Часы с цифровой индикацией и имитацией небосвода с солнцем на диодах
CLOCK WITH DIGITAL INDICATION AND IMITATION OF FIRMAMENT WITH SUN ON DIODES

Изобретение относится к приборам времени с цифровой индикацией текущего времени, календаря и другой дополнительной хронометрической информации.
Известны механические наручные часы марки Martin Braun, модель EOS 42 B, производимые в Швейцарии. Эти часы имеют часовую и минутную стрелки, показывающие текущее время на 12 часовом циферблате, в окошечке циферблата индицируются дата дня. Особенностью этих часов является то, что они индицируют с помощью двух стрелок восход и закат солнца. С левой стороны циферблата стрелкой индицируется восход солнца цифрами от 5 до 8 (часов), а с правой стороны другой стрелкой показывается закат солнца цифрами от 17 до 20 (часов). Показания восхода и заката солнца истинны только при определённых координатах на местности (зависит от широты и долготы пункта местности). Куда бы ни поставлялись часы - для каждого места будут предназначены свои диски с запрограммированными координатами.
К недостаткам таких часов следует отнести отсутствие на циферблате  информации о положении солнца на небосводе от восхода до его заката.
Известны глобус-часы, (Патент Российской Федерации № 2278407, МПК G04B19/22, G09B27/08, опубл. 20.06.2005), с индикацией международного и поясного времени, положения дня, ночи, сумерек и Солнца, содержащие глобус и часовой механизм, прозрачную сферическую оболочку с полуосью и шестернёй.
К недостаткам конструкции глобус-часов следует отнести их низкую разрешающую способность по отношению к конкретной точке на глобусе, например, город Пензу с большой погрешностью можно отметить на глобусе, а отсюда и большая погрешность определения времени восхода, заката Солнца и другой хронометрической информации, кроме того, информация  положения Солнца над горизонтом в этом изобретении отсутствует.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению относится хронометр для определения времени восхода и заката Солнца (Патент Российской Федерации № 2225632, МПК G04B19/26, G04B19/22, опубл. 10.03.2004), кроме того положение Солнца в конкретном месте в текущее время определенного месяца при помощи часовой стрелки, которая оборачивается один раз за 24 ч, и неподвижной или вращающейся пластины для указания времени восхода и захода Солнца по хронометру.
Недостатком известного устройства является невозможность определить высоту Солнца над горизонтом в течение светового дня. Кроме того, восход и закат Солнца определяется по этим часам с большой погрешностью, и нет реальной картины положения Солнца на небосводе.
Перечисленные недостатки не позволяют иметь приближающуюся к реальной  картину положения Солнца на небосводе, характеризующиеся низкой точностью показаний восхода и заката Солнца.
Задачей создания изобретения является приближение к реальной отображение положения Солнца на небосводе в течение светового дня и применение цифровой индикации отображения восхода и заката Солнца в часах с цифровой индикацией календарных данных.
Решение поставленной задачи достигается тем, что часы с цифровой индикацией, состоящие  из хранителя времени, устройства управления, цифровой индикации значений года, месяца, числа месяца, значений времени с двадцати четырёх часовой шкалой и резервного источника питания, подключенного к хранителю времени, соединённого с устройством управления, который соединён с цифровыми индикаторами календарных данных и значений текущего времени,  согласно предлагаемому изобретению лицевая панель в часах разделена на верхнюю и нижнюю части, в нижней части располагаются цифровые индикаторы календарных данных, значений текущего времени и добавлены цифровые индикаторы значений времени восхода и заката Солнца. В верхней части лицевой панели располагается орбита Солнца в виде полукруга, состоящая из N-го количества светодиодов, а ниже орбиты размещена узкая полоска пейзажа.
При этом в электронную часть часов введено постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в котором записаны значения времени восхода и заката Солнца на все 366 дней года относительно конкретной местности, определяемой её географическими координатами (широтой и долготой). Ещё в ПЗУ записаны длительности времени горения «П» (например, в секундах) одного светодиода на орбите на каждый день, которое определяется как долгота дня «Д» в секундах, поделённая на число светодиодов N на орбите (Д : N = П), при этом ПЗУ соединено с устройством управления.
Кроме того, в электронную часть часов введена схема вычитания, вычисляющая разницу (например, в секундах) между значением текущего времени «Т» и временем восхода «В» Солнца, схема деления, вычисляющая частное от деления  разницы (Т – В) на длительность времени горения «П» светодиода. При этом полученное частное от деления несёт информацию о номере светодиода, который должен загореться на орбите, кроме того схема вычитания соединена со схемой деления, информационные входы этих схем соединены с устройством управления.
Вместе с тем в электронную часть часов введены два счётчика импульсов, два дешифратора с ключами, причём первый счётчик работает на вычитание, на вход вычитания которого от устройства управления подаются секундные импульсы, а на входы записи от него поступает информация о длительности времени горения «П» светодиода на орбите, записанное в ПЗУ. Выход заёма первого счётчика соединён со счётным входом второго счётчика, работающего на  сложение, вход установки «нуля» которого соединён со схемой управления,  выходы схемы деления соединены с информационными входами второго счётчика,  выходы которого подключены к двум дешифраторам  с ключами, подсоединённых к строкам и столбцам светодиодов орбиты Солнца, соединённых в матрицу.
Введённые элементы, в частности, постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), в котором записаны значения времени восхода и заката Солнца на весь год относительно конкретной местности, определяемой географическими координатами (для г. Пензы: 53°7' сев. шир., 45°1' вост. долг.) и  информация о длительности времени горения «П» светодиода на орбите. Разделение лицевой панели часов на две части, верхняя часть которой имитирует небосвод с орбитой Солнца в виде полукруга, на котором размещено N-ое количество светодиодов. Светодиоды загораются поочерёдно друг за другом в соответствии с информацией о времени восхода и заката Солнца, которые индицируются на цифровых индикаторах в нижней части лицевой панели часов. Применение в электронной части часов схем вычитания и деления позволяет после возобновления электропитания восстанавливать положение Солнца на орбите в соответствии с показаниями текущего времени в нижней части часов.  Всё перечисленное создают новые потребительские свойства предлагаемым часам.
На фиг. 1 изображён внешний вид часов.
На фиг. 2 изображён график, поясняющий работу часов.
На фиг. 3 изображена структурная схема электронной части часов.
Часы с цифровой индикацией и имитацией небосвода с Солнцем на диодах состоят из хранителя 1 времени, устройства 2 управления, цифровой индикации значений года 3, месяца 4, числа 5 месяца, времени 6 с двадцати четырёх часовой шкалой (часы, минуты), времени 7 восхода Солнца, времени 8 его заката и резервного источника 9 питания. Источник 9 питания подключен к хранителю 1 времени, который двунаправленной шиной связан с устройством 2 управления, соединённый с цифровыми индикаторами значений года 3, месяца 4, числа 5 месяца, времени 6, времени восхода 7 и времени 8 заката Солнца.
В электронную часть часов введено постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 10, в которое записаны табличные данные о восходе и закате Солнца и времени горения «П» одного светодиода на орбите, при этом ПЗУ 10 подключено к устройству 2 управления, а также к нему подключены схема 11 вычитания и схема 12 деления, соединённые между собой. Кроме того, в часы введены два счётчика 13 и 14 импульсов, соединённые последовательно, причём счётчик 13 работает на вычитание от секундных импульсов, поступающих с устройства 2 управления, а счётчик 14 работает на сложение импульсов заёма со счётчика 13. Устройство 2 управления соединено с информационными входами счётчика 13, на счётный вход которого поступают секундные импульсы, на вход установки нуля счётчика 14 подаются импульсы с этого устройства 2, а информационные входы счётчика 14 подключены к выходам схемы деления 12. Выходы счётчика 14 через дешифраторы 15 и 16 подсоединены к строкам и столбцам светодиодов 17 орбиты Солнца, соединённых в матрицу.
Часы с цифровой индикацией и имитацией небосвода с солнцем могут работать в двух режимах: режим подключения часов к питающей электросети после обесточки и штатный режим работы с питанием от электросети (непрерывный круглосуточный).
Рассмотрим режим работы часов в момент подключения их к электросети после обесточки. Предположим, что подключение произошло 26 октября в 11 часов 43 минуты в момент нахождения Солнца в «зените» (фиг. 1 и 2). В этот момент на цифровых индикаторах высветится вся цифровая информация о значениях текущего времени, календарных данных и высветится время восхода и захода Солнца на цифровых индикаторах 7 и 8, которое поступит из ПЗУ 10 через устройство 2 управления. В этот момент устройство 2 управления в схему 11 вычитания на место «уменьшаемого» запишет число 11 часов 43 минуты (текущее время «Т») а на место «вычитаемого» – число 6 часов 47 минут (время «В» восхода Солнца). После проведённых вычислений «разница» будет равна:
Т – В = 11 ч 43 мин – 6 ч 47 мин = 4 ч 56 мин = 296 мин × 60 с = 17760 секунд.
«Разница» Т – В запишется в схему 12 деления и поделится на число П = 560 с.
«П» это время горения одного светодиода на орбите Солнца, для примера выбираем орбиту, состоящую из 64 светодиодов. Долгота дня 26 ноября составляет 9 часов 57 минут, или 597 минут, или 35820 секунд. Тогда время горения одного светодиода на орбите составит:
П = 35820 с : 64 = 560 секунд.
Схема 12 деления произведёт вычисления, в результате которого определится номер светодиода, который загорается на орбите Солнца на это момент:
(Т – В) / П = 17760 с : 560 с = 37,7, а после округления получим 32.
Число «32» означает номер загоревшегося светодиода на орбите Солнца (фиг. 2),  которое записывается в счётчик 14 и через дешифраторы 15 и 16 заставляют загореться 32-ой светодиод, находящийся посередине орбиты - Солнце в «зените».
После этого часы переходят в штатный режим работы, при котором в счётчик 13 устройством 2 записывается код числа «П» времени горения одного светодиода на орбите Солнца и секундные импульсы с устройства 2 начинают вычитать единицы из числа «П» (в примере П = 560 сек). Счётчик 13 обнуляется через 560 сек и единица «заёма»  поступает на счётный вход счётчика 14, код в котором увеличивается на единицу и на орбите загорается следующий светодиод. Устройство 2 управления каждый раз после обнуления счётчика 13 записывает в него код времени «П»,  процесс вычитания и сложения счётчиками 13 и 14 повторяется до значения времени заката Солнца, после чего светодиод на орбите гаснет до следующего восхода Солнца. Часы работают в штатном режиме, когда электропитание не прерывается, в момент его возобновления начинают функционировать схема 11 вычитания и схема 12 деления, с помощью которых вычисляется код светодиода на орбите Солнца, который должен загореться в момент подключения часов к питающей электросети.
Из рассмотренного видно, что введение совокупности отличительных признаков в предполагаемое изобретение, позволяет, по сравнению с прототипами, отображать на цифровых индикаторах точные значения времени восхода и заката Солнца данной местности, на которой находятся часы. Кроме того, визуальное отображение перемещение Солнца в течение дня по орбите и размещение изображения пейзажа местности позволяют повысить потребительские свойства часов. Для привязки часов к другой местности достаточно заменить постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) с табличными данными.
https://lyna.info/vosxod-i-zakat-solnca/  - калькулятор расчёта восхода и заката Солнца. Пример фиг. 1 для г. Москвы будет выглядеть со следующими данными.
Для г. Москвы (55,75° сев. широты, 37,38° вост. долготы).
26 октября 2028 г., Восход: 7 ч. 24 м. ; Закат: 17 ч 04 мин ; Долгота дня 9 ч 39 мин.
Период горения диода «П» равен: П = 9 ч 39 мин = 579 мин × 60 с = 34740 с : 64 диода = 543 секунды.
Произведённые вычисления делаются на все 366 дней года (с учётом високосного года) и заносятся в ПЗУ. Год при вычислениях не учитывается, так как разница в данных восхода и заката Солнца составляет несколько минут за десятилетие.
Таким образом, предлагаемые цифровые часы с цифровой индикацией и имитацией небосвода с солнцем на светодиодах решает те же функции прототипа, но отображают точную цифровую информацию о восходе и закате Солнца и наглядно изображают движение Солнца по орбите из светодиодов на фоне пейзажа.