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Die
Erfindung betrifft eine, mit einer elektronischen Steuerung ausgerüstete, mit
automatisch erfolgender Aktualisierung der Anzeige.
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Die
Erfindung betrifft eine permanent anzeigende Wochentaganzeige und
eine permanent anzeigende Monatstaganzeige eines Kalenders im nachfolgenden
Kalender genannt von nur einem elektrischen Antrieb angetrieben.
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Eine
analoge Zeitanzeige gibt im Unterschied zu einer Digitalanzeige
die Periodizität
des Zeitablaufs wieder Eine mechanische Anzeigevorrichtung besitzt
gegenüber
einer LCD-Anzeige Vorteile hinsichtlich der Ablesbarkeit. So ist
der Kontrast besser und winkelunabhängig.
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Mechanisch
anzeigende Kalender, die automatisch aktualisiert werden sind nicht
gebräuchlich.
Stand der Technik sind jedoch mechanisch anzeigende Kalenderuhren,
die zumindest einen der Kalenderparameter Wochentag, Monatstag und
Monat anzeigen. Diese Kalenderuhren können folgendermaßen eingeteilt
werden und haben folgende Nachteile.
- 1. Rein
mechanisch arbeitende oder durch einen Quarz, einen Frequenzteiler,
einen Treiber und einen Schrittmotor angetriebene Kalenderuhren,
deren Zeitinformation in einem Getriebe gespeichert wird. Nachteil
Besitzt eine solche Kalenderuhr einen mechanischen Energiespeicher,
ist ihre Laufzeit relativ gering. Eine Synchronisation mit einem
Zeitsignal (z. B. durch Empfang des DCF77-Senders) ist nicht möglich.
1.1.
Es gibt eine Variante dieser Uhren, deren Monatstaganzeige beim
Wechsel eines Monats mit weniger als 31 Tagen manuell korrigiert
werden muß.
Nachteil:
Die vom Monat und vom Jahr abhängige
Monatstaganzahl wird nicht berücksichtigt
und muß manuell
korrigiert werden.
1.2. Es gibt eine weitere Variante dieser
Uhren, die beim Wechsel eines Monats mit weniger als 31 Tagen die
Monatstaganzeige selbst korrigiert. Dazu besitzt sie eine aufwendige
mechanische Rückkopplung
zwischen den die Monate und evtl. die Jahre speichernden Komponenten
auf die die Monatstage speichernde Mechanik.
Nachteil: Die
mechanische Rückkopplung
ist aufwendig und teuer.
- 2. Elektrisch angetriebene Kalenderuhren, deren Zeitinformation
in Registern einer elektronischen Steuerung gespeichert ist (z.
B. mit Zeigern anzeigende Funkuhren). Da in den Zeitregistern auch
der Monatstag, der Monat und evtl. das Jahr gespeichert sind, kann
die Steuerung nichtexistierende Monatstage von Monaten mit weniger
als 31 Tagen ausschließen,
mechanische Rückkopplungen
sind nicht erforderlich.
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Besitzen
diese Uhren eine mechanische Anzeigevorrichtung, so werden die Zeiger
von der Steuerung über
ein oder zwei Schrittmotoren und ein oder zwei Getriebe angetrieben.
Die Stellung der Zeiger dieser Uhren muß mit der Zeit in den Zeitregistern übereinstimmen.
Dies realisiert die Steuerung, indem sie den Schrittmotor oder die
Schrittmotoren solange antreibt, bis Übereinstimmung eintritt.
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Solche
Uhren sind oft mit einem Schrittmotor ausgerüstet, der die Tageszeitanzeige
antreibt. Die Kalenderparameter werden jedoch digital auf einer
LCD Anzeige dargestellt.
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Nachteil:
Diese Uhren besitzen keine mechanische Anzeigevorrichtung für das Datum
und den Wochentag
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Dann
gibt es Varianten solcher Uhren, die mit einem Schrittmotor die
Tageszeitanzeige und mit einem zweiten Schrittmotor eine weitere
Anzeige, die z. B. den Monatstag oder die Sekunden anzeigt, antreiben. Durch
Bedienhandlungen, wie das Betätigen
eines Knopfes zeigt der vom zweiten Schrittmotor angetriebene Zeiger
kurzzeitig weitere Parameter, wie den Wochentag, Monatstag oder
Monat an.
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Nachteil:
Es erfolgt keine permanente Darstellung der Kalenderparameter Wochentag,
Monatstag und Monat.
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Es
erscheint vielleicht im ersten Moment für eine solche Kalenderuhr mit
2 Schrittmotoren naheliegend, von einem Schrittmotor SM1 die Tageszeit-
und die Wochentaganzeige und von einem Schrittmotor SM2 die Monatstag-
und Monatsanzeige antreiben zu lassen. Weil der Schrittmotor SM2
direkt die Monatstaganzeige antreibt, können nichtexistierende Monatstage
schnell überlaufen
werden (z. B. ein 30. Februar).
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Treibt
der Schrittmotor SM1 also einen Sekunden-, Minuten-, Stunden- und
Wochentagzeiger an, ergibt sich ein Gesamtübersetzungsverhältnis von
60·60·12·2·7 = 604800
zwischen dem Schrittmotor SM1 und dem Wochentagzeiger. Um den Wochentagzeiger
um 360° zu
drehen, müßte der
Schrittmotor SM1 also 604800 Schritte laufen.
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Zwischen
dem Schrittmotor SM2 und dem Monatszeiger ergibt sich ein Gesamtübersetzungsverhältnis von
31·12
= 372.
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Steht
der Wochentagzeiger nach der Inbetriebnahme sehr weit von seiner
Sollposition entfernt, muß die
Steuerung den Schrittmotor SM1 eine große Anzahl von Schritten laufen
lassen, um den Wochentagzeiger in seine Sollposition zu bringen.
Geht man davon aus, daß sich
die Schrittmotoren nur in einer Richtung bewegen lassen, wären im Extremfall
604799 Schritte vorn Schrittmotor SM1 notwendig um den Sekunden-,
Minuten-, Stunden- und den Wochentagzeiger in die richtige Position
zu bringen. Bei einer maximalen Schrittgeschwindigkeit der Schrittmotoren
von 20 Schritten in der Sekunde würde dies 8 Stunden und 24 Minuten
dauern. Diese Zeit ist natürlich
viel zu groß.
Deswegen ist eine solche Kalenderuhr praktisch nicht realisierbar.
Ein Einsatz eines 3. Schrittmotors allein für den Wochentagzeiger wäre aufwendig
und würde
auch Platzprobleme im Uhrwerk schaffen.
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3.
Uhren, die mit einem Quarz, einem Frequenzteiler, einem Treiber
und einem Schrittmotor ausgerüstet
sind und über
ein Getriebe einen Sekunden-, Minuten-, Stunden- und Wochentagzeiger
antreiben. Das Getriebe ist mit einem 24-Stunden-Schalter ausgerüstet, der
alle 24 Stunden schließt.
Der Monatstag, Monat und evtl. das Jahr sind in Registern einer
Steuerung gespeichert. Eine den 24-Stunden-Schalter und die Zeitregister
abfragende Steuerung treibt über
einen zweiten Schrittmotor einen Monatstag- und Monatszeiger an.
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Nachteil:
Es ist ein zusätzlicher
24-Stunden-Schalter notwendig. Eine Synchronisation mit einem Zeitsignal
ist nicht möglich.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen analoganzeigenden, sich selbst aktualisierenden
Kalender mit mechanischer Anzeigevorrichtung zu schaffen, der die
Nachteile der Kalenderanzeigen der aufgeführten Kalenderuhren nicht besitzt
und der somit
- – den Wochentag, Monatstag
und ggf. Monat permanent mit einer mechanischen Anzeigevorrichtung
darstellt
- – die
unterschiedliche Monatstaganzahl der Monate für Jahre mit 365 Tagen, evtl.
auch für
Schaltjahre berücksichtigt
- – eine
Synchronisation mit einem Zeitsignal, z. B. durch Empfang des DCF77-Senders
erlaubt
- – lange
Laufzeiten ermöglicht.
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Weiterhin
soll sich der Kalender durch einen einfachen Aufbau auszeichnen,
so daß er
kostengünstig in
der Massenfertigung hergestellt werden kann. Dabei soll der Fertigungsaufwand
für den
Kalender in etwa dem einer mechanisch anzeigenden Quarz- oder Funkuhr
ohne Datumsanzeige entsprechen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit dem 1. Patentanspruch gelöst.
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Die 1 zeigt
das Blockschaltbild einer Variante eines solchen Kalenders. Die
Baugruppen elektronische Steuerung (1), Zeitnormal (7),
Antrieb(e) (2), Getriebe (3), Getriebestandserkennung
(4), Zeitzeichenempfänger
(6) sind Bestandteil des Kalenderwerks. Die Blöcke elektronische
Steuerung (1), Stromversorgung (8), Zeitnormal
(7), Antrieb(e) (2), Getriebe (3) und
Anzeige (5) sind in jeder Variante des Kalenders zu finden.
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Gegenüber einer
Kalenderuhr ergeben sich durch den Wegfall der Tageszeitanzeige
folgende Vorteile des Kalenders.
- – Es ist
eine große,
gut ablesbare Kalenderanzeige auf dem Zifferblatt möglich, weil
sich die Kalenderanzeige nicht den Platz mit einer Tageszeitanzeige
teilen muß.
- – Die
Minuten-, die Stunden- und die Sekundenanzeige und die diese Anzeigen
antreibenden Getriebestufen entfallen.
- – Im
Vergleich zu einer elektrisch angetriebenen Uhr muß der Kalender
wesentlich seltener aktualisiert werden, so daß sich eine beachtliche Stromeinsparung
ergibt. Die Laufzeit eines Kalenders kann ohne Batteriewechsel viele
Jahre betragen.
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Durch
das Drehen der Zeiger um einen gemeinsamen Mittelpunkt und die konzentrische
Skalenanordnung ergeben sich folgende Vorteile.
- 1.
Es kann eine große
Zeigerlänge
und ein großer
Skalendurchmesser auf dem Zifferblatt realisiert werden, was große, gut
ablesbare Anzeigen ermöglicht.
Der
Kalender wird vorzugsweise als Wandkalender realisiert. Wären die
Zeiger nicht konzentrisch angeordnet, so müßten die aus dem Kalenderwerk
herausragenden Wellen oder Rohre zum Aufsetzen der Zeiger in einem
großen
Abstand voneinander angeordnet werden, um für einen Wandkalender akzeptable
Zeigerlängen
zu ermöglichen.
Dies würde
aber ein entsprechend großes
Kalenderwerk und Zahnräder
mit einem großen
Durchmesser erfordern.
- 2. Das Kalenderwerk kann in für Quarzuhrwerke standardisierten
Abmessungen (5a–5c) hergestellt
werden und somit in jedes Tisch- oder Wanduhrengehäuse (6a, 6b)
für solch
standardisierte Uhrwerke eingebaut werden. Solch standardisierte
Uhrwerke (5a bis 5c) sind
durch eine Länge und
Breite von jeweils 56 mm und eine Bohrung in der Mitte des Gehäuses, durch
die eine Welle und zwei Rohre zum Aufsetzen der Zeiger geführt sind,
gekennzeichnet.
- 3. Der Steuerung müssen
die Zeiger- bzw. Getriebestellungen bekannt sein. Dabei ist es vorteilhaft,
wenn sie selbst die Getriebestellungen ermitteln kann, weil sich
dann die Inbetriebnahme des Kalenders vereinfacht. Eine vorteilhafte
Variante besteht darin, daß die
mit den Zeigern verbundenen Zahnräder codiert sind, von einer
Lichtschranke durchleuchtet werden und die Steuerung die Zahnräder und
somit auch die Zeiger solange antreibt bis sie aus den vom Empfänger der
Lichtschranke empfangenen Impulsen auf die Zeigerstellungen schließen kann.
Weil
die Zeiger des Kalenders um einen gemeinsamen Mittelpunkt rotieren,
rotieren auch die die Zeiger antreibenden Zahnräder um einen gemeinsamen Mittelpunkt,
sind übereinander
angeordnet und überdecken sich
(siehe Wochentagrad (28), Monatstagrad (32) und
Monatsrad (35) in der 8b). Somit
ist es möglich alle
3, die Zeiger antreibenden Zahnräder
durch eine gemeinsame Lichtschranke zu durchleuchten.
- 4. Liegt die Wochentagskala (11) ganz außen, so
weist der Wochentagzeiger (10) über bzw. auf alle 3 Skalen
(2). Damit kann in einem später beschriebenen, manuellen
Verfahren zur Zeitprogrammierung, eine Visualisierung der auszuwählenden
Parameterwerte eines jeden Parameters auf der Wochentag-, Monatstag-
bzw. Monatskala durch den Wochentagzeiger (10) erfolgen.
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Wie
noch beschrieben wird, ist der Aufwand für einen Funkwandkalender (Kalender,
der sich durch Empfang eines Zeitsignals, z. B. Empfang des DCF77-Sender
synchronisiert), nicht größer als
der Aufwand für
eine Funkwanduhr mit mechanischer Anzeigevorrichtung.
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Für den Funkwandkalender
und die Funkwanduhr können
identische Microcontrollersteuerungen verwendet werden, die nur
mit unterschiedlicher Software betrieben werden. Die Übersetzungsverhältnisse
der Getriebe unterscheiden sich etwas (bei ungünstigeren Übersetzungsverhältnissen
für den
Kalender können die
Getriebe sogar gleich sein), jedoch können gleiche Antriebe (Schrittmotoren)
verwendet werden. Das Uhrwerk und das Kalenderwerk können in
Gehäuse
mit identischen Abmessungen eingebaut werden. Diese Uhr- bzw. Kalenderwerksgehäuse können dann
in gleiche Uhrengehäuse
eingesetzt werden. Nur die Zifferblätter der Uhr und des Kalenders
unterscheiden sich. Ein Hersteller von Funkuhren kann somit mit
minimalen Mehraufwand auch einen Funkkalender produzieren.
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Wird
der Kalender nicht durch ein Zeitsignal z. B. durch Empfang des
DCF77-Zeitsenders synchronisiert, kann die Zeit durch ein unkompliziertes
manuelles Programmierverfahren programmiert werden. Dieses Verfahren
wird noch beschrieben.
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Prinzipiell
ist auch eine Realisierung eines Kalenders mit folgender Variation
der Merkmale des Anspruchs 1 möglich:
- – anstelle
der Realisierung der Wochentag-, Monatstag- und Monatsanzeige durch
umlaufende Zeiger und Skalen sind auch andere mechanische Anzeigeelemente
möglich,
z. B. eine mit Zahlen beschriftete, umlaufende Scheibe in Verbindung
mit einem feststehenden Fenster.
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Vorteilhaft
wird die elektronische Steuerung des Kalenders als Microcontrollersteuerung
realisiert. Der Taktgenerator des Microcontrollers wird durch einen
Quarz stabilisiert. Die Zeit- und Getriebestandsregister sind Teil
des Arbeitsspeichers des Microcontrollers.
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Mit
dem Kalender soll in Verbindung mit einer externen, die Tageszeit
anzeigenden Uhr die vollständige
Zeitinformation eines Jahres vom Monat bis herab zur Sekunde in
analoger Form darstellbar sein. Da gebräuchliche, die Tageszeit analog
anzeigende Uhren nur eine Stundenskala mit einem 12-Stunden-Zifferblatt besitzen
und somit keine Unterscheidung der Tageshälfte gestatten, soll eine bevorzugte
Ausführungsform
des Kalenders weiterhin diese Unterscheidung ermöglichen. Dies wird ohne einen
zusätzlichen
Zeiger dadurch realisiert, daß ein
jedes Wochentagsegment der Wochentagskala zeitlich weiter unterteilt
wird. In Verbindung mit einer mehrschrittigen Durchwanderung des
Wochentagsegments durch den Wochentagzeiger treibt die Steuerung
den Wochentagzeiger so an, daß für jeden
Wochentag Tagesabschnitte angezeigt werden.
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Weiterhin
erfolgt eine sinnvolle Unterteilung der recht großen Wochentagsegmente.
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Ein
Tagesabschnitt kann auf der Wochentagskala von dem davorliegenden
und dem nachfolgenden Tagesabschnitt durch Begrenzungslinien getrennt
und mit der Zeit des Tagesabschnitts beschriftet werden (z. B. 6–12 Uhr).
Insbesondere wenn ein Tag in viele Tagesabschnitte eingeteilt ist
(z. B. 12 Tagesabschnitte zu 2 Stunden) und die Schrittweite des
Wochentagzeigers somit klein ist, können auch nur einzelne Zeitpunkte
in einem Wochentagsegment markiert sein (siehe 2).
Der Ableser des Kalenders muß sich
aber darüber
im klaren sein, daß nicht
genau die angezeigte Zeit sondern die Zeit eines Tagesabschnitts
dargestellt wird.
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Kann
z. B. der Wochentagzeiger durch die Steuerung bei einer 12-schrittigen
Durchwanderung eines Wochentagsegments in die Stellungen 0 Uhr,
2 Uhr ... 22 Uhr gesetzt werden, so wird in jeder dieser Stellungen ein
Tagesabschnitt von 2 Stunden angezeigt, z. B. in der Stellung 2
Uhr der Tagesabschnitt von 2.00.00 bis 3.59.59.
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Es
wäre aber
auch denkbar, den Wochentagzeiger so auf die zugehörige Welle
aufzusetzen, daß er bei
einer 12-schrittigen
Durchwanderung eines Wochentagsegments in den Stellungen 1 Uhr,
3 Uhr ... 23 Uhr zum Stehen kommt. Die Steuerung müßte den
Wochentagzeiger dann so antreiben, daß er z. B. in der Stellung 3
Uhr den Tagesabschnitt von 2.00.00 bis 3.59.59 anzeigt.
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Die
(2) zeigt die Anzeige (5) eines Kalenders,
bestehend aus einem Wochentagszeiger (10), der mit einer
Wochentagskala (11), einem Monatstagzeiger (12),
der mit einer Monatstagskala (13), sowie einem Monatszeiger
(14), der mit einer Monatskala (15) zusammenwirkt,
wobei die 3 Skalen auf einem Zifferblatt (9) angeordnet
sind. Jedes Segment der Wochentagskala (11) ist mit dem
Wochentag und drei Tageszeiten (6, 12 und 18 Uhr) beschriftet. Die
Begrenzung zwischen den Wochentagsegmenten kennzeichnet indirekt
die Zeit 0 bzw. 24 Uhr.
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Eine
Variante, bei der ein Antrieb über
eine Übersetzung
von 7 zu 1 mit dem Wochentagzeiger und über eine Übersetzung von 31 zu 1 mit
dem Monatstagzeiger gekoppelt ist, wobei der Antrieb zu jedem Tageswechsel
einen Schritt vorgesetzt wird, würde
nicht funktionieren. Denn wenn ein Monatswechsel eines Monats mit
weniger als 31 Tagen stattfindet, würde der Monatstagzeiger den
falschen Monatstag anzeigen. Würde
aber der Antrieb mehrere Schritte vorgesetzt werden, um die nicht
existierenden Monatstage zu überlaufen, dann
würde der
angezeigte Wochentag nicht mehr stimmen.
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Zum
besseren Verständnis
soll eine mit dem 1. Patentanspruch realisierte mechanische Anzeigevorrichtung
beschrieben werden.
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Die 3a bis 3c stellen
den Antrieb, das Getriebe und die Wochentag- und Monatstaganzeige der
mechanischen Anzeigevorrichtung dar. Der Rotor (16) des
Antriebs dreht sich je Schritt des Antriebs um 180°, so daß der Wochentagzeiger
(18) mit jedem Schritt des Antriebs einen Wochentag weitergeschaltet
wird.
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Die 4a und 4b zeigen
die mechanische Anzeigevorrichtung der 3a bis 3c,
ergänzt um
Bestandteile zur Monatsanzeige. Die 4a und 4b stellen
den Antrieb, das Getriebe und die Wochentag-Monatstag- und Monatsanzeige
eines Kalenders nach Anspruch dar.
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Wie
aus den 3a und 3c erkennbar
ist, wird der Monatstagzeiger (22) um einen Monatstag weitergeschaltet,
wenn der Wochentagzeiger (18) vom Sonntag zum Montag wandert.
Wie aus (3b) ersichtlich ist, bleibt
der Monatstagzeiger (22) stehen, wenn der Wochentagzeiger
(18) sich vom Montag zum Sonntag bewegt.
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Steht
der Wochentagzeiger (18) z. B. auf einen Montag und der
Monatstagzeiger (22) auf einem 1. Monatstag, würde es nicht
ausreichen, wenn die Steuerung den Antrieb nur einen Schritt vorwärtsbewegt. Dann
würde zwar
der Wochentagzeiger (18) auf einen Dienstag wechseln, der
Monatstagzeiger (22) aber immer noch auf dem 1. Monatstag
stehen. Die Steuerung muß den
Antrieb 8 Schritte vorlauten lassen, um den Wochentagzeiger
(18) auf einen Dienstag und den Monatstagzeiger (22)
auf den 2. Monatstag zu setzen (siehe 4a). Dazu
ist die Steuerung auch in der Lage, denn sie berechnet entsprechend
Anspruch 1 die Sollposition der Zeiger unter Berücksichtigung der Zeit in den
Zeitregistern, der Getriebeübersetzungsverhältnisse und
der Zuordnung der Getriebestellungen zu den auf den Skalen angezeigten
Parameterwerten.
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Müssen ein
oder mehrere Monatstage überlaufen
werden, wenn ein Monat mit weniger als 31 Tagen wechselt, so treibt
die Steuerung den Antrieb eine entsprechend größere Anzahl von Schritten an.
Steht z. B. an einem Mittwoch, dem 30. April der Wochentagzeiger
(18) auf Mittwoch, der Monatstagzeiger (22) auf
dem 30. Monatstag und der Monatszeiger (25) auf April und
findet ein Tageswechsel zu Donnerstag, dem 1. Mai statt, so treibt
die Steuerung den Antrieb 15 Schritte an, wobei der Wochentagzeiger
(18) auf Donnerstag, der Monatstagzeiger (22)
auf den 1. Monatstag und der Monatszeiger (25) auf Mai
gesetzt wird (siehe 4b).
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Die
Getriebe und Anzeigen sind in den Zeichnungen auseinandergezogen
dargestellt. In einem Kalender nach Anspruch 1 rotieren die Zeiger
und die die Zeiger antreibenden Räder um einen gemeinsamen Mittelpunkt
und die Skalen sind konzentrisch angeordnet. Unter oder über den
dargestellten Getrieben sind die Übersetzungsverhältnisse
i der einzelnen Getriebestufen angegeben (i = Drehzahl des treibenden
Rades/Drehzahl des getriebenen Rades).
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Allgemein
kann die Wochentag- und Monatstaganzeige einer Vorrichtung entsprechend
Patentanspruch 1 sowohl als Zeigeranzeige als auch auf andere Weise,
wie durch eine mit Zahlen beschriftete Scheibe in einem feststehenden
Fenster erfolgen und die Anordnung der Anzeigeelemente kann beliebig
sein.
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Die
Vorrichtung gemäß Anspruch
1 kann auch vorteilhaft in einer Kalenderuhr mit mechanischer Anzeigevorrichtung,
deren Zeitinformation in den Registern einer elektronischen Steuerung
gespeichert ist, z. B. einer Funkuhr angewandt werden.
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In
den 3a und 3c beträgt der Schaltwinkel
des Wochentagrades (17) bzw. des Schaltrades (19)
beim Wechsel des Wochentags vom Sonntag zum Montag, bei der der
Monatstagzeiger (22) weitergeschaltet wird, 360°/7 = 51,4°. Werden
jedoch auf der Wochentagskala auch Tagesabschnitte angezeigt, wird der
Schaltwinkel zum Weiterschalten des Monatstagrades (21)
kleiner. Werden z. B. an einem Wochentag 12 Tagesabschnitte
zu je 2 Stunden angezeigt, so müßte der
Monatstagzeiger (22) beim Wechsel des Wochentagzeigers
(18) von Sonntag 22 Uhr zu Montag 0 Uhr weitergeschaltet
werden. Der Schaltwinkel würde
dann nur noch 360°/(7·2) = 4,3° betragen.
Dieser Schaltwinkel ist zu klein, um das Monatstagrad (21)
direkt durch den am Schaltrad (19) befestigten Schaltstift
(20) weiterzuschalten. Eine Weiterschaltung des Monatstagrades (21)
mit diesem kleinen Schaltwinkel wäre jedoch durch bekannte, in
Uhren eingesetzte Schnellschalteinrichtungen z. B. zur Datumsumschaltung
oder zur Realisierung eines springenden Minutenzählers in Chronographen realisierbar.
Jedoch setzen diese Schnellschalteinrichtungen eine relativ aufwendige
Mechanik voraus.
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Treibt
das Wochentagrad jedoch das Zwischenrad nicht wie in den 3a bis 3c, 5a und 5b über eine
1 zu 1 Übersetzung,
sondern über
ein größeres Übersetzungsverhältnis an,
so kann das Wochentagrad sich einmal um 360° drehen, ohne daß der Schaltstift
des Schaltrades in die Verzahnung des Monatstagrades eingreift und
dieses weiterbewegt. Der Drehwinkelbereich des Schaltrades zwischen
der Stellung des Schaltrades nach erfolgter Umdrehung des Wochentagrades
bis zur Stellung des Schaltrades nach dessen erfolgter Umdrehung
kann dann zur Weiterschaltung des Monatstagrades genutzt werden.
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Die 9a bis 9c zeigen
ein nach diesem Prinzip arbeitendes Getriebeteil eines Kalenders.
Ein Wochentagrad (28), das mit einem Wochentagzeiger (29)
verbunden ist, wird so angetrieben, daß an jedem Wochentag 12 Tagesabschnitte
mit je 2 Stunden Länge
angezeigt werden. Das Wochentagrad treibt ein mit einem Schaltstift
(31) ausgerüstetes
Schaltrad (30) über
eine Übersetzung
mit einem Übersetzungsverhältnis von
8 zu 7 an.
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Während einer
Drehung des Wochentagrades um 1/7 von 360°, in der der Wochentagzeiger
(29) um einen Wo chentag weitergeschaltet wird, dreht sich
somit das Schaltrad um einen Winkel von (1/7)·(7/8)·360° = 1/8·360° = 45°. Während des Durchlaufens dieses
Winkelbereichs greift der Schaltstift (31) des Schaltrades (30)
in die Verzahnung eines mit 31 Zähnen
ausgestatteten Monatstagrades (32) ein und schiebt dieses
um einen Zahn und somit einen mit dem Monatstagrad (32)
verbundenen Monatstagzeiger (34) um einen Monatstag weiter
(siehe 9a). Der Bereich dieses 45° Schaltwinkels
des Schaltrades (30) darf nicht zur Anzeige verwendet werden,
die Steuerung muß dafür sorgen,
daß er
schnell durchlaufen wird. Da der Schaltwinkel des Schaltrades (30)
mit mehreren Schritten des Schrittmotors durchlaufen wird, ist die
zusätzliche
Belastung des Schrittmotors relativ gering.
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Erfolgt
nun eine Drehung des Wochentagrades (28) um 360°, dreht sich
das Schaltrad (30) um einen Winkel von 1·(7/8)·360° = 315°, wobei während dieser
Drehung des Schaltrades (30) kein Eingriff des Schaltstiftes
(31) in die Verzahnung des Monatstagrades (32)
stattfindet und das Monatstagrad durch eine Rastfeder (33)
gesperrt wird (siehe 9b). Während dieser Umdrehung des
Wochentagrades (28) kann jeder beliebige Wochentag und
jeder Tagesabschnitt eines Wochentags angezeigt werden.
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Aufgrund
dessen, daß sich
je Umdrehung des Schaltrades (30) das Wochentagrad (28)
um einen Winkel von 8/7·360° drehen muß, wobei
der Wochentagzeiger (29) einen Bereich von einer Woche
und einem Wochentag auf der Wochentagskala überstreicht, findet die Weiterschaltung
des Monatstagrades (32) bei aufeinaderfolgenden Umdrehungen
des Schaltrades (30) während
des Überstreichens
des Wochentagzeigers (29) von nachfolgenden Wochentagen
statt. So wird während
einer ersten Umdrehung des Schaltrades (30) der Monatstagzeiger
(34) einen Schritt weitergesetzt, wenn der Wochentagzeiger
(29) sich von Montag 0 Uhr zu Dienstag 0 Uhr bewegt (siehe 9a),
während
einer zweiten Umdrehung, wenn sich der Wochentagzeiger von Dienstag
0 Uhr zu Mittwoch 0 Uhr bewegt (siehe 9c) usw.
Um die Zeit richtig anzeigen zu können, muß die Steuerung die augenblickliche
Position des Schaltrades (30) kennen bzw. muß ihr bekannt
sein, bei Passieren welchen Wochentags des Wochentagzeigers (29)
der Monatstagzeiger (34) weitergeschaltet wird.
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Die
Steuerung stellt die Zeiger auf die der Zeit entsprechende Sollposition,
indem sie zu Beginn eines Monats den Monatstagzeiger (34)
auf den ersten Monatstag und anschließend den Wochentagzeiger (29)
auf den Beginn des aktuellen Wochentags setzt. Da eine Umdrehung
des Schaltrades (30), in welcher der Monatstagzeiger (34)
um einen Monatstag weitergeschaltet wird, innerhalb einer Drehung
des Wochentagzeigers (29) um eine Woche und einen Wochentag
erfolgt, braucht die Steuerung bis zum Ablauf des Monats den Wochentagzeiger
(29) nur jeweils im Verlauf des Tages alle 2 Stunden einen
Schritt vorzusetzen und zu einem Tageswechsel einmal um 360° zu drehen
und somit um 12·7
= 84 Schritte vorzusetzen. Die Getriebeübersetzung von 8 zu 7 zwischen
Wochentagrad (28) und Schaltrad (30) stellt ein
Optimum in bezug auf die Nutzung des gesamten Schaltwinkels von
45° des
Schaltrades (30) zur Weiterschaltung des Monatstagrades
(32) und dem Durchlaufen des Schaltwinkels mit möglichst
wenig Schritten des Antriebs dar.
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7 zeigt
den Antrieb und das auseinandergezogen dargestellte Getriebe eines
Kalenders gemäß Anspruch
5. Das in den 9a bis 9c dargestellte
Getriebeteil ist Bestandteil des in 7 dargestellten Getriebes.
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Aufgrund
der gewählten Übersetzungsverhältnisse
wird ein 24-Stunden-Rad (27) mit 12 Schritten des Schrittmotors
um 360° gedreht
und somit der Wochentagzeiger (29) mit 12 Schritten des
Antriebs um einen Wochentag weiterbewegt.
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Im
folgenden wird eine Variante für
eine Getriebestandserkennung, realisiert mit einer Lichtschranke und
entsprechend 8a codiertem Wochentagrad (28),
Monatstagrad (32), Monatsrad (35) und 24-Stunden-Rad
(27) vorgestellt.
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Das
24-Stunden-Rad (27), das Wochentagrad (28), das
Monatstagrad (32) und das Monatsrad (35) müssen im
Getriebe so angeordnet werden, daß sich diese 4 Zahnräder an einer
Stelle überdecken,
unter der der codierte Bereich eines jeden Zahnrades bei dessen
Drehung hindurchläuft.
An dieser Stelle durchleuchtet dann die Lichtschranke die 4 Räder. Dazu
werden das Wochentagrad (28), das Monatstagrad (32)
und das Monatsrad (35) übereinander
angeordnet, so daß sie
um einen gemeinsamen Mittelpunkt rotieren.
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Der
Pfeil auf jedes Zahnrad, der in der 8a nebeneinander
angeordnet gezeichneten Zahnräder weist
auf die von der Lichtschranke durchleuchtete Stelle. Jedes der 4
Zahnräder
in 8a ist in Sektoren unterteilt, denen Zeiten zugeordnet
sind. Befindet sich ein bestimmter Kreissektor zwischen der mit
einem Pfeil gekennzeichneten Lichtschranke, wird dessen Zeitwert
auf einer der Anzeigen Wochentaganzeige mit Tageszeitunterteilung,
Monatstaganzeige oder Monatsanzeige dargestellt.
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Die 8b zeigt,
wie die sich in einem Bereich überdeckenden
Zahnräder
von einer Lichtschranke, bestehend aus Lichtquelle (37)
und Lichtempfänger
(38), durchleuchtet werden.
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Die
Lichtquelle (37) (z. B. eine Infrarot-LED) ist an einen
Ausgang und der Lichtempfänger
(38) (z. B. ein Fototransistor) ist an einen Eingang der
Steuerung (1) des Kalenders angeschlossen. Nur wenn alle
4 Zahnräder
in einer Stellung stehen, in der sie den Lichtstrahl nicht unterbrechen,
wird der Lichtempfänger
(38) vom Lichtstrahl getroffen und schaltet einen entsprechenden
Pegel an den Eingang der Steuerung (1).
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Um
die Getriebestellung auszulesen, treibt die Steuerung solange über den
Schrittmotor die Zahnräder
des Getriebes an, bis sie aus den vom Lichtempfänger empfangenen Impulsen auf
die Getriebestellung schließen
kann. Dazu schaltet sie nach jedem Schritt des Schrittmotors die
Lichtquelle kurzzeitig ein und liest die Antwort des Lichtempfängers aus.
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Das
Bestimmen der Getriebestellung erfolgt durch aufeinanderfolgendes
Bestimmen der Stellung des Wochentagrades (28), des Schaltrades
(30) und des Monats- (35) und Monatstagrades (32).
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1. Bestimmen der Stellung
des Wochentagrades
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Aufgrund
der gewählten Übersetzungsverhältnisse
wird das 24-Stunden-Rad (27) mit jedem Schritt des Schrittmotors
um 2 Stunden weitergeschaltet. Wird der Lichtempfänger beleuchtet,
muß es
sich wegen der Codierung des 24-Stunden-Rades
um die Zeit 0 Uhr oder 12 Uhr handeln. Ab dieser Position testet
die Steuerung im 6-Schritt-Abstand, ob 3 mal hintereinander Licht
auf den Lichtempfänger
fällt.
Hat der Lichtempfänger das
dritte mal Licht erkannt, steht der Wochentagzeiger auf der Position
Montag 0 Uhr. Denn nur in den im 6-Schritt-Abstand aufeinanderfolgenden
Positionen Sonntag 0 Uhr, Sonntag 12 Uhr und Montag 0 Uhr ist das Wochentagrad
durchlässig.
An allen anderen Tagen, außer
am Sonntag ist es um 12 Uhr undurchlässig.
-
2. Bestimmen der Stellung des Schaltrades
(30)
-
Die
Steuerung kennt nun die Stellung des Wochentagrades (28)
und des 24-Stunden-Rades (27). Nun testet sie ab der Stellung
0 Uhr des 24-Stunden-Rades im 12-Schritt-Abstand, also jeweils zu
Beginn eines neuen Wochentages, wann das Licht durch die Lichtschranke
unterbrochen wird. An dem Wochentag, an dem dies geschieht hat das
Schaltrad (30) bereits das Monatstagrad (32) so
weitergeschaltet, daß durch
einen der Stege des Monatstagrades (32) des Licht unterbrochen
wurde. Die Weiterschaltung hat somit am Vortag dieses Wochentages
stattgefunden. Ab dem Tag der Weiterschaltung wird das Monatstagrad
(32) im Abstand von 8 Wochentagen, oder 8·12 = 96
Schritten des Schrittmotors durch das Schaltrad (30) weitergeschaltet.
-
3. Bestimmen der Stellung des Monatsrades
und des Monatstagrades
-
Die
3 Stege des Monatsrades (35) sind so codiert, daß sie vom
15.3. bis 30.3, vom 25.7. bis 9.8. und vom 5.12. bis 19.12. das
Licht der Lichtschranke unterbrechen, so daß während des Drehens des Monatstagrades
(32) und Monatsrades (35) um mindestens 15 Monatstage
oder 15·96
Schritte des Schrittmotors die Lichtschranke unterbrochen wird.
Durch eine entsprechend lange Unterbrechung der Lichtschranke erkennt die
Steuerung somit, daß sich
gerade einer der Stege des Monatsrades zwischen der Lichtschranke
durchgedreht hat. Nun braucht die Steuerung nur noch zu zählen, nach
wieviel 5 Monatstagen oder 5·96
Schritten des Schrittmotors andauernden Verdunklungszyklen des Lichtempfängers eine
Verdunklung des Lichtempfängers für 6 Monatstage
oder 6·96
Schritte des Schrittmotors erfolgt. Die Verdunklung des Lichtempfängers für 6 Monatstage
erfolgt vom 25. bis 30. Tag eines Monats und wird von der Steuerung
mit der ersten Durchlässigkeit der
Lichtschranke am 31. Monatstag festgestellt, auf den dann das Monatstagrad
(32) steht. Die Stellung des Monatsrades (35)
bestimmt die Steuerung aus der Anzahl der gezählten, 5 Monatstage andauernden
Verdunklungszyklen. Ist die Anzahl der Verdunklungszyklen 0, steht
das Monatsrad auf dem 31. Dezember, ist sie 1 steht das Monatsrad
auf dem 31. August und ist sie 2, steht das Monatsrad auf dem 31.
April.
-
In
einem später
beschriebenen, manuellen Verfähren
zur Zeitprogrammierung des Kalenders wird der Wochentagzeiger zur
Visualisierung der einzuprogrammierenden Parameter Abstand vom Schaltjahr,
Monat, Monatstag und Wochentag mit Tageszeit verwendet. Der Steuerung
muß deswegen
die Stellung des Wochentagzeigers bekannt sein, während zu
diesem Zeitpunkt die Stellung des Monatstag- und Monatszeigers noch nicht
von Bedeutung ist. Um die Stellung des Wochentagrades (28)
und damit des Wochentagzeigers ermitteln zu können, darf kein Steg des Monatstagrades
(32) und des Monatsrades (35) die Lichtschranke
unterbrechen. Die Lichtschranke wird durch diese Räder für maximal
16 Monatstage, oder 16·96
= 1536 Schritte des Schrittmotors hintereinander unterbrochen. Anschließend muß die Steuerung
das Wochentagrad (28) maximal noch etwas mehr als 360° drehen,
um dessen Stellung feststellen zu können. Im extremsten Fall hat
des Wochentagrad (28) vor der Unterbrechung der Lichtschranke
durch das Monatstag- (32) und Monatsrad (35) noch etwas
mehr als eine Umdrehung zurückgelegt,
so daß die
maximale Schrittanzahl bis zur Bestimmung der Stellung des Wochentagrades
(28) etwa 1536 + 2·84
= 1704 Schritte beträgt.
Kann der Schrittmotor mit einer maximalen Schrittgeschwindigkeit
von 20 Schritten in der Sekunde laufen, wird diese Schrittanzahl
in etwa 85 Sekunden zurückgelegt.
Die hier vorgestellte Getriebestandserkennung ist daraufhin optimiert,
daß diese
Zeit zur Bestimmung der Stellung des Wochentagrades (28)
bzw. Wochentagzeigers gering ist, um ohne große Wartezeit das manuelle Einstellverfahren
durchführen
zu können.
Im Gegensatz zu bisher in Funkuhren eingesetzten Getriebestandserkennungen,
bei denen die Stegbreite des Stundenrades variiert, ist hier die
Stegbreite des Monatsrades nahezu gleich, jedoch variiert die Anordnung
der Stege des Monatsrades (35) innerhalb eines Monats bzw.
zweier Monate, so daß in
Verbindung mit der über
unterschiedliche Stegbreiten ermittelbaren Position des Monatstagrades
(32) die Stellung des Monatsrades (35) bestimmt
werden kann.
-
Um
aber die manuell einprogrammierte Zeit oder die durch ein Zeitsignal
empfangene Zeil einzustellen, muß der Schrittmotor des Kalenders
eine im Durchschnitt wesentlich größere Anzahl von Schritten zurücklegen.
Um die vollständige
Getriebestellung feststellen zu können, muß die Steuerung das Monatsrad
(35) um maximal ca; 5,5 Monate, also 5,5·31·96 = 16368
Schritte antreiben. Um von der ermittelten Getriebestellung aus
die Zeiger auf die einprogrammierte oder eingelesene Zeit zu setzen
ist im extremsten Fall ein Schritt weniger als ein Umlauf des Monatsrades
(35), also 12·31·96–1 = 35711
Schritte erforderlich. Die Steuerung benötigt also maximal insgesamt
etwa 16368 + 35711 = 52079 Schritte, was bei einer maximalen Schrittgeschwindigkeit
des Schrittmotors von 20 Schritten je Sekunde etwa 44 Minuten dauert.
-
Eine
weitere Variante eines Kalenders mit einem Antrieb beschreibt der
6. Patentanspruch. 21 zeigt den Antrieb und die
auseinandergezogene Getriebekette einer solchen Kalendervariante.
Mit einem Schritt des Antriebs (74) wird der Wochentagzeiger
(76) einen Tagesabschnitt von 2 Stunden vorgesetzt. Zwischen
dem Wochentagrad (75) und dem Monatstagrad (77)
besteht eine getriebliche Kopplung mit einem konstanten Übersetzungsverhältnis von
62 zu 1. Betrachtet man 22a,
die einen Teil der Getriebekette von 21 darstellt,
so erkennt man, daß während des
Durchlaufens aller Wochentage und aller Tagesabschnitte eines Wochentags
von Montag 0 Uhr zu Sonntag 22 Uhr, sich der Monatstagzeiger (78)
zwar vom Anfang zum Ende eines Monatstagsegments bewegt, sich aber
die ganze Zeit über
im selben Monatstagsegment befindet. Somit kann an einem Monatstag
ein beliebiger Wochentag und jeder Tagesabschnitt dieses Wochentags
angezeigt werden.
-
Wird
der Wochentagzeiger (76) aber von Sonntag 22 Uhr zu Montag
0 Uhr weiterbewegt, so verläßt der Monatstagzeiger
(78) das erste Monatstagsegment und kommt erst nach einer
weiteren Drehung des Wochentagzeigers (76) um 360° am Anfang
des zweiten Monatstagsegments an (siehe 22b).
Dieser Bereich darf nicht zur Anzeige verwendet werden, die Steuerung
muß dafür sorgen,
daß er
schnell durchlaufen wird.
-
An
einem Beispiel soll die Funktionsweise der Wochentag- und Monatstaganzeige
beschrieben werden. Der Wochentagzeiger steht auf Montag 0 Uhr,
der Monatstagzeiger steht auf einen ersten Monatstag. Die Steuerung
setzt bis Montag 22 Uhr den Antrieb alle 2 Stunden einen Schritt
und den Wochentagzeiger somit einen Tagesabschnitt von 2 Stunden
vor. Zum Tageswechsel zu Dienstag 0 Uhr setzt die Steuerung den
Antrieb 2·84
+ 1 = 169 Schritte vor, wodurch der Wochentagzeiger auf Dienstag
0 Uhr und der Monatstagzeiger auf dem zweiten Monatstag läuft.
-
Diese
Kalendervariante ist mit Mitteln zum manuellen Setzen der Zeiger
in eine definierte Position ausgerüstet. Dazu wirkt ein manuell
drehbares Einstellrad (84) auf das Zwischenrad (85)
zwischen dem Monatstagrad (77) und dem Monatsrad (79).
Mit diesem Einstellrad erfolgt eine Einstellung des Monatstag- und
des Monatszeigers. Zwischen dem Monatstagrad (77) und seinem
Trieb (83) befindet sich eine Rutschkupplung, so daß ein Drehen
des Einstellrades (84) keine Auswirkungen auf das Wochentagrad
(75) hat. Der Trieb des Monatstagrades (83) ist
mit dem Monatstagrohr (81), auf welches der Monatstagzeiger
(78) gesetzt wird, fest verbunden. Das Monatstagrad (77)
wird mit einer Feder (82) gegen den Trieb des Monatstagrades
(83) gedrückt.
-
Das
Setzen des Wochentagzeigers in eine definierte Position erfolgt
mittels einer an der Steuerung angeschlossenen Taste (86,
siehe 24 und 25).
-
Das
Setzen der Zeiger in eine definierte Position ist mit folgendem
Verfahren durchführbar.
-
Nach
dem Anlegen der Betriebsspannung setzt die Steuerung jede Sekunde
den Antrieb einen Schritt und somit den Wochentagzeiger einen Tagesabschnitt
von 2 Stunden vor. Nachdem der Wochentagzeiger eine von der Steuerung
erwartete Position erreicht hat, z. B. Montag, 0 Uhr muß die Taste
betätigt
werden. Damit kennt die Steuerung die Position des Wochentagzeigers.
Anschließend
werden mit dem Einstellrad der Monatstag- und der Monatszeiger in
eine von der Steuerung erwartete Position gebracht (z. B. der Monatstagzeiger
auf den Anfang des 1. Monatstagsegments und der Monatszeiger auf
Januar) und dies der Steuerung über eine
Tastenbetätigung
mitgeteilt. Nach einer manuellen Zeitprogrammierung kann die Steuerung
die Zeiger in die der Zeit entsprechende Position setzen.
-
Das
beschriebene Verfahren kann vorteilhaft folgendermaßen variiert
werden.
- 1. Die Steuerung setzt den Wochentagzeiger
jede Sekunde einen Tagesabschnitt vor. Wenn die Position Montag
0 Uhr erreicht wird, wird die Taste betätigt.
- 2. Durch manuellen Zeitprogrammierung wird die Zeit in die Steuerung
einprogrammiert.
- 3. Der Monatszeiger wird auf den Monat und der Monatstagzeiger
auf den Anfang des Monatstagsegments gesetzt, die einprogrammiert
wurden.
- 4. Nach einer Betätigung
der Taste beginnt die Steuerung mit der Zeitzählung und setzt die Zeiger
in die richtige Durch die Voreinstellung des Monatstag- und des
Monatszeigers kann die einprogrammierte Zeit sehr schnell angelaufen
werden.
-
Nachteilig
an dieser Kalendervariante ist, daß der Monatstagzeiger aufgrund
des konstanten Übersetzungsverhältnisses
zwischen Wochentag- und Monatstagrad je nach Wochentag in einer
anderen Position innerhalb eines Monatstagsegments steht. Wird das Übersetzungsverhältnis zwischen
Wochentagrad und Monatstagrad vergrößert (z. B. auf 124 zu 1),
so muß die
Steuerung zwar den Antrieb zu einem Tageswechsel eine größere Anzahl
von Schritten laufen lassen, aber die Position des Monatstagzeiger ändert sich
dann weniger bei der Anzeige unterschiedlicher Wochentage.
-
24 zeigt
die Anordnung des Schrittmotor-Getriebe-Blocks, der Steuerungsleiterplatte
(88), der Batterie (87), des Einstellrades (84),
der Taste (86) und der herausgeführten Welle zum Aufsetzen des
Wochentagzeigers und der Rohre zum Aufsetzen des Monatstag- und
des Monatszeigers in einem Kalenderwerksgehäuse. Dieses Kalenderwerksgehäuse kann
vorteilhaft in standardisierten Abmessungen für Quarzuhrwerke hergestellt
werden, so daß es
in Wanduhrengehäuse
für standardisierte
Quarzuhrwerke eingesetzt werden kann.
-
25 zeigt
die Schaltung eines solchen Kalenders. Ein mit 32768 Hz getakteter
Nitrocontroller vom Typ PIC 120509 der Firma Mikrochip ist zentraler
Bestandteil der Steuerung. Die Taste (86) ist an einen
Eingang und der Antrieb (74) an zwei Ausgängen des
Microcontrollers angeschlossen. Als Antrieb wird ein bipolarer Schrittmotor,
der von der Steuerung mit Impulsen wechselnder Polarität angesteuert
wird, eingesetzt. Der eingesetzte Microcontroller benötigt eine
Spannung von mindestens 2,5 V, so daß eine 1,5 V Primärzelle nicht zur
Spannungsversorgung ausreicht. Wird jedoch ein Microcontroller eingesetzt,
der mit einer Spannung von 1,5 V arbeitet, so ist ein Einsatz nur
einer 1,5 V Primärzelle
möglich.
-
Der
Microcontroller arbeitet ein Programm ab, das
- – das Verfahren
zum manuellen Setzen der Zeiger in eine definierte Position durchführt und
die Getriebestandsregister mit dieser definierten Position initialisiert
- – jeden
Schritt des Schrittmotors zählt
und die Getriebestandsregister entsprechend aktualisiert
- – das
Verfahren zur manuellen Zeitprogrammierung durchführt und
die einprogrammierte Zeit in Zeitregistern speichert.
- – die
Taktimpulse des Quarzes zählt
und die Zeitregister entsprechend der abgelaufenen Zeit aktualisiert
- – unter
Berücksichtigung
der Zeit in den Zeitregistern, der Getriebeübersetzungsverhältnisse
und der Zuordnung der Getriebestellungen zu den auf den Skalen angezeigten
Parameterwerten fortlaufend die Sollposition der Zeiger berechnet
- – den
Schrittmotor solange vorsetzt, bis die in den Getriebestandsregistern
gespeicherte Iststellung der Zeiger mit der Sollposition übereinstimmt.
-
Die
Zeit- und Getriebestandsregister sind Teil des Arbeitsspeichers
des Microcontrollers.
-
In
einem Jahr muß der
Schrittmotor etwa 2·84·31·12 = 62496
Schritte ausführen,
wobei die Steuerung die Spannung für den Schrittmotor für etwa 50
ms einschaltet. Der Strom durch die Magnetspule des Schrittmotors
beträgt 5
mA. Der Durchschnittsstrom des Schrittmotors liegt dann bei 62496·5 mA·50 ms/(365·24·60·60 s)
= 495 nA.
-
Der
Microcontroller selbst benötigt
bei einer Versorgungsspannung von 3 V und einer Taktfrequenz von
32768 Hz, einen Strom von 20 μA
(Microampere), so daß der
durchschnittliche Gesamtstrom bei etwa 0,02 mA liegt. Hat der eingesetzte
Batteriesatz eine Kapazität
von 1000 mAh kann der Kalender 1000 mAh/0,02 mA = 50000 h oder 2083
Tage laufen. Somit bräuchte
erst nach über
5 Jahren der Batteriesatz des Kalenders ausgewechselt werden.
-
Beträgt die Gangabweichung,
wie mit einem quarzstabilisierten Taktgenerator erreichbar, 1 Sekunde am
Tag würde
sie nach 5 Jahren 365 s·5
= 30,4 Minuten betragen. Da der Wochentagzeiger des Kalenders alle
120 Minuten einen Schritt vorwärtsbewegt
wird, liegt die Gangabweichung noch deutlich unter der Schrittweite
des Wochentagzeigers. Somit könnte
der Kalender, nach einem Batteriewechsel und einer manuellen Zeitprogrammierung
der Steuerung 5 Jahre ohne Servicearbeiten laufen.
-
Eine
weitere Möglichkeit
für eine
eifache getriebliche Verbindung zwischen der Wochentag- und Monatstaganzeige,
die von nur einem elektrische Antrieb angetrieben werden, wird nachfolgend
beschrieben.
-
Die
getriebliche Verbindung des Wochentag- und Monatstagzeigers zeigt 10.
Mit jedem Schritt des Antriebs wird der Wochentagzeiger (39)
und der Monatstagzeiger (40) einen Wochentag bzw. Monatstag vorgeschaltet.
Im Prinzip ist eine solche mechanische Kopplung zwischen Wochentag-
und Monatstagzeiger nicht neu. Sie wird in mechanisch anzeigenden
Uhren mit Wochentag- und Monatstaganzeige verwendet. Jedoch muß in Monaten
mit weniger als 31 Tagen eine manuelle Korrektur der Monatstaganzeige
erfolgen.
-
Abweichend
von konventionellen Lösungen
treibt hier jedoch die Steuerung den Antrieb und damit die Wochentag-
und Monatstaganzeige auch beim Wechsel eines Monats mit weniger
als 31 Tagen solange an, bis der richtige Wochentag und Monatstag
angezeigt werden. So reicht es z. B. nicht, daß zu einem Monatswechsel eines
Monats mit 30 Monatstagen der Antrieb den Monatstagzeiger 2 Schritte
vom 30. auf den 1. Monatstag vorsetzt, denn dann würde der
Wochentagzeiger auch 2 Schritte vorgesetzt und somit ein Wochentag übersprungen
werden. Betrachtet man aber 11, so
erkennt man, daß nach
7, mit jeweils 31 Schritten des Antriebs erfolgten Umläufen des
Monatstagzeigers (40) der Wochentagzeiger (39)
alle Wochentage durchlaufen hat und wieder in seiner Ursprungsposition
steht.
-
Wurde
wie im obigen Beispiel durch den Wechsel vom 30. auf den 1. Monatstag
ein Wochentag überlaufen,
so kann die Steuerung dies korrigieren, indem sie den Antrieb weitere
2·31
Schritte laufen läßt.
-
Dazu
ist die Steuerung auch in der Lage, denn sie berechnet entsprechend
Anspruch 1 die Sollposition der Zeiger unter Berücksichtigung der Zeit in den
Zeitregistern, der Getriebeübersetzungsverhältnisse
und der Zuordnung der Getriebestellungen zu den auf den Skalen angezeigten
Parameterwerten.
-
Wechselt
z. B. das Datum von Sonnabend, dem 30. Monatstag zu Sonntag, dem
1. Monatstag, so treibt die Steuerung zuerst den Antrieb 2 Schritte
an, wobei der Wochentagzeiger Montag und der Monatstagzeiger den
1. Monatstag anzeigt. Nach 31 Korrekturschritten des Antriebs zeigt
der Monatstagzeiger wieder einen 1. Monatstag und der Wochentagzeiger
einen Donnerstag an, Nach weiteren 31 Schritten des Antriebs wird
das richtige Datum Sonntag, der 1. Monatstag angezeigt. Analog erfolgt
die Korrektur von Monaten mit 28 oder 29 Tagen.
-
Der
Vorteil einer derart gekoppelten Wochentag- und Monatstaganzeige
besteht darin, daß die
Steuerung zu einem Tageswechsel im Normalfall den Antrieb nur einen
Schritt weitersetzen muß,
um die Wochentag- und Monatstaganzeige zu aktualisieren. Nur beim
Wechsel eines Monats mit weniger als 31 Tagen ist eine größere Schrittanzahl
notwendig.
-
Allgemein
kann die Wochentag- und Monatstaganzeige sowohl als Zeigeranzeige
als auch auf andere Weise, wie durch eine mit Zahlen beschriftete
Scheibe in einem feststehenden Fenster erfolgen und die Anordnung
der Anzeigeelemente kann beliebig sein. Eine entsprechend 10 gekoppelte
Wochentag- und Monatstaganzeige in Verbindung mit einer entsprechenden
elektronischen Steuerung und einem eigenen Antrieb für die Wochentag-
und Monatstaganzeige kann vorteilhaft auch in einer die Wochen-
und Monatstage anzeigenden Uhr genutzt werden. Beim Einsatz in einem
Kalender entsprechend Patentanspruch 1 müssen zusätzlich die Monate angezeigt
werden. Dabei kann die Steuerung über einen weiteren Antrieb
und über
ein weiteres Getriebe den Monatszeiger antreiben.
-
Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, die Monatsanzeige mit der Monatstaganzeige getrieblich
zu koppeln, wobei das Übersetzungsverhältnis zwischen
Monatstag- und Monatsanzeige 12 zu 1 beträgt (siehe 12).
Beim Wechsel eines Monats mit 31 Tagen wird die Monatsanzeige korrekt
auf den nächsten
Monat gesetzt. Ist der zu wechselnde Monat allerdings kürzer als
31 Tage, so erfolgt wie schon beschrieben eine Korrektur der Wochentaganzeige
durch mehrere Umläufe
der Monatstaganzeige. Damit wird natürlich ein falscher Monat eingestellt.
Wie aus 11 hervorgeht, wird nach 7 Umläufen des
Monatstagzeigers der ursprüngliche Wochentag
und natürlich
auch der ursprüngliche
Monatstag eingestellt. Nach diesen 7 Umläufen des Monatstagzeigers wird
der Monatszeiger 7 Monate vorgesetzt. Wird der Monatstagzeiger insgesamt
12 mal für
jeweils 7 Umdrehungen gedreht, so durchläuft der Monatszeiger alle Monate
und steht anschließend
wieder auf den Ursprungsmonat. Dabei durchläuft der Monatszeiger die numerisch
dargestellten Monate (1-Januar, 12-Dezember) in folgender Reihenfolge
1→8→3→10→5→12→7→2→9→4→11→6→1.
-
Wechselt
das Datum z. B. von Montag, dem 30. April zu Dienstag, dem 1. Mai,
so treibt die Steuerung den Antrieb zuerst 2 Schritte an, wobei
der Wochentagzeiger (39) auf Mittwoch, der Monatstagzeiger
(40) auf den 1. und der Monatszeiger (41) auf
Mai gesetzt wird (12a). Nun erfolgt die Korrektur
des Wochentags, indem die Steuerung den Antrieb 62 Schritte antreibt,
wobei nun Dienstag, der 1. angezeigt wird, der Monatszeiger jedoch
2 Monate weitergewandert ist und nun auf Juli zeigt (12b).
-
Anschließend muß die Steuerung
noch den Monat korrigieren, wobei sie den Antrieb 10·7·31 Schritte vorsetzt.
Beginnend vom Juli steht der Monatszeiger nach jeweils 7·31 Schritten
des Antriebs oder 7 Umdrehungen des Monatstagzeigers auf folgenden
Monaten:
Februar, September, April, November, Juni, Januar,
August, März,
Oktober, Mai. Damit ist die Korrektur abgeschlossen und es wird
das richtige Datum, Dienstag, der 1. Mai angezeigt (12c).
-
In
der folgenden Tabelle wird die Anzahl der Schritte des Antriebs
bei einem Monatswechsel in Abhängigkeit
von der Monatstaganzahl dargestellt.
Anzahl Monatstage | Schritte
des Antriebs bei einem Monatswechsel zur Korrektur des | Summe der Korrekturschritte für den Wochentag und
Monat |
Monatstags | Wochentags | Monats |
28 | 4 | 6·31 | 6·7·31 | 1488 |
29 | 3 | 4·31 | 8·7·31 | 1860 |
30 | 2 | 2·31 | 10·7·31 | 2232 |
31 | 1 | - | - | 0 |
-
Immerhin
5 mal im Jahr muß eine
große
Anzahl von Korrekturschritten durchgeführt werden. In einem Jahr mit
365 Tagen muß der
Antrieb insgesamt 12·31
+ 4·2232
+ 1488 = 10788 Schritte und in einem Schaltjahr 12·31 + 4·2232 +
1860 = 11160 Schritte zurücklegen.
-
Müssen die
Monate jedoch nicht kontinuierlich folgen, weil sie z. B. nicht
durch einen Zeiger, der auf eine Monatsskala weist, sondern durch
eine umlaufende Monatsscheibe in einem feststehenden Fenster angezeigt
werden, können
sie so verteilt werden, daß sich
die Einstellzeiten verringern. Eine in dieser Hinsicht günstigere
Anordnung der Monate z. B. auf einer Monatsscheibe wird mit folgender
Reihenfolge erreicht:
Juli-August-September-März-April-Oktober
November-Mai-Juni-Dezember-Januar-Februar.
-
Auf
alle Monate mit 31 Tagen, bei denen keine Korrektur des Wochentags
notwendig ist, folgt auf der Monatsscheibe der Folgemonat. Beim
Wechsel der Monate April, September und November mit 30 Tagen, muß die Monatstaganzeige
zur Korrektur des Wochentags 2 mal umlaufen, wobei 2 Monate auf
der Monatsanzeige übersprungen
werden. Da die Monate Mai, Oktober und Dezember nicht direkt auf
der Monatsscheibe den Monaten April, September bzw. November folgen,
sondern zwischendurch immer noch 2 Monate eingefügt wurden, steht die Monatsanzeige
nach der Korrektur des Wochentags richtig. Nur in den Monaten Februar und
Juni muß auch
eine zusätzliche
Korrektur der Monatsanzeige stattfinden.
Monat | Schritte
des Antriebs bei einem Monatswechsel zur Korrektur des | Summe der Korrekturschritte für den Wochentag und
Monat |
Monatstags | Wochentags | Monats |
Februar
(28 Tage) | 4 | 6·31 | 3·7·31 | 837 |
Februar
(29 Tage) | 3 | 4·31 | 5·7·31 | 1209 |
Juni
(30 Tage) | 2 | 2·31 | 7·7·31 | 1581 |
April,
September, November (30 Tage) | 2 | 2·31 | - | 62 |
Januar,
März, Mai, Juli,
August, Oktober, Dezember (31 Tage) | 1 | - | - | 0 |
-
In
einem Jahr mit 365 Tagen muß der
Antrieb insgesamt nur noch 12·31
+ 3·62
+ 1581 + 837 = 2976 Schritte und in einem Schaltjahr 12·31 + 3·62 + 1581
+ 1209 = 3348 Schritte zurücklegen.
-
Jedoch
kann die Monatsscheibe nicht wie ein Zeiger kontinuierlich im Verlauf
des Monats vorwärtsbewegt
werden, sondern muß schrittweise
beim Wechsel vom 31. zum 1. eines Monats weitergeschaltet werden.
-
Die
Einstellzeiten nach der Inbetriebnahme und nach einem Tageswechsel
können
bei Kalendervarianten mit nur einem Antrieb und einer Unterteilung
der Wochentaganzeige zur Darstellung von Tagesabschnitten recht
groß werden.
Um diese Zeiten zu verringern, wird ein Kalender mit unterteilter
Wochentaganzeige vorteilhaft mit 2 elektrischen Antrieben ausgerüstet. Der
Wochentagzeiger (43) wird durch einen Schrittmotor SM1
(42) angetrieben (13a)
und ein weiterer Schrittmotor SM2 (44) treibt den Monatstagzeiger
(45) und davon ausgehend über eine 12 zu 1 Übersetzung
den Monatszeiger (46) an (13b).
-
Eine
solche Kalendervariante ist nicht erfindungsgemäß.
-
Der
Aufbau eines solchen nicht erfindungsgemäßen Kalenders mit 2 Schrittmotoren,
einer Getriebestandserkennung und einem Zeitzeichenempfänger soll
an einem Beispiel beschrieben werden.
-
Die 13a und 13b zeigen
die Getriebeketten eines mit 2 Schrittmotoren ausgerüsteten Kalenders
in auseinandergezogener Darstellung. Jedoch drehen sich das Wochentagrad
(48), das Monatstagrad (49) und das Monatsrad
(50) um einen gemeinsamen Mittelpunkt. Diese Zahnräder und
ein 24-Stunden-Rad (47) sind entsprechend 15b so angeordnet, daß sie sich teilweise überdecken.
Im Bereich der Überdeckung
befinden sich diese Zahnräder
zwischen einer Lichtschranke. Die 4 Zahnräder sind entsprechend 15a kodiert. Der Pfeil auf jedes Zahnrad weist
auf die von der Lichtschranke durchleuchtete Stelle. Die codierten
Zahnräder
und die Lichtschranke, bestehend aus Infrarot-Led (54)
und Infrarot-Fototransistor (55) sind die Mittel zur Getriebestandserkennung.
-
Die 16a stellt die Seitenansicht eines Kalenderwerksgehäuses mit
den 2 Schrittmotoren (42, 44), den 2 Getrieben
und der Getriebestandserkennung dar. Eine mit dem Wochentagrad (48)
verbundene Wochentagwelle (51), ein mit dem Monatstagrad
(49) verbundenes Monatstagrohr (52) und ein mit
dem Monatsrad (50) verbundenes Monatsrohr (53)
sind herausgeführt.
Darauf werden die Zeiger des Kalenders aufgesteckt. Weiterhin befindet
sich unter dem Schrittmotoren-Getriebe-Block (56) eine
Leiterplatte (57), welche die Schaltung der Steuerung (u.
a. Microcontroller und Quarz) und des Zeitzeichenempfängers (u.
a. Empfangs IC) enthält.
-
16b zeigt die Draufsicht auf das Kalenderwerkgehäuse. Vor
dem Schrittmotoren-Getriebe-Block (56) ist Platz für ein Batteriefach
für eine
1,5 V Batterie (58) vom Typ R6 und eine Antenne (59)
für den
Zeitzeichenempfänger.
-
Das
Kalenderwerksgehäuse
entspricht in seinen Abmessungen dem Gehäuse eines in Standardabmessung
hergestellten Quarz- oder Funkuhrwerks. Diese Uhrwerke dienen zum
Einbau in Tisch- oder Wanduhrengehäuse und sind gekennzeichnet
durch eine Länge
und Breite von jeweils 56 mm und eine Bohrung in der Mitte des Gehäuses, durch
die eine Welle und 2 Rohre zum Aufsetzen der Zeiger geführt sind
(siehe 5a bis 5c).
-
Somit
kann das Kalenderwerk in jedes Tisch- oder Wanduhrengehäuse, welches
zur Aufnahme eines solchen standardisierten Uhrwerks vorgesehen
ist, eingesetzt werden. 6 zeigt solch
einen, mit einem Wanduhrengehäuse
(60) realisierten Kalender, wobei 6a die
Vorderseite des Uhrengehäuses
(60) mit einem eingesetzten Kalenderzifferblatt (9)
und 6b die Rückseite
des Uhrengehäuses
(60) mit einem eingebauten Kalenderwerk (61) darstellt.
-
Natürlich kann
auch das Kalenderwerk anderer Varianten eines Kalenders in Standardabmessungen hergestellt
werden.
-
Es
ist auch denkbar, eine die Tageszeit anzeigende Uhr und einen Kalender
gemeinsam zu vermarkten, wobei gleiche Gehäuse für die Uhr und den Kalender
verwendet werden.
-
Nun
soll noch eine Schaltung der Steuerung und das Steuerungsprogramm
für einen
Kalender entsprechend den 13a, 13b, 15a und 15b beschrieben werden.
-
Die
Zeiger des Kalenders werden ja von 2 Schrittmotoren angetrieben
(13a, 13b).
Die Schrittmotoren sind analog gebräuchlichen Schrittmotoren von
Quarzuhren aufgebaut. Sie werden mit Impulsen wechselnder Polarität angesteuert,
wobei die Impulslänge
der hier eingesetzten Schrittmotoren etwa 50 ms beträgt. Je Impuls
führt ein
Schrittmotor einen Schritt aus, wobei sein Rotor um 180° gedreht
wird. Mit einem Schritt von Schrittmotor SM1 (42) wird
der Wochentagzeiger (43) aufgrund der gewählten Getriebeübersetzung
um 2 Stunden vorgesetzt. Mit einen Schritt von Schrittmotor SM2
(44) wird der Monatstagzeiger (45) um einen Monatstag
und der Monatszeiger (46) um 1/31 eines Monatstags vorgesetzt.
-
14 zeigt
die Schaltung der Steuerung des Kalenders. Zentraler Bestandteil
der Steuerung ist ein Microcontroller vom Typ PIC 16C505 der Firma
Microchip.
-
Im
Programmspeicher dieses Microcontrollers können 1024 Befehle, und im Datenspeicher
72 Byte Daten abgelegt werden. Der Microcontroller benötigt eine
Versorgungsspannung im Bereich von 2,5 bis 5,5 V, er kann mit Taktfrequenzen
von 32 kHz bis 20 MHz betrieben werden und besitzt 11 I/O-Pins (Richtung
programmierbar) und 1 Input Pin (Pin4 – RB3). An die Pins 2 und 3
kann ein externer Quarz angeschlossen werden, ansonsten dient ein
interner RC-Oszillator
zur Takterzeugung. Der Microcontroller beinhaltet einen 8 Bit-Timer,
der die von einem programmierbaren Teiler geteilten Taktimpulse
zählen
kann, sowie eine interne Power-on-Reset-Schaltung.
-
Der
Microcontroller wird in der Schaltung mit einer Betriebsspannung
von 3 V und einer quarzstabilisierten Taktfrequenz von 32768 Hz,
die als Zeitnormal dient, betrieben und verbraucht selbst in dieser
Konfiguration einen Strom von etwa 15 Microampere (uA). Die Ausgänge können sowohl
Low- als auch High-Pegel von mindestens 5 mA (bei einer Betriebsspannung
von 2,5 V) liefern.
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Da
die Schrittmotoren für
eine Spannung von 1,5 V ausgelegt sind, ist vor jedem Schrittmotor
ein Vorwiderstand von 240 Ohm geschaltet.
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Als
DCF77-Empfänger
wird ein fertig aufgebautes Modul verwendet. Die Schaltung dieses
Moduls wird hier nicht dargestellt, gezeichnet wurde nur das Interface, über das
der Empfänger
an die Steuerung angeschlossen ist. Die Betriebsspannung des DCF77-Empfängers darf
nicht mehr als 2 V betragen. Sie wird vom Ausgang RB0 des Microcontrollers
zugeschaltet und über
die grüne
LED (D3) auf etwas unter 2 V stabilisiert. Durch das programmgesteuerte
Zuschalten der Versorgungsspannung des DCF77-Empfängers wird
der Low-Aktive Enable-Eingang (DCFOn/) fest auf Masse gelegt. Über den
Ausgang DCF77 des Empfängers
werden die Sekundenimpulse des DCF77-Signals zur Verfügung gestellt, über den
Transistor Q2 verstärkt
und gelangen an den Eingang RB3 des Microcontrollers. Das Programm
des Microcontrollers sorgt dafür,
daß bei
eingeschalteten DCF77-Empfänger
die Sekundenimpulse durch die rote Led (D2) angezeigt werden.
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Neben
den Sekundenimpulsen kann am Eingang RB3 des Microcontrollers noch
der Zustand des Jumpers JP1 und der Zustand der Lichtschranke des
Kalenders über
den Infrarottransistor Q1 abgefragt werden. Damit die Abfrage eindeutig
ist, darf die Steuerung immer nur eines der 3 Elemente aktivieren.
Hat die Steuerung z. B. die Betriebsspannung des DCF77-Empfängers über den
Ausgang RB0 zugeschaltet um die Sekundenimpulse am Ausgang DCF77
abzufragen, muß die
Infrarot-LED D1 abgeschaltet sein und der Jumper JP1 darf nicht
gesteckt sein. Zum Zeigeraufsetzen dient der Jumper JP1, wobei die
Getriebe des Kalenders in eine eindeutige Startposition gebracht
werden. Er wird vor dem Anlegen der Betriebsspannung aufgesteckt, sein
Zustand wird von der Steuerung nach dem Anschluß der Betriebsspannung eingelesen
und muß anschließend entfernt
werden. Die Steuerung wartet auf das Entfernen des Jumpers und führt in dieser
Zeit keine Aktionen aus.
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Da
der in der Steuerung eingesetzte Microcontroller vom Typ PIC 16C505
eine Spannung von mindestens 2,5 V benötigt, sind zwei 1,5 V Primärzellen
notwendig. Diese passen nicht in ein Kalenderwerk in Standardabmessungen.
Wird in der Steuerung jedoch ein Microcontroller eingesetzt, der
mit einer Versorgungsspannung von 1,5 V auskommt und als SMD-Bauteil
ausgeführt
ist, kann ein Batteriefach für
eine Batterie in das Gehäuse
eines Kalenderwerks in Standardabmessungen integriert werden.
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Damit
ist die Beschreibung der Schaltung abgeschlossen und es folgt die
Beschreibung des Steuerungsprogramms des Microcontrollers.
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Die
Taktfrequenz des Microcontrollers von 32768 Hz dient als Zeitnormal.
Ein programmierbarer Teller und der 8 Bit Zähler/Timer werden so initialisiert,
daß die
Frequenz von 32768 Hz durch 128 auf 256 Hz geteilt und anschließend dem
8 Bit Hardwarezähler
zugeführt
wird. Somit erfolgt jede Sekunde ein Überlauf dieses Zählers. Da
der Microcontroller PIC 16C505 über
keine Interrupts verfügt,
muß die
Software dafür
sorgen, daß jeder Überlauf
des 8 Bit Hardwarezählers
erkannt wird. Ausgehend von diesem, jede Sekunde erfolgenden Überlauf
zählt die
Software in weiteren, sich im Datenspeicher befindlichen Register
die Sekunden, Minuten, Stunden, Wochentage, Monatstage, Monate und
den Abstand vom Schaltjahr. Das Programm berücksichtigt dabei die unterschiedliche
Anzahl von Monatstagen in Ab hängigkeit
vom Monat und vom Jahr mit 365 Tagen oder vom Schaltjahr mit 366
Tagen.
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Da
der 8 Bit Hardwarezähler
jede 1/256 s oder etwa alle 4 ms um 1 erhöht wird und vom Programm abgefragt
werden kann, kann die Software die Länge eines Ereignisses mit einer
Genauigkeit von 4 ms bestimmen. So kann die Software z. B. die Magnetspulen
der Schrittmotoren eine definierte Zeit einschalten oder die Impulslänge der
Sekundenimpulse eines DCF77-Zeittelegramms messen.
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Vor
der Zeitanzeige muß die
Software den Getriebestand bestimmen sowie ein DCF77-Zeittelegramm einlesen.
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Zuerst
erfolgt die Getriebestandserkennung. Dazu wird zuerst der Stand
des Wochentagrades ermittelt, wozu Schrittmotor SM1 (42)
einen Schritt weitergeschaltet, anschließend die Infrarot-Led D1 eingeschaltet und
der Zustand der Lichtschranke durch Abfragen des Fototransistors
Q1 abgefragt wird. Dies geschieht solange, bis eindeutig auf den
Stand des Wochentagrades geschlossen werden kann. Wird nach einer
bestimmten Schrittanzahl des Schrittmotors SM1 die Lichtschranke
nicht durchlässig,
so unterbricht das Monatstag- oder Monatsrad die Lichtschranke.
Dann wird der Schrittmotor SM2 einige Schritte weitergeschaltet,
bevor der Vorgang mit dem Schrittmotor SM1 wiederholt wird.
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Nach
der Erkennung der Stellung des Wochentagrades erfolgt analog die
Erkennung der Stellung des Monatstag- und Monatsrades, wozu jedoch
der Schrittmotor SM2 (44) bewegt wird.
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Während eines
Umlaufs des Monatsrads (50) können aufgrund der Codierung
des Monatsrads 3 Positionen erkannt werden. War jedoch während des
Anlegens der Betriebsspannung der Jumper JPI gesteckt, wird eine
eindeutige Position der Getriebe zum Zeigeraufsetzen angefahren
(z. B. 1. Januar, Montag, 0 Uhr).
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Nach
der Erkennung des Getriebestandes wird die Stellung jedes Zeigers
von der Software in Getriebestandsregistern gespeichert. Diese Register
werden mit jedem Schritt eines Schrittmotors aktualisiert. Nun erfolgt
die Synchronisation der die Zeit zählenden Register mit dem DCF77-Zeittelegramm.
Der DCF77-Sender sendet bekanntlich eine Trägerfrequenz von 77,5 kHz aus,
die im Sekundentakt auf 25% ihrer Amplitude abgesenkt wird und zwar
für die
Dauer von 100 ms (Low-Bit) oder 200 ms (High-Bit). Diese Absenkungen
werden auch als Sekundenmarken bezeichnet und kodieren die Zeitinformation.
Die Zeitmarke der 59. Sekunde fehlt und kennzeichnet das Ende einer
Minute. Am Ausgang DCF77 des Empfängers liegen diese Sekundenmarken
als High-Pegel an, sonst liegt dieser Ausgang auf Low. Die Steuerung
schaltet nun den DCF77-Empfänger
ein, warte auf die fehlende Zeitmarke der 59. Sekunde, startet ab
dann die Auswertung, wobei sie die Länge der Sekundenmarken mißt, ihnen
High oder Low-Pegel zuordnet und sie dann speichert. Konnten alle Sekundenmarken
bis zur 59. Sekunde erkannt werden, traten keine Fehler bei der
Längenmessung
und keine Paritätsfehler
auf, erfolgt anschließend
die Umrechnung ins binäre
Zahlensystem. Handelt es sich um eine gültige Zeit, werden die Zeitregister
mit dem eingelesenen Zeittelegramm synchronisiert. Trat ein Fehler
auf, wird ein neues Zeittelegramm eingelesen.
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Nach
dem Einlesen eines Zeittelegramms werden die Zeitregister kontinuierlich
von der Steuerung aktualisiert. Die Sollposition der Zeiger wird
unter Berücksichtigung
der Zeitregister, der Getriebeübersetzungsverhältnisse
und der Zuordnung der Getriebestellungen zu den auf den Skalen angezeigten
Parameterwerten berechnet. Anschließend werden die Schrittmotoren
und somit auch die Zeiger solange vorgesetzt, bis die Sollposition
der Zeiger mit der in den Getriebestandsregistern gespeicherten
Iststellung übereinstimmt.
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Da
der Kalender und die Uhr nun mit Quarzgenauigkeit laufen, wird einmal
am Tag um 3.00.45 der DCF77-Empfänger zur
Synchronisation eingeschaltet und versucht ein neues Zeittelegramm
einzulesen.
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Kann
aufgrund schlechten Empfangs kein Zeittelegramm eingelesen werden,
wird um 3.08.15 der DCP77-Empfänger wieder
ausgeschaltet. Fehlerhaft eingelesene Zeittelegramme werden ignoriert.
Erfolgt eine Umschaltung zwischen Sommerzeit und Normalzeit bzw.
zwischen Normalzeit und Sommerzeit, werden nach dem nächsten Einlesen
eines DCF77-Zeittelegramms die die Zeit zählenden Register und gegebenenfalls
der Wochentagzeiger korrigiert.
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Durch
die grüne
Led D3 wird ein eingeschalteter DCF77-Empfänger gekennzeichnet, die rote
Led D2 zeigt die Sekundenmarken an. Bei schlechtem Empfang kann
durch eine Lageänderung
des Kalenders versucht werden eine bessere Empfangsposition zu finden.
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Die
Zeit- und Getriebestandsregister sind Teil des Arbeitsspeichers
des Microcontrollers.
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Der
Stromverbrauch dieser Variante des Kalenders soll untersucht werden.
Der bei der Inbetriebnahme zur Getriebestandserkennung verbrauchte
Strom wird nicht berücksichtigt.
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In
einem Jahr absolviert der Schrittmotor SM1 der den Wochentagzeiger
antreibt, 365·12
= 4380 Schritte. Der Schrittmotor SM2, der den Monatstag- und Monatszeiger
antreibt absolviert in dieser Zeit 31·12 = 372 Schritte. Der Strom
durch die Magnetspule jedes Schrittmotors soll 5 mA betragen und
die Magnetspule soll je Schritt für 50 ms eingeschaltet werden.
Somit beträgt
der Durchschnittsstrom der Schrittmotoren 5 mA·50 ms·4380 + 372)/(365·24·60·60 s)
= 38 nA.
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Der
DCF77-Empfänger
wird jeden Tag durchschnittlich 3 Minuten eingeschaltet. Er selbst
benötigt
einen Strom von 0,1 mA, allerdings fließt über die grüne Led zur Spannungskonstanthaltung
ein Strom von 2 mA. Die rote Led zur Anzeige der Sekundenmarken
benötigt
einen Strom von 2 mA, der aber nur zu etwa 15% der Einschaltzeit
fließt.
Somit beträgt
der Durchschnittsstrom für
den DCF77-Empfänger
und die Leuchtdioden (0,1 mA + 2 mA + 0,15·2 mA)·180 s/(24·60·60 s) = 5 μA.
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Der
in der Steuerung eingesetzte PIC16C505-Microcontroller benötigt einen
Strom von 15 μA,
so daß der
durchschnittliche Gesamtstrom bei etwa 20 μA liegt. Hat der eingesetzte
Batteriesatz eine Kapazität
von 1000 mAh kann der Kalender 1000 mAh/0,02 mA = 50000 h oder 2083
Tage laufen. Damit bräuchte
erst nach über
5 Jahren der Batteriesatz des Kalenders ausgewechselt werden, vorausgesetzt
es werden Batterien mit einer geringen Selbstentladungsrate eingesetzt.
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Spezielle
Microcontroller liegen bei einer Taktfrequenz von 32768 Hz in ihrem
Stromverbrauch übrigens
noch weit unter einem PIC16C505-Microcontroller (ca. 1 Mikroampere
gegenüber
15 Mikroampere) und benötigen
nur eine Spannung von 1,5 V. Werden dann noch die beiden Leds weggelassen,
fließt
beim Empfang eines DCF77-Zeittelegramms nur noch ein Strom von 0,1
mA für
3 Minuten täglich.
Dann reduziert sich der durchschnittliche Stromverbrauch auf 38
nA (für
die Schrittmotoren) + 0,1 mA·180
s/(24·60·60 s)
= 208 nA (für
den DCF77-Empfänger)
+ 1000 nA (für
den Microcontroller) = 1246 nA. Damit könnte eine Batterie mit einer
Kapazität
von 1000 mAh einen solchen Ka lender theoretisch 1000 mAh/1246 nA
= 802568 h oder 91 Jahre antreiben. Praktisch ist diese Zeit aber
aufgrund der Selbstentladungsrate der Batterie nicht zu erreichen.
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Eine
geringfügig
variierte Schaltung und ein geringfügig variiertes Steuerungsprogramm
gegenüber der
vorgestellten Variante haben sich bereits in der Praxis bewährt. Jedoch
wurde abweichend von den hier vorgestellten Getrieben für den Kalender
der Schrittmotor-Getriebeblock einer handelsüblichen Funkwanduhr eingesetzt.
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Dieser
beinhaltet auch 2 Schrittmotoren und 2 Getriebe, wobei einige Zahnräder der
Getriebe codiert sind und von einer Lichtschranke zur Getriebestandserkennung
durchleuchtet werden. Der ehemalige Sekundenzeiger, der mit 60 Schritten
eines Schrittmotors einmal umläuft
wird nun zur Wochentaganzeige und der ehemalige Minuten- und Stundenzeiger,
die mit 240 bzw. 12·240
Schritten des zweiten Schrittmotors einmal umlaufen werden nun zur
Monatstag- bzw. Monatsanzeige verwendet.
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Es
wäre denkbar,
auch die ursprüngliche
Microcontrollerschaltung dieser Funkuhr für den Kalender zu nutzen, wobei
nur eine spezielle Software für
einen Kalender eingesetzt wird. In diesem Fall würde sich ein solcher Funkkalender
von einer Funkuhr nur durch den Einsatz einer speziellen Softwarevariante
und eines anderen Zifferblattes unterscheiden. Jedoch sind die Getriebeübersetzungsverhältnisse
dieser Funkuhr für
einen Kalender nicht optimal, so daß auch noch die Übersetzungsverhältnisse
des Getriebes geändert
werden sollten. Ein Hersteller solcher Funkuhren kann somit mit
minimalem Mehraufwand auch einen Funkkalender produzieren.
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Eine
genaue Anzeige der Tageszeit neben der Kalenderanzeige ist zwar
durch eine separate Uhr möglich,
hat aber den Nachteil, daß für den Kalender
und die Uhr jeweils ein eigener Batteriesatz verwendet werden muß. Weiterhin
bräuchte
jedes Gerät
eine eigene Steuerung und eventuell auch einen DCF77-Empfänger. Die
Steuerung einer bevorzugten Variante des Kalenders kann deswegen
auch eine Uhr antreiben.
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17 zeigt
das Blockschaltbild einer Variante einer Kalender-Uhr-Kombination,
die mit einem Zeitzeichenempfänger
ausgerüstet
ist.
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18a stellt die Vorderseite eines Gehäuses (66)
mit den Zifferblättern
der Uhr und des Kalenders dar, in das solch eine Kalender-Uhr-Kombination
eingebaut wurde. 18b zeigt die Rückseite
dieses Gehäuses
(66) mit einem eingebauten Kalenderwerk (61) und
einem eingebauten Uhrwerk (67). Das Kalenderwerk (61)
beinhaltet die Spannungsversorgung (Batterie), die Steuerung (1),
einen Zeitzeichenempfänger
(6), sowie den oder die Antriebe (2), das oder
die Getriebe (3) und die Getriebestandserkennung (4)
des Kalenders. Das Uhrwerk beinhaltet den oder die Antriebe (62),
das oder die Getriebe (63) und die Getriebestandserkennung (65)
der Uhr. Der bzw. die Antriebe (62) und die Getriebestandserkennung
(65) der Uhr sind über
ein steckbares Verbindungskabel (68) mit der im Kalenderwerksgehäuse eingebauten
Steuerung (1) verbunden.
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Durch
die räumliche
Trennung von Uhr- und Kalenderwerk, die ja nur über ein Kabel verbunden sind und
den Einsatz je eines Zifferblattes für die Uhr und den Kalender
sind sowohl für
die Uhr als auch für
den Kalender große,
gut ablesbare Anzeigen möglich.
-
Die
Synchronisation der Steuerung des Kalenders mit der aktuellen Zeit
kann sowohl durch den Empfang eines Zeitsignals, z. B. des DCF77-Senders
als auch durch eine manuelle Programmierung erfolgen. Bei einer
manuellen Programmierung ist sicherlich nur ein Verfahren sinnvoll,
bei dem die einzuprogrammierenden Parameterwerte mit einem Zeiger
des Kalenders visualisiert werden. Alles andere würde aufwendige
Zusatzhardware nach sich ziehen.
-
In
der
DE 38 90 910 T1 wird
ein Verfahren zur Programmierung des Datums für eine Uhr mit Minuten- und
Stundenanzeige, sowie einer nicht näher dargestellten Einrichtung
zur Anzeige des Datums beschrieben. Mit einer Spindel die durch
Herausziehen bzw. Hineindrücken
in 3 Stellungen gebracht werden kann, wird der zu programmierende
Parameter Monatstag, Monat oder Jahr ausgewählt. Durch Drehen der Spindel,
die mit einem Impulsgeber ausgerüstet
ist kann der Wert des ausgewählten
Parameters geändert
werden, wobei der Wert durch einen Zeiger der Uhr visualisiert wird.
Der Zeiger fährt
nur so viele Stellungen in einem Umlauf an, wie der einzuprogrammierende
Parameter Werte umfaßt.
Zum Beispiel erfolgt die Darstellung des Januars bei der Programmierung
des Monats, indem der Sekundenzeiger auf der Stellung 5 steht, des
Februars durch die Stellung 10 bis zum Dezember durch die Stellung
60. Alle Zwischenstellungen werden schnell überlaufen. Nachteilig bei diesem
Verfahren ist, daß nicht
direkt abgelesen werden kann, was eingestellt ist. Man muß wissen,
daß z.
B. der Januar der Stellung 5 des Sekundenzeigers entspricht. Weiterhin
ist eine Spindel mit 3 Kontakten und einem Impulsgeber erforderlich.
Die Einstellung der Tageszeit wird nicht erwähnt, vermutlich erfolgt sie
auf konventionelle Art, indem durch Drehen der Spindel Minuten-
und Stundenzeiger verstellt werden. Allerdings wäre auch die Programmierung
einer Tageszeit nach diesem Verfahren problematisch, weil sowohl Stunden
als auch Monate 12 Werte umfassen und somit aus der Zeigerstellung
und dem Lauf des Zeigers nicht mehr eindeutig feststellbar wäre, was
gerade programmiert wird. Weiterhin ist auch keine Programmierung
eines Wochentags vorgesehen. Dies wäre mit diesem Verfahren auch
problematisch, weil wiederum keine Eindeutigkeit des zu programmierenden
Parameters aus dem Lauf und der Stellung der Zeiger möglich wäre.
-
Die
Erfindung werden die Nachteile des in der
DE 38 90 910 T1 beschriebenen
Verfahrens zur Programmierung des Datums zu vermieden indem
- – zwar
auch ein Zeiger zur Visualisierung der Werte dient, diese aber direkt
von der Monats-, Monatstag-, und Wochentagskala abgelesen werden
können
- – die
relativ aufwendig zu realisierende Spindel durch eine einfache Taste
ersetzt wird
- – auch
der Wochentag und die Tageszeit programmiert werden können.
-
Die
manuelle Programmierung der Steuerung des Kalenders erfolgt durch
eine an die Steuerung angeschlos sene Taste und wird durch den Wochentagzeiger
(10) des Kalenders visualisiert. Die als Merkmal in Patentanspruch
1 aufgeführten
Mittel zur manuellen Zeitprogrammierung bestehen also aus der Taste
und dem Wochentagzeiger (10). Das Steuerungsprogramm kommuniziert
mit den Mitteln zur manuellen Zeitprogrammierung In einem nicht
erfindungsgemäßen Kalender
mit 2 Antrieben kann auch der Monatstagzeiger zur Visualisierung
von Parameterwerten genutz werden, z. B. zur Visualisierung der
Monatstage.
-
Nach
einer Betätigung
der Taste in einer vorbestimmten Art, z. B. einer längeren Tastenbetätigung beendet
sich der Kalender im Programmiermodus.
-
Nun
werden nacheinander die Parameter Monat, Monatstag und Wochentag
mit Tageszeit programmiert. Dazu erfolgt eine Visualisierung der
Parameterwerte, indem der Wochentagzeiger (10) nacheinander
auf jeden möglichen
Wert eines Parameters läuft
und dort etwa 1 Sekunde stehenbleibt. So weist der Wochentagzeiger
(10) zur Visualisierung der Monate nacheinander auf einen
jeden Monat der Monatskala (15, siehe 19b), der Monatstage auf einen jeden Monatstag
auf der Monatstagskala (13, siehe 19c)
und der Wochentage mit Tageszeit auf ein jedes Wochentagsegment
und eine jede Tageszeitunterteilung innerhalb dieses Wochentagsegments
auf der Wochentagskala (11, siehe 19d).
Wurde der letzte Wert eines Parameters angelaufen, wird beim nächstenmal
wieder mit dem ersten Wert begonnen (z. B. wird nach dem 31, Monatstag der
1. Monatstag angelaufen). Dies geschieht, solange der Bediener die
Taste nicht betätigt.
Wird jedoch die Taste betätigt,
wird der momentan eingestellte Wert von der Steuerung in einem der
Zeitregister gespeichert und der nächste Parameter wird auf die
gleiche Weise programmiert. Nach dem Programmieren des letzten Parameters
läuft der
Wochentagzeiger (10) vorzugsweise noch in eine Grundstellung
(Montag, 0 Uhr).
-
Nach
einer erneuten Betätigung
der Taste beginnt die Steuerung mit der Zeitzählung und setzt die Zeiger
im Schnellauf auf die einprogrammierte Zeit. Damit ist die Programmierung
der Steuerung abgeschlossen.
-
Weiterhin
ist es denkbar, daß auch
das Jahr einprogrammiert wird, um Schaltjahre zu berücksichtigen. Dazu
reicht es aus den Abstand vom letzten Schaltjahr einzugeben, also
0, 1, 2 oder 3 Jahre. Die Visualisierung eines Schaltjahres erfolgt
durch Zeigen des Wochentagzeigers (10) auf die Begrenzung
zwischen Sonntag und Montag der Wochentagskala (11), des
ersten, zweiten oder dritten Jahres nach einem Schaltjahr durch Zeigen
auf eine Position der Wochentagskala (11), die 90°, 180° oder 270° von dieser
Position entfernt liegt (siehe 19a).
Nachteilig ist allerdings, daß keine
Skala des Zifferblatts (9) des Kalenders die Jahreszahlen enthält, so daß eine direkte
Anzeige der Werte nicht möglich
ist.
-
Die
manuelle Programmierung der Steuerung soll an einem Beispiel erläutert werden,
wobei in einem Schaltjahr die Zeit Montag, 5. September, 1.30 Uhr
programmiert wird. Dabei wird ein Kalender mit einer Unterteilung
eines jeden Wochentags in 12 Abschnitte zu je 2 Stunden verwendet.
-
Nachdem
die Taste mindestens 2 Sekunden betätigt wurde, befindet sich der
Kalender im Programmiermodus.
-
Nun
wird erst das Schaltjahr durch Zeigen des Wochentagzeigers (10)
auf die Position Montag, 0 Uhr der Wochentagskala (11)
und anschließend
das erste, zweite und dritte Jahr nach einem Schaltjahr durch Zeigen
auf eine Position, die 90°,
180° oder
270° von
der Position des Schaltjahres entfernt liegt, visualisiert, wobei
der Wochentagzeiger (10) jeweils schnell auf eine dieser
Positionen läuft
und dort für
eine Sekunde verharrt (siehe 19a).
Solange nicht die Taste betätigt
wird, wiederholt der Wochentagzeiger (10) diesen Zyklus
immer wieder. Nachdem der Wochentagzeiger (10) wieder auf
die Stellung Montag 0 Uhr weist und damit ein Schaltjahr visualisiert,
betätigt
der Bediener die Taste. Die Steuerung speichert das Schaltjahr in
einem der Zeitregister und visualisiert nun die Monate, indem der
Wochentagzeiger (10) schnell auf ein Monatssegment der
Monatskala (15) läuft,
dort eine Sekunde verharrt und diesen Vorgang mit dem nächsten Monatssegment fortsetzt,
solange wie die Taste nicht betätigt
wird (siehe 19b).
-
Nachdem
der Monat September erreicht ist, betätigt der Bediener die Taste.
Die Steuerung speichert den Monat September in einem der Zeitregister.
Nun läuft
der Wochentagzeiger (10) nacheinander schnell die Monatstage
auf der Monatstagskala (13) an, wobei er mit dem 1. Monatstag
beginnt. Auf jeden Monatstag verharrt er wieder eine Sekunde.
-
Weil
eine Umdrehung des Wochentagzeigers (10) nach 7·12 = 84
Schritten des Antriebs erfolgt und diese 84 Schritte nicht ganzzahlig
durch 31 (die Anzahl der Monatstage) teilbar sind, kann der Wochentagzeiger
(10) einen Monatstag nicht immer genau in der Mitte eines
Monatstagsegments anzeigen. Jedoch ist trotzdem eine eindeutige
Ablesbarkeit gewährleistet
(siehe 19c).
-
Wenn
der Wochentagzeiger (10) den 5. Monatstag erreicht hat,
betätigt
der Bediener wieder die Taste. Die Steuerung speichert diesen Monatstag
in einem der Zeitregister. Nun läuft
der Wochentagzeiger (10) schrittweise die Wochentage und
deren Zeit auf der Wochentagskala (11) an, wobei er mit
Montag, 0 Uhr beginnt (siehe 19d).
Da ein Schritt des Antriebs den Wochentagzeiger (10) um
jeweils 2 Stunden vorsetzt, kann die Zeit Montag, 1.30 Uhr nicht
genau dargestellt werden.
-
Der
Bediener könnte
nun in der ersten Position (Montag 0 Uhr) oder in der zweiten Position
(Montag 2.00 Uhr) des Wochentagzeigers (10) auf der Wochentagskala
(11) die Taste betätigen.
Im ersten Fall würde der
Kalender 90 Minuten nachgehen, im zweiten Fall 30 Minuten vorgehen.
Eine genaue Programmierung der Zeit nach diesem Verfahren ist somit
nur möglich,
wenn die letzte Betätigung
der Taste, mit der die Zeitprogrammierung der Steuerung abgeschlossen
wird und bei der die Steuerung mit der Zeitzählung beginnt, zu der Zeit
erfolgt, die genau einer von dem Wochentagzeiger (10) auf
der Wochentagskala (11) darstellbaren Zeit entspricht.
Der Bediener betätigt
die Taste in der Position Montag 2.00 Uhr. Auch den Wochentag und
die Tageszeit speichert die Steuerung in weiteren Teilen der Zeitregister.
Der Wochentagzeiger (10) läuft nun wieder auf die Grundstellung
(Montag 0 Uhr). Nach einer erneuten Betätigung der Taste beginnt die
Steuerung milder Zeitzählung,
wozu sie die Zeitregister entsprechend der abgelaufenen Zeit aktualisiert
und setzt die Zeiger im Schnellauf auf die einprogrammierte Zeit.
-
Nun
soll noch für
eine Kalender-Uhr-Kombination ein Verfahren zur manuellen Zeitprogrammierung vorgestellt
werden.
-
Zur
Programmierung der Uhrzeit ist ein dem Verfahren zur manuellen Programmierung
der Steuerung mit den Kalenderparametern analog Verfahren denkbar.
-
Die
Programmierung der Steuerung mit den Kalenderparametern erfolgt
wie im vorstehend beschriebenen Verfahren wobei es aber ausreicht,
bei der Programmierung der Tageszeiten eines Wochentags nur die Tageshälfte zu
programmie ren, wobei der Wochentagzeiger dann bei der Visualisierung
der Tageszeiten eines Wochentages nur auf den Vormittag und den
Nachmittag gesetzt wird.
-
Die
genaue Zeit eines Halbtages wird der Steuerung ja noch durch die
Programmierung mit der Uhrzeit mitgeteilt.
-
Nun
werden nacheinander die Parameter Stunde und Minute der Uhr programmiert.
-
Dazu
erfolgt eine Visualisierung der Parameterwerte, indem der Sekundenzeiger,
oder wenn die Uhr keinen Sekundenzeiger besitzt der Minutenzeiger
nacheinander auf jeden möglichen
Wert eines Parameters läuft
und dort etwa 1 Sekunde stehenbleibt. So weist der Sekundenzeiger
bzw. Minutenzeiger zur Visualisierung der Stunden nacheinander auf
jede Stunde (siehe 20a) und der Minuten nacheinander
auf jede Minute (siehe 20b).
Dies geschieht, solange der Bediener die an der Steuerung angeschlossene
Taste nicht betätigt.
Wird jedoch die Taste betätigt,
wird der momentan eingestellte Wert von der Steuerung gespeichert und
der nächste
Parameter wird auf die gleiche Weise programmiert.
-
Wird
der Sekundenzeiger zur Visualisierung eingesetzt, läuft dieser
vorzugsweise noch auf die 0. Sekunde. Nach einer erneuten Betätigung der
Taste beginnt die Steuerung die Zeit zu zählen und setzt die Zeiger des
Kalenders und der Uhr im Schnellauf auf die aktuelle Zeit.
-
Das
vorgestellte Verfahren zur Programmierung der Steuerung einer Kalender-Uhr-Kombination
mit der Uhrzeit, ist auch zur manuellen Programmierung der Steuerung
einer Funkuhr geeignet, wenn diese das Zeitsignal nicht empfangen
kann.
-
Weiterhin
könnte
der Wunsch bestehen, zusätzlich
zum Datum, Ereignisse (z. B. Feiertage) oder Zeitbereiche (z. B.
Jahreszeiten) angezeigt zu bekommen.
-
Eine
oder mehrere Skalen, die solche Ereignisse oder Zeitbereiche enthalten,
könnten
zusätzlich
zur Monatskala des Kalenders angebracht werden.
-
- 1
- Steuerung
Kalender
- 2
- Antrieb(e)
Kalender
- 3
- Getriebe
Kalender
- 4
- Getriebestandserkennung
Kalender
- 5
- Anzeige
für Kalender
- 6
- Zeitzeichenempfänger
- 7
- Zeitnormal
- 8
- Stromversorgung
z. B. Batterie
- 9
- Zifferblatt
Kalender
- 10
- Wochentagzeiger
- 11
- Wochentagskala
- 12
- Monatstagzeiger
- 13
- Monatstagskala
- 14
- Monatszeiger
- 15
- Monatskala
- 16
- Rotor
- 17
- Wochentagrad
- 18
- Wochentagzeiger
- 19
- Schaltrad
- 20
- Schaltstift
- 21
- Monatstagrad
- 22
- Monatstagzeiger
- 23
- Rastfeder
- 24
- Monatsrad
- 25
- Monatszeiger
- 26
- Rotor
- 27
- 24-Stunden-Rad
- 28
- Wochentagrad
- 29
- Wochentagzeiger
- 30
- Schaltrad
- 31
- Schaltstift
- 32
- Monatstagrad
- 33
- Rastfeder
- 34
- Monatstagzeiger
- 35
- Monatsrad
- 36
- Monatszeiger
- 37
- Lichtquelle
- 38
- Lichtempfänger
- 39
- Wochentagzeiger
- 40
- Monatstagzeiger
- 41
- Monatszeiger
- 42
- Schrittmotor
SM1
- 43
- Wochentagzeiger
- 44
- Schrittmotor
SM2
- 45
- Monatstagzeiger
- 46
- Monatszeiger
- 47
- 24-Stunden-Rad
- 48
- Wochentagrad
- 49
- Monatstagrad
- 50
- Monatsrad
- 51
- Wochentagwelle
- 52
- Monatstagrohr
- 53
- Monatsrohr
- 54
- Infrarot-Led
- 55
- IR-Fototransistor
- 56
- Schrittmotoren-Getriebe-Block
- 57
- Leiterplatte
- 58
- Batterie
- 59
- Antenne
- 60
- Wanduhrengehäuse
- 61
- Kalenderwerk
- 62
- Antrieb(e)
Uhr
- 63
- Getriebe
Uhr
- 64
- Anzeige
Uhr
- 65
- Getriebestandserkennung
Uhr
- 66
- Gehäuse Kalender
mit Uhr
- 67
- Uhrwerk
- 68
- Verbindungskabel
- 69
- Sekundenzeiger
- 70
- Minutenzeiger
- 71
- Stundenzeiger
- 72
- Stunden-
u. Minutenskats
- 73
- Zifferblatt
Uhr
- 74
- Schrittmotor
- 75
- Wochentagrad
- 76
- Wochentagzeiger
- 77
- Monatstagrad
- 78
- Monatstagzeiger
- 79
- Monatsrad
- 80
- Monatszeiger
- 81
- Monatstagrohr
- 82
- Feder
- 83
- Trieb
am Monatstagrad
- 84
- Einstellvorrichtung
(Einstellrad)
- 85
- Zwischenrad
- 86
- Taste
- 87
- Batterie
- 88
- Leiterplatte