порождает трудно переносимые, особенно детьми, пожилыми и больными людьми периоды адаптации.

Кроме того, высокая вероятность несвоевременного (главным образом запоздалого) перехода на измененное время, что чревато непредсказуемыми последствиями.

Снижение проявлений отмеченных недостатков и является технической задачей устройства коррекции показаний приборов индикации времени по внешним сигналам точного времени и частоты.

Технический результат достигается тем, что в устройстве коррекции показаний приборов индикации времени по внешним сигналам точного времени и частоты, включающем последовательно соединенные источник эталонной частоты, формирователь эталонных интервалов и сигналов точного времени и средства трансляции сигналов точного времени к потребителям, а также расположенные у потребителей приемники сигналов точного времени, взаимодействующие с приборами индикации времени, например, часами (в том числе и через посредство человека), формирователь эталонных интервалов и сигналов точного времени выполнен с возможностью формирования эталонных промежутков времени, укороченными и удлиненными на заданную (как правило, одинаковую) величину.

Величина отклонения предопределяется величиной максимального смещения летнего времени относительно зимнего, а также интервалом, на котором обеспечивается плавный переход на новое время.

Технический результат достигается также тем, что суммарная величина всех уменьшений эталонных интервалов времени совпадает в пределах года с суммарной величиной всех увеличений эталонных интервалов времени.

Наиболее близким к часам с автоматической коррекцией показаний по сигналам точного времени является устройство, известное из авт. св. СССР N1582177, кл. G 04 G 3/00, 1986г. содержащее формирователь шкалы времени и приемник внешних сигналов, снабженный селектором сигналов точного времени, выход которого соединен со входом коррекции формирователя шкалы времени.

Недостатками устройства являются большие размеры приемопередающей антенны приемника внешних сигналов.

Технической задачей изобретения в части этого устройства является уменьшение размеров антенны до приемлемых.

Технический результат достигается тем, что в часах с автоматической коррекцией показаний по сигналам точного времени, содержащем формирователь шкалы времени и приемник внешних сигналов, снабженный селектором сигналов точного времени, выход которого соединен со входом коррекции формирователя шкалы времени, формирователь шкалы времени снабжен программируемым каналом выдачи акустического сигнала, приемник внешних сигналов выполнен с акустической приемопередающей антенной, через развязывающее устройство связанной со входом приемника внешних сигналов и выходом программируемого канала выдачи акустического сигнала.

Технический результат достигается также тем, что селектор сигналов точного времени содержит последовательно соединенные первый селектор длительности сигнала, многоотводную линию задержки и логический элемент И, а также второй селектор длительности сигнала, включенный между входом первого селектора сигналов и одним из входов логического элемента И.

Данные часы в качестве сигналов точного времени используют звуковые сигналы точного времени, передаваемые по сети радиотрансляции по истечении каждого часа. При этом с учетом широкой распространенности радиотрансляции небезосновательно предполагается, что, хотя бы раз в неделю (а лучше в сутки), часы обязательно, как правило, случайно попадают в зону действия (уверенного приема) упомянутых звуковых сигналов точного времени и произойдет автоматическая корректировка их показаний.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства коррекции показаний приборов индикации времени по внешним сигналам от службы точного времени; на фиг.2 структурная схема часов с автоматической коррекцией показаний по сигналам точного времени; на фиг.3 структурная схема селектора сигналов точного времени.

Устройство (фиг.1) содержит последовательно соединенные источник 1 эталонной частоты, формирователь 2 эталонных интервалов и сигналов точного времени с удобной для основной массы пользователей длительностью, средства для трансляции сигналов точного времени к потребителям -передатчик радиотрансляционной сети 3 и абонентские приемники 4, излучающие передаваемое сообщение в пределах диаграммы направленности (ДН), т.е. зоны, обозначенной линиями 5.

Для обеспечения автоматической коррекции часы 6 в момент передачи сигналов точного времени с требуемой периодичностью должны попадать в пределы ДН 5, при этом удаленность часов не должна превышать как предельно допустимую предопределяемую как громкостью трансляции, так и чувствительностью расположенного в часах приемника сигналов точного времени.

В представленном варианте формирователь 2 содержит два с объединенными входами счетчика формирователя 7 и 8, соответственно, укороченных (используются в период с возрастающей продолжительностью светового дня) и удлиненных эталонных промежутков. Эти счетчики-формирователи 7, 8 через управляемый коммутатор 9 нагружены на формирователь (шифратор) звукового сигнала 10 точного времени. Для обеспечения полностью автоматической работы данного устройства управляющий вход 11 коммутатора 9 подключен к выходу счетчика-регистратора 12 полугодовых интервалов времени.

Часы 6 с автоматической коррекцией показаний по сигналам точного времени, согласно фиг. 2, содержат собственно часы 13 с формирователем шкалы времени (не показан), имеющие вход коррекции показаний 14, к которому подключены контакты кнопки 15 ручной коррекции показаний.

Кроме того, формирователь шкалы времени снабжен программируемым каналом выдачи акустического сигнала (не показан) c выходом 16. Ко входу коррекции 14 выходом подключен селектор сигналов точного времени 18, которым снабжен приемник внешних сигналов 17, выполненный с акустической приемопередающей антенной 19, через развязывающее устройство связанной со входом приемника внешних сигналов 17 и выходом 16 программируемого канала выдачи акустического сигнала. Развязывающее устройство содержит коммутатор 20, управляющий вход которого через детектор 21 связан с выходом 16.

Согласно фиг. 3, селектор 14 передаваемых в настоящее время почасовых сигналов точного времени в виде, например, пачки из шести равномерно следующих друг за другом импульсов имеет многовходовый логический элемент И 22, первый и второй селекторы длительности сигнала 23, 24.

Селектор длительности сигнала 23 настроен на выделение пяти первых импульсов одинаковой длительности, а селектор длительности сигнала 24 - шестого, более длительного импульса. Выход селектора 23 нагружен на вход многоотводной линии задержки 25, пять отдельных отводов которой, обеспечивающие задержку первых пяти импульсов до совмещения их задних фронтов с задним фронтом (окончанием) шестого более длительного заключительного импульса, соединены с пятью раздельными входами логического элемента И 22, шестой вход которой подключен к выходу селектора 24.

Работа представленных устройств происходит следующим образом.

Все три счетчика-формирователя 7,8,12 осуществляют счет периодов сигнала эталонной частоты, поступающих с источника 1.

Счетчик 12 меняет состояние своего выхода лишь по истечении полугода (182 либо 183 суток)и поэтому в течение полугода с возрастающей длительностью светового дня разрешает прохождение через коммутатор 9 командных сигналов лишь со счетчика-формирователя 7 (об эталонных промежутках укороченной длительности), а в течение второй половины года со счетчика-формирователя 8 (об эталонных промежутках увеличенной длительности).

Если речь идет о почасовых сигналах точного времени, то для создания (постепенного накопления) часового набега, упреждения к моменту наступления светового дня с максимальной продолжительностью требуемое укорочение (а затем на полгода и удлинение) обычного часа составит всего порядка 0,8 с. При посуточных сигналах точного времени, либо посуточной корректировке часов величина отклонения составит порядка 19,6 с.

Итак, формирователь-шифратор 10 выдал закодированный, с уточненной периодичностью, например, почасовой сигнал точного времени. Передатчик 3 передает эти сигналы к потребителям, громкоговорители 4 которых осуществляют преобразования их в звуковые и излучение в зону действия 5, куда по истечении какого-то времени обязательно (умышленно либо случайно) попадают представленные на фиг. 2 часы 6, способные принимать эти сигналы.

Акустический сигнал точного времени возбуждает на обкладках пьезоэлемента (приемно-передающей антенны) 19 электрический сигнал звуковой частоты, который через коммутатор 20 поступает на селектор сигналов точного времени 18. В случае соответствия параметрам сигнала точного времени селектор 18 дает (параллельно кнопке 15) команду на автоматическое обнаружение (сброс) всех секунд.

С учетом того, что при числе сбрасываемых секунд до 30 показания минут не меняются и что величина корректировки продолжительности суток по прежнему способу экономии энергоресурсов не превышает указанных 30 с, периодичность корректировки, т. е. попадания часов 6 в зону 5 не должна превышать 1.1,5 суток. В противном случае необходима обычная, предусмотренная инструкцией на часы-прототип ручная корректировка индицируемых минут.

Если в часах, к примеру, "заведен" будильник, то появившийся на выходе 16 сигнал звуковой частоты дает (после выпрямления детектором 21) команду коммутатору 20 (по управляемому выходу) на отключение приемнопередающей антенны 19 от селектора 18, подключение ее к выходу 16 для излучения во внешнее пространство звукового сигнала будильника. По окончании этого сигнала приемник 17 автоматически возвращается на улавливание сигналов точного времени.

Коммутатор 20 может управляться и со счетчиков (индикаторов) текущего времени.

Данные часы могут иметь схему определения величины и знака отклонения показаний, выходом связанную с исполнительным элементом, коррктирующим скорость хода часов (обычная система автоматического регулирования).

Выделение селектором 18 почасовых сигналов точного времени происходит следующим образом. Селекторы длительности сигнала 23 и 24 пропускают на свой выход короткие импульсы, соответствующие задним фронтам только тех импульсов, что имеют строго заданную селектируемую длительность. Благодаря подбору соответствующих задержек в ЛЗ 25, короткие импульсы, совпадающие с задними фронтами всех шести импульсов сигнала точного времени, приходят по всем шести входам элемента И 22 одновременно и потому меняют уровень сигнала на выходе этого элемента, что является командой для корректировки часов.

Выход селектора 18 ко входу 14 может быть подключен не непосредственно, а через требуемый согласующий по форме и/либо уровню команды каскад.

В принципе, команда дешифратора может быть привязана и к переднему фронту (началу) шестого звукового сигнала точного времени.

Изобретение позволяет практически полностью исключить периоды адаптации при переходах на измененное время (с летнего на зимнее и наоборот), значительно снижается вероятность возникновения негативных последствий от несинхронного, несвоевременного (по причине забывчивости, рассеянности т.п.) перехода на измененное время как отдельными гражданами, так и целыми предприятиями, учреждениями, а также в увеличении точности показаний часов и удобств пользования часами (за счет обеспечения автоматической корректировки часов) при каждом их попадании в зону действия звуковых сигналов точного времени, передаваемых по сети проводного вещания.

Это связано с тем, что, исходя из принятого в настоящее время в России при переходе с одного времени на другое однократного скачкообразного изменения времени на 1 ч, по предлагаемому способу продолжительность суток изменяется примерно на 19,6 с, а часа на 0,8 с. Это означает, что в период года с нарастающей продолжительностью светового дня (с двадцатых чисел декабря по двадцатые числа июня месяца) сутки укорочены на 19,6 с, а в оставшуюся часть года наоборот удлинены на такую же величину, и в целом продолжительность года (по часам) не меняется. Зато периоды сна и бодрствования человека, а следовательно, и производственной деятельности день ото дня смещаются лишь на указанные малозаметные для организма 19,6 с и максимально совмещаются со светлым временем суток на протяжении всего года, причем без всяких резких, вредных для человека временных скачков.

Переход на новое время по предложенному способу осуществляется как по известному, два раза в год, но только не весной и осенью, а желательно в около двадцатых числах декабря и июня месяца. И заключается он при наличии вышеупомянутых скорректированных сигналов точного времени в подрегулировке скорости хода часов, ничем не отличающейся от общепринятой, производимой вне зависимости от предложенного способа, например, для компенсации влияния на скорость хода температурных изменений.