DE2609526B2 - Elektronische Uhr - Google Patents
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Description
60
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Uhr mit einem Taktimpulse erzeugenden Oszillator, einem
Frequenzteiler zum Untersetzen der Frequenz der Taktimpulse, einer elektronischen Zähleinrichtung zum
Zählen von Signalen des Frequenzteilers, einer Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Zeit nach Maßgabe
eines Signals von der Zähleinrichtung, einer von Hand betätigbaren Schaltereinrichtung zum Einleiten einer
b5 Zeitkorrektur, einer Zeiteinstellsteuereinrichtung zum Ausführen einer Zeitkorrektur, bei der Betätigung der
Schaltereinrichtung, einem Speicher zum Speichern einer auf eine Zeiteinheit bezogenen Zeitkorrekturgröße,
nach der ein Fehler der Schwingfrequenz des Oszillators ausgeglichen wird, und einer Steuereinrichtung
zum Steuern des Untersetzungsverhältnisse? des Frequenzteilers nach Maßgabe der im Speicher
gespeicherten Zeitkorrekturgröße.
Eine solche aus der DT-OS 22 19 493 bekannte elektronische Uhr weist in der Steuereinrichtung zum
Steuern des Untersetzungsverhältnisses des Frequenzteilers einen Digitalvergleicher auf, der die in dem
Speicher eingespeicherte feste Korrekturgröße mit den Ausgangssignalen einer Reihe von bistabilen Schaltungen
vergleicht, die zu einer Kette von den Frequenzteiler bildenden bistabilen Schaltungen gehören. Der
Ausgang des Digitalvergleichers ist mit einer Flip-Flop-Schaltung verbunden, die zum Sperren und Entsperren
des Digitalvergleichers gesetzt und gelöscht werden kann. Das Ausgangssignal der letzten Stufe des
Frequenzteilers wird nicht nur zum Verstellen der Anzeigeeinrichtung für die Zeit, also z. B. zum
Weiterzählen einer die Zeit zählenden Zähleinrichtung, sondern auch gleichzeitig zum Rücksetzen der FHp-Flop-Schaltung
benutzt. Das Ausgangssignal der zurückgesetzten Flip-Flop-Schaltung wird zum Entsperren
des Digitalvergleichers benutzt. Dieser vergleicht daher die Ausgangssignale der ausgewählten bistabilen
Schaltungen mit der im Speicher fest eingestellten Korrekturgröße beim nächsten Frequenzteilerdurchlauf.
Stellt der Digitalvergleicher Übereinstimmung fest, so gibt er ein Setz-Signal an die Flip-Flop-Schaltung, die
dadurch ein Ausgangssignal zum Zurücksetzen der ausgewählten bistabilen Kippstufen des Frequenzteilers
und zum Sperren des Digitalvergleichers abgibt. Unmittelbar nach dem Zurücksetzen der bistabilen
Kippstufen beginnt der nächste Frequenzteilerdurchlauf, der diesmal jedoch vollständig beendet wird, da der
Digitalvergleicher gesperrt ist. Nach Beendigung dieses vollständigen Frequenzteilerdurchlaufes wird das Ausgangssignal
der letzten bistabilen Kippstufe des Frequenzteilers der Digitalvergleicher wieder entsperrt,
so daß der nächste Frequenzteilerdurchlauf wieder bei Erreichen der eingespeicherten Korrekturgröße abgebrochen
wird. Bei dieser bekannten Steuereinrichtung wird also die Periodendauer eines vollständigen
Frequenzteilerdurchlaufs um die Zeitdauer des jeweils nachfolgenden stark verkürzten Frequenzteilerdurchlaufs
verlängert. Auf diese Weise kann am Ausgang der letzten Stufe des Frequenzteilers eine richtige Frequenz
abgenommen werden, obwohl die Schwingungsfrequenz des Oszillators einen Fehler gegenüber der
gewünschten Sollfrequenz hat. Da andererseits mit dieser bekannten Steuereinrichtung die tatsächliche
Periodendauer für einen vollen Frequenzteilerdurchlauf nur verlängert, nicht aber verkürzt werden kann, sind
mit ihr nur ein Vorgehen der Uhr bewirkende Fehler der Schwingungsfrequenz des Oszillators auszugleichen. Ein
weiterer Nachteil der bekannten Uhr ist, daß in den Speicher jeweils eine feste Korrekturgröße eingespeichert
ist, so daß aufgrund von Alterungserscheinungen oder aber Änderungen der Umgebungstemperatur
auftretende Frequenzänderungen der Schwingungen des Oszillators durch diese Korrekturgröße nicht
ausgeglichen werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektronische Uhr der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß der
jeweils auftretende Anzeigefehler infolge von Änderungen der Schwingungsfrequenz des Oszillators so gering
•vie möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
Die in dem Speicher zum Steuern des Untersetzungsverhältnisses des Frequenzteilers gespeicherte Korrekturgröße,
die zu einer sogenannten automatischen Korrektur der Zeitanzeige jeweils benutzt wird, wird
immer dann geändert, wenn mit Hilfe der von Hand vorzunehmenden Nachstellung der Uhr eine Zeitkorrekturgröße
mit Hilfe von am Gehäuse der Uhr vorgesehenen Schaltern eingegeben wird. Um die im
Speicher gespeicherte Korrekturgröße in der jeweils richtigen Weise ändern zu können, wird mit Hilfe eines
Zeitintervallzählers das Zeitintervall gezählt, das zwischen der jeweils letzten und der gerade vorgenommenen
Zeitkorrektur von Hand liegt Außerdem wird die bei der gegenwärtigen Zeitkorrektur von Hand
eingegebene Zeitkorrekturgröße gespeichert und dann aus dem Zählerstand des Zeitintervallzählers und dieser
gespeicherten Zeitkorrekturgröße ein Wert ermittelt, um den die bisher im Speicher gespeicherte Zeitkorrekturgröße
zu ändern ist, damit in Zukunft ein der gerade von Hand eingegebenen Zeitkorrekturgröße entsprechender
Zeitfehler nicht mehr auftritt. Auf diese Weise kann also von Hand, d. h. von jedem die Uhr
benutzenden Laien, die zur sogenannten automatischen Zeitkorrektur benutzte und im Speicher der Uhr
gespeicherte Korrekturgröße jeweils so geändert werden, daß der zwischen zwei von Hand vorgenommenen
Nachstellungen der Uhr aufgetretene Zeitfehler für die Zukunft durch die automatische Zeitkorrektur
wieder ausgeglichen wird. Daher können bei der neuen Uhr auch die durch Alterung oder Temperaturänderungen
auftretenden allmählichen Änderungen der Schwingungsfrequenz des Oszillators jederzeit ausgeglichen
werden, wobei selbstverständlich sowohl ein zum Vorgehen als auch ein zum Nachgehen der Uhr
führender Frequenzfehler ausgeglichen werden kann, da mit den von Hand betätigbaren Schaltern die von der
Anzeigeeinrichtung angezeigte Zeit der Uhr selbstverständlich in beiden Richtungen korrigiert werden kann.
Weitere, die besondere Ausbildung der neuen elektronischen Uhr betreffende Ausgestaltungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung in Form eines Blockschaltbildes dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
Eine Standard-Taktfrequenz von z. B. 32 768 Hz, die von einem Oszillator U erzeugt wird, wird an eine
Frequenzteilerschaltung 12 gegeben. Ein Eingang eines UND-Gliedes 13 erhält einen Sekunden-Impuls, d.h.
einen Impuls pro Sekunde, von der Frequenzteilerschaltung 12. Der andere Eingang des UND-Gliedes 13 ist
mit dem Ausgang eines Inverters 40 verbunden. Wenn der Inverter kein Eingangssignal erhält, so erzeugt er
ein Ausgangssignal von »1«, das das UND-Glied 13 leitend schaltet. Das zuvor erwähnte Signal mit einem
Impuls pro Sekunde, das von der Frequenzteilerschaltung 12 abgegeben wird, wird über ein ODER-Glied 14
an einen bis 60 zählenden Sekunden-Zähler 15 gegeben. Ein alle Minuten von dem Zähler 16 erzeugtes
Übertragssignal wird an einen bis 12 zählenden Stunden-Zähler 17 gegeben, der seinerseits ein Übertragssignal
alle 12 Stunden abgibt. Wird daher ein Übertragssignal von dem Stunden-Zähler 17 zur
Bezeichnung des Vormittags benutzt, so gibt das nachfolgende Übertragssignal den Nachmittag an. Ein
Übertragssignal von dem Stunden-Zähler 17 wird an einen Binärzähler 18 gegeben, der seinerseits ein
Übertragssignal alle 24 Stunden oder einmal am Tag
erzeugt. Das Übertragssignal von dem Binärzähler 18 wird an einen bis 7 zählenden Zähler 19 und an einen bis
31 zählenden Zähler 20 gegeben. Der vom Zähler 19 angegebene Zählerstand bezeichnet den Wochentag
und der von dem Zähler 20 angegebene Zählerstand
ίο bezeichnet den Monatstag. Die die Zählerstände der
Zähler 15, 16, 17, 18, 19 und 20 angebenden Signale werden an eine Anzeigeeinrichtung 10, die einen
Decoder und eine Treiberschaltung umfaßt, gegeben, um die Sekunden, Minuten, Stunden, Wochentage und
Monatstage entsprechend der jeweiligen Zählerstände anzuzeigen.
Die neue elektronische Uhr weist nicht nur die zuvor erwähnten prinzipiellen elektronischen Zeitzähler, sondern
auch erste und zweite Zeitkorrektur-Schalter 21 und 22 auf. Der erste Schalter 21 weist einen festen
Kontakt Cl zum Angeben eines Korrekturbefehls für ein Nachgehen der Uhr, einen festen Kontakt C2 zum
Angeben eines Korrekturbefehls beim Vorgehen der Uhr und einen Umschalter auf, der zwischen einer
neutralen Stellung A/und den festen Kontakten Cl oder C2 umzuschalten ist und sich im Ruhezustand in seiner
neutralen Stellung befindet. Ein Signal von einer Speisequelle V wird je nach Schaltstellung des
Umschalters an die Kontakte Cl oder Cl wahlweise
gegeben. Der zweite Schalter 22 ist durch einen Arbeitskontakt gebildet, der wiederholt geöffnet und
geschlossen wird, wobei die Anzahl seines Schließens z. B. die Anzahl von Sekunden angibt, um die die Zeit
korrigiert werden soll, wodurch Impulse erzeugt werden, deren Anzahl einer Korrekturgröße für die
Sekundenanzeige entspricht.
Die festen Kontakte CX und Cl des ersten
Zeitkorrektur-Schalters 21 sind mit den Setzeingängen von Flip-Flops 23 und 24 jeweils verbunden.
Die Flip-Flops 23 oder 24 werden wahlweise in der Weise betätigt, wie der Zeitkorrektur-Schalter 21
umgeschaltet wird. Ein Setz-Ausgangssignal von dem Flip-Flop 23 wird als ein Ansteuersignal an UND-Glieder
25, 26 gegeben. Ein Setz-Ausgangssignal von dem Flip-Flop 24 wird als ein Ansteuersignal an ein
UND-Glied 27 gegeben. Die Ausgangssignale von den UND-Gliedern 25, 27 werden als ein Fortschreitsignal
von »—1« an einen ersten Zähler 29 über ein ODER-Glied 28 gegeben. Der erste Zähler 29 zählt in
so seinem Zählerstand um » +1« bei Erhalt eines Impulses
weiter, der über ein UND-Glied 30 jedesmal dann erhalten wird, wenn der zweite Zeitkorrekturschalter 22
betätigt wird. Das UND-Glied 30 wird von einem Ausgangssignal von einem ODER-Glied 31 angesteuert,
das Signale von den festen Kontakten Ci, Cl des ersten Zeitkorrektur-Schalters 21 erhält. Ein Zählsignal
vom ersten Zähler 29 wird an einen nur lesenden Speicher 32 gegeben, der mit ROM abgekürzt ist. Der
Zähler 29 gibt ein Ausgangssignal immer dann an, wenn
bo er einen von 0 verschiedenen Zählerstand enthält. Ein
Zählerstand-Ausgangssignal vom Zähler 29, das im folgenden als ein Zählerstand-Erfassungssignal bezeichnet
wird, wird an den Setz-Eingang eines Flip-Flop 34 über ein UND-Glied 33 gegeben. Der das Zählerstandes
Erfassungssignal führende Ausgang des Zählers 29 ist mit einem Inverter 35 verbunden, dessen Ausgangssignal
an den Rücksetz-Eingang der Flip-Flops 23,24,34
jeweils gegeben wird, um diese zurückzusetzen, wenn
der erste Zähler 29 einen Zählerstand von »0« erreicht.
Ein Ausgangssignal von dem ODER-Glied 31 wird an eine Verzögerungsschaltung 36 und einen Inverter 37
gegeben. Ausgangssignale von der Verzögerungsschaltung 36 und dem Inverter 37 werden an ein UND-Glied
38 gegeben, das einen Impuls mit einer Breite erzeugt, die einer von der Verzögerungsschaltung 36 bewirkten
Zeitverzögerung entspricht, wenn das ODER-Glied 31 sein Ausgangssignal beendet. Der Ausgangsimpuls von
dem UND-Glied 38 wird als ein Ansteuersignal an das UND-Glied 33 gegeben.
Im gesetzten Zustand gibt das Flip-Flop 34 ein Ansteuersignal an die UND-Glieder 25, 26, 27 und 39.
Das UND-Glied 39 gibt ein Ausgangssignal von dem UND-Glied 27 über das ODER-Glied 14 an einen
elektronischen Zeitzähler. Der Ausgang des UND-Gliedes 26 ist mit einem Inverter 40 verbunden, dessen
»1«-Ausgangssignal das UND-Glied 13 in den leitenden Zustand schaltet. Das UND-Glied 25 erhält einen
Impuls pro Sekunde von der Frequenzteilerschaltung 12, um die Zeit zu zählen. Das UND-Glied 27 erhält
nicht nur ein Ausgangssignal von einem Inverter 41 des einen Impuls pro Sekunde aufweisenden Zeitzählsignals,
das von der Frequenzteilerschaltung 12 erzeugt wird, sondern ebenfalls einen Impuls mit einer höheren
Frequenz als ein Impuls pro Sekunde.
Der Speicher 32 erhält ein Ausgangszählsignal von einem Zähler 42 zum Zählen eines Übertragssignals, das
von dem Binärzähler 18 abgegeben wird. Der Zähler 42 wird von einem Ausgangssignal von einer Verzögerungsschaltung
43 zurückgesetzt, die ein Ausgangssignal von dem UND-Glied 38 erhält. Der Zähler 42 ist bereits
mit einer Anzahl von Tagen gespeichert, die vergangen sind, seit die Zeit zuvor korrigiert wurde. Der Speicher
32 ist mit einer Korrekturgröße pro Zeiteinheit gespeichert, z. B. pro Tag, die von einem Zählausgangssignal
vom Zähler 42 bestimmt wird, das einer Anzahl von vergangenen Tagen entspricht, und einem Zählausgangssignal
von dem Zähler 29, in bezug auf, wie später beschrieben, verschiedenen Ausgangssignalen von den
Zählern 29, 42, und gibt ein eine erforderliche tägliche Korrekturgröße bezeichnendes Signal ab. Ein Ausgangssignal
von dem Speicher 32 wird an einen zweiten Zähier 45 gegeben, um seinen Zählerstand über ein
UND-Glied 44 zu vergrößern oder zu verkleinern, das durch ein Ausgangssignal von dem UND-Glied 38
leitend geschaltet wird. Der zweite Zähler 45 wird auf einen bestimmten Wert voreingestellt. Ein Setz-Ausgangssignal
von dem Flip-Flop 23 wird als ein Rückwärts-Zählbefehl an den zweiten Zähler 45
gegeben, und ein Setz-Ausgangssignal von dem Flip-Flop 24 wird als ein Vorwärtszählbefehl an den
zweiten Zähler 45 gegeben Dieser zweite Zähler 45 speichert schließlich einen Zählerstand, der durch
Addieren eines Zählerstandes, der einem Signal von dem UND-Glied 44 entspricht, zu dem voreingestellten
Wert oder durch Abziehen dieses Zählerstandes von dem voreingestellten Wert entsprechend dem Inhalt des
Vorwärts- oder Rückwärts-Zählbefehls erreicht wird.
Ein von dem zweiten Zähler 45 erreichter Zählerstand wird zusammen mit den Zeitanzeigesignalen von
den Zählern 16, 17, 18 an einen weiteren, nun lesenden Speicher 46 gegeben. Der Speicher 46 erfaßt und
speichert einen Zählerstand, der von dem zweiten Zähler 45 alle 5 Minuten bei Erhalt eines Übertragsignals,
z. B. von dem Zähler 18, erhalten wird. Von der zugeordneten Frcqucn/icilcrstufe der Frequenzteilcrschaltung
12 abgegebene Impulse werden entsprechend des erfaßten Zählerstandes um ein bestimmtes Maß
vergrößert oder verkleinert. Die zuvor erwähnte 5-Minuten-Erfassung wird 288mal pro Tag mit eine:
Häufigkeit von 12mal pro Stunde (12x24 = 288 durchgeführt, um die 5-Minuten-Zählung in dem
Minuten-Zähler 16, die den jeweiligen Stundenzählun gen in den Stundenzählern 17, 18 zugeordnet sind, zu
prüfen.
Es wird jetzt angenommen, daß der Quarzoszillator
ίο 11 einen Fehler von 60 Sekunden für jeden mit 30 Tagen
angenommenen Monat aufweist. Dieser Fehler hat dann ein Größe von 2 Sekunden pro Tag. Außerdem wird
angenommen, daß eine elektronische Uhr ursprünglich so eingestellt ist, daß sie die 5-Minuten-Korrektur in
Einheiten von 0,01 Sekunden vornimmt. Dann erforder die Korrektur eines Fehlers von 2 Sekunden pro Tag,
daß die Einzelkorrekturgröße von 0,01 Sekunden pro 5 Minuten 200mal wiederholt wird (2/0,01=200). Bei
einem gewöhnlichen Quarzoszillator wird ein Fehler von 2 Sekunden pro Tag bereits als ein Maximalwert
betrachtet. Wird daher eine Korrektur pro Tag bis zu 200mal mit der zuvor erwähnten Korrekturgrößenein
heit von 0,01 Sekunden durchgeführt, so kann diese ihren Zweck sehr gut erfüllen.
Das heißt, daß eine Korrektur von 0,01 Sekunden alle 5 Minuten, die 288mal am Tag durchgeführt werden
kann, vollständig einen maximalen Fehlerbereich abdeckt, der bei gewöhnlichen Quarzoszillatoren
auftritt. Der Zähler 45 muß daher lediglich mit eine Zählkapazität bis zu einem Zählerstand von 200
ausgestattet werden. Im Falle, daß der Zähler 45 » + 2< zählt, wird der Speicher 46 zur Abgabe eines Impulse
an die Frequenzteilerstufe der Frequenzteilerschaltung 12 veranlaßt, die einen Impuls pro 0,01 Sekunde zum
j) Zeitpunkt von 0 Stunden und 00 Minuten abgibt, bei
denn der Stunden-Zähler 18 ein Übertragssignal abgib und ebenfalls zu einem 5 Minuten späteren Zeitpunk
von 0 Stunden 05 Minuten, wodurch dann ein Fortschreiten von 0,02 Sekunden eventuell erreich
werden kann. Zählt der Zähler 45 einen Zählerstand von » — 2«, so erzeugt der Speicher 46 ein Ausgangssigna
das. ein Ausgangssignal von der Frequenzteilerstufe de Frcquenzteilerschaltung 12 für einen Impuls pro 0,0
Sekunde daran hindert, an die nachfolgende Frequenz >
teilerstufe zum Zeitpunkt von 0 Stunden 00 Minuten wi auch zum Zeitpunkt von 0 Stunden 05 Minuten ein
Ausgangssignal abzugeben, wodurch ein Nachgehen de Uhr von 0,02 Sekunden pro Tag erreicht wird.
Der Speicher 46 kann auch durch einen hier nich gezeigten Vorwärts-Rückwärts-Zähler ersetzt werden
So ist es möglich, den Zählerstand des Zählers 45 ar dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler in Abhängigkeit voi
einem Übertragssignal von dem Stunden-Zähler 18 zt geben und anschließend den Zählerstand des Vorwärts
Riickwärts-Zählers in Abhängigkeit von einem 5-Minu ten-Signal von dem Stunden-Zähler 18 und eine
Zählerstand-Erfassungssignals von dem Vorwärts Rückwärts-Zähler zu vergrößern oder zu verkleinert
wodurch ein Zählerstand von der Frequenzteilerschal
M) tuing 12 in Einheiten von 0,01 Sekunden jedesmal dam
vergrößert oder verkleinert wird, wenn eine Vorwärts oder Rückwärtszählung ausgeführt wird. Der bei den
zuvor erwähnten Korrekturvorgang benutzte Zähler 4. zählt zwischen +100 und -100. Es kann jedoch di
ti1) gleiche Zeitkorrektur erhalten werden, wenn ein Zähle
45 benutzt wird, der zwischen 0 und 200 zählt, wobei de Zeitpunkt, bei dem der Zähler 45 einen Zählerstand vo
ICK) aufweist, als Standardzeit benutzt wird.
Wird ein Vorgehen oder Nachgehen in der Zeitanzeige
der elektronischen Uhr festgestellt, so wird die Zeil durch Betätigung des ersten und zweiten Zcitkorrektur-Schalters
21 und 22 korrigiert.
Zeigt z. B. die angezeigte Zeit ein Vorgehen von einer
Sekunde, so wird der erste Schalter 21 auf die Verzögerungsseite umgeschaltet, d. h. über den ersten
Kontakt Cl wird der Setz-Eingang des Flip-Flops 23 beaufschlagt. Da ein Signal von dem ersten festen
Kontakt C1 auch an die Verzögerungsschaltung 36 und den Inverter 37 über das ODER-Glied 31 gegeben wird,
gibt das UND-Glied 38 kein Ausgangssignal ab, während der erste Schalter 21 in dieser Schaltstellung
bleibt. Gleichzeitig wird ein Ausgangssignal von dem ODER-Glied 31 als ein Ansteuersignal an das
UND-Glied 30 gegeben.
Außerdem wird der zweite Korrekturschalter 22 betätigt, d. h. geöffnet und geschlossen, und zwar
entsprechend der gewünschten Korrekturgröße, während der erste Schalter 21 auf die Verzögerungsseite
geschaltet bleibt. Zur Korrektur von einer Sekunde wird der zweite Schalter 22 einmal geöffnet und geschlossen,
um einen Impuls zu erzeugen. Der Ausgangsimpuls von dem zweiten Schalter 22 wird als ein Weiterzählsignal
an den ersten Zähler 29 über das UND-Glied 30 gegeben, das in seinen leitenden Zustand geschaltet ist
Als Folge davon zählt der Zähler 29 auf einen Zählerstand von »1«. Ein Zählerstandserfassungssignal
von dem Zähler 29 wird als ein Ansteuersignal an das UND-Glied 33 gegeben.
Wird der erste Schalter 21 in seine neutrale Stellung N zurückgeschaltet, während der erste Zähler 29 auf
einen Zählerstand voreingestellt ist, der die erforderliche
Korrekturgröße angibt, so gibt der erste feststehende Kontakt Cl kein weiteres Ausgangssignal mehr ab.
Als Folge davon erzeugt das UND-Glied 38 ein Ausgangssignal, das durch das UND-Glied 33 zum
Setzen an das Flip-Flop 34 gelangt Zu diesem Zeitpunkt sind beide Flip-Flops 23 und 34 gesetzt, die UND-Glieder
25 und 26 leitend geschaltet und das UND-Glied 13 durch den Inverter 40 gesperrt. Ein Zeitzählimpuls von
der Frequenzteilerschaltung 12 wird als ein Rückwärts-Zählsignal an den Zähler 29 über das UND-Glied 25 und
das ODER-Glied 28 gegeben. Gibt die Frequenzteilerschaltung 12 einen Zeitzählimpuls ab, so zählt der Zähler
29 auf einen Zählerstand von »0«. Dementsprechend wird das Zählerstanderfassungssignal beendet und der
Inverter gibt ein Ausgangssignal ab, durch das die Flip-Flops 23 und 34 zurückgesetzt werden. Die
UND-Glieder 25 und 26 werden gesperrt und ein Zeitzählimpuls von der Frequenzteilerschaltung 12 wird
durch das UND-Glied 13 an einen elektronischen Zeitzähler gegeben. Eine Anzahl von Zeitzählinipulsen,
die von der Frequenzteilerschaltung 12 an den Zeitzähler abzugeben ist, wird durch eine Anzahl
verkleinert, die dem Zählerstand des Zählers 29 entspricht, wodurch das Vorgehen der Zeitanzeige
korrigiert wird.
Bei dem zuvor erwähnten Korrekturvorgang wird der Zählerstand des ersten Zählers 29 an den Speicher
32 gegeben, der außerdem von dem Zähler 42 ein Signal erhält, das eine Anzahl von Tagen angibt, die vergangen
sind, seit die Zeit das letzte Mal korrigiert wurde. Ist die Anzahl von Tagen z. B. »20« und der Zählerstand des
Zählers 29 beträgt »I«, dann bedeutet dieses, daß während der vergangenen 20 Tage eine Sekunde
verlorengegangen ist. Wird eine Zeiteinheit, in der eine Zeitkorrektur ausgeführt werden soll, auf einen Tag
festgelegt, so muß eine Korrektur von 0,05 Sekunden pro Tag ausgeführt werden. Ist eine elektronische Uhr
ursprünglich so ausgelegt, daß sie eine tägliche Korrektur in Einheiten von 0,01 Sekunden ausführt, so
"i entspricht die erforderliche Korrekturgröße von 0,05
fünfmal der Korrekturgrößeneinheit von 0,01. Der Speicher 32 gibt daher ein positives Signal von 5 ab.
Gibt das UND-Glied 28 ein Signal ab, so wird das positive Signal von »5« von dem Speicher 32 an den
κι zweiten Zähler 45 über das UND-Glied 44 gegeben. Zu
dieser Zeit erhält der zweite Zähler 45 bereits einen Rückwärts-Zählbefehl infolge des Setzens des Flip-Flops
23. Der Zählerstand des Zählers 45 wird daher in Abhängigkeit von einem Signal vom Speicher 32 um »5«
ι "i zurückgezählt. War bis zu diesem Zeitpunkt der Zähler
45 bisher auf einen Zählerstand von »0« eingestellt, so wird der Zähler 45 dann neu auf einen Zählerstand von
»—5« eingestellt Ein Signal vom UN D-Glied 38 gelangt durch die Verzögerungsschaltung 43 zum Zähler 42, um
diesen zurückzusetzen. Als Folge davon ist der Zähler 42 bereit, bis zu einer Anzahl von Tagen zu zählen, die
vergehen werden, bis die jeweils nächste Zeitkorrektur ausgeführt wird.
1st eine elektronische Uhr ursprünglich so ausgelegt, daß sie eine tägliche Zeitkorrektur mit der Häufigkeit
von 0,01 Sekunden für jeweils 5 Minuten vornimmt, so gibt die nachstehende Tabelle I die tägliche Korrekturgröße an, die von dem Speicher 32 an den Zähler 45
abgegeben wird, auf die der Zähler 45 pro Tag
jo voreingestellt werden muß, was auf der Basis der Anzahl von Tagen erfolgt während denen eine
Zeitkorrektur einmal ausgeführt werden soll, wie auch auf der Grundlage der Häufigkeit, mit der der
Zeitkorrektur-Schalter 22 wiederholt betätigt wird, nämlich die Anzahl von Sekunden, die die Gesamtgröße
der Zeitkorrektur angibt, die für die zuvor erwähnte Anzahl von Tagen erforderlich ist
Anzahl der
vergangenen Tage
vergangenen Tage
ßetäligungshäufigkeit
12 3 4
12 3 4
45 10 | 10 | 10 | 10 |
11 | 9 | 10 | 10 |
12 | 8 | 10 | 10 |
13 | 7 | 9 | 9 |
14 | 7 | 9 | 9 |
so 15 | 6 | 9 | |
16 | 6 | 8 | |
17 | 6 | 8 | |
18 | 5 | 8 | |
19 | 5 | 7 | |
55 20 | 5 | 7 | |
21 | 5 | 7 | |
22 | 5 | 6 | |
23 | 4 | 6 | |
24 | 4 | 6 | |
bo 25 | 4 | ||
26 | 4 | ||
27 | 4 | ||
28 | 4 | ||
29 | 4 | ||
h5 30 | 3 | ||
31 | 3 | ||
32 | 3 | ||
33 | 3 | ||
Fortsetzung
Anzahl der
vergangenen Tage
vergangenen Tage
Betätigungshäufigkeit
12 3 4
3 | 6 | 9 | 10 | 10 |
3 | 6 | 9 | 10 | 10 |
3 | 5 | 8 | 10 | 10 |
3 | 5 | 8 | 10 | 9 |
3 | 5 | 8 | 9 | 9 |
3 | 5 | 8 | 9 | |
2 | 5 | 8 | 9 | |
2 | 5 | 7 | 9 | |
2 | 5 | 7 | 9 | |
2 | 5 | 7 | 8 | |
2 | 5 | 7 | 8 | |
2 | 4 | 7 | 8 | |
2 | 4 | 7 | 8 | |
2 | 4 | 6 | 8 | |
2 | 4 | 6 | 8 | |
2 | 4 | 6 | ||
2 | 4 | 6 | ||
2 | 4 | 6 | ||
2 | 4 | 6 | ||
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
Die Tabelle gibt unterschiedliche Vielfache einer Einheitsgröße für eine 5-Minuten-Korrektur, nämlich
0,01 Sekunden, an, die in dem Speicher 32 nach Maßgabe der Werte der Ausgangssignale von dem
Zähler 29 und 42 gespeichert sind. Wird angenommen, daß zwei Sekunden z. B. während 20 Tagen korrigiert
werden sollen, die seit dem Ende der letzten Zeitkorrektur vergangen sind, so ist die erforderliche
tägliche Korrekturgröße 0,1 Sekunden, wodurch der Speicher 32 dem Zähler 45 einen Zählerstand von 10
vorgibt, da, wie zuvor beschrieben, die elektronische Uhr bereits ursprünglich auf die Ausführung einer
täglichen Zeitkorrektur in Einheiten von 0,01 Sekunden eingestellt wurde. Die Tafel 1 gibt den Fall an, bei dem
ein gewöhnlicher Quarzoszillator mit einem Fehler von etwa 3 Sekunden pro Monat angenommen wird. Der
zuvor erwähnte Wert, auf den der Zähler 45 voreingestellt wird, ermöglicht es dem Speicher 32,
seine Aufgabe auch mit einer extrem kleinen Kapazität zu erfüllen.
Soll die Betriebsgenauigkeit der Uhr weiter verbessert werden, so kann diese so ausgelegt werden, daß sie
eine Zeitkorrektur in kleineren Einheiten als 0,01 Sekunden vornimmt. Ist eine Zeitdauer, während der
eine Zeitkorrektur ausgeführt werden soll, z. B. weniger als 19 Tage und der Zeitkorrektur-Schalter muß nur
zweimal oder weniger oft betätigt werden, so kann eine Korrekturgröße von 10 in jedem leeren Teil der Tabelle
unter dem Ausdruck von 2 eingefügt werden, der die Betätigungshäufigkeit des Zeitkorrekturschalters angibt,
die irgendeiner kürzeren Zeitdauer als 19 Tagen zugeordnet ist. Ähnliches gilt auch für die übrigen leeren
Teile der Tabelle.
Der Zähler 45 wird mit einem erforderlichen Zählerstand gespeichert, der öle Zeitkorrektur pro
Zeitdauer, z. B. pro Tag, angibt. Der in dem Zähler 45 gespeicherte Zählerstand wird an den weiteren
Speicher 46 z. B. alle 5 Minuten bei Erhalt eines Übertragungssignals von dem Zähler 18 und eines
Zählerausgangssignals ausgelesen, das alle 5 Minuten von dem Minutenzähler 16 zugeführt wird, wodurch, wie
zuvor erwähnt, ein von der einen Impuls pro 0,01 Sekunden abgebenden Frequenzteilerstufe der Fre-ϊ
quenzteilerschaltung 12 erhaltener Zählerstand korrigiert wird. Da der Zähler 45 auf einen Zählerstand von
»—5« wie zuvor beschrieben, voreingestellt ist, werden fünf dieser alle 0,01 Sekunden auftretenden Impulse von
der Frequenzteilerschaltung alle 5 Minuten unterdrückt,
H) um eine Verzögerung von 0,05 Sekunden pro Tag zu bewirken. Diese die Zeitkorrektur angebenden Daten
werden in dem Zähler 45 gespeichert, wodurch automatisch die folgende Zeitkorrektur für eine
Verzögerung von 1 Sekunde während 20 Tagen mit der
1"> gleichen täglichen Korrekturgröße ausgeführt wird, wie
dieses zuvor durch Betätigung der Zeitkorrektur-Schalter 21,22 vorgenommen wurde.
Zeigt eine Zeitanzeige ein Nachgehen an, so wird dieses Nachgehen in gleicher Weise durch die ersten
-'» und zweiten Zeitkorrektur-Schalter 21 und 22 korrigiert.
In diesem Fall wird die Korrektur zum Zwecke eines Vorstellens in der nachfolgenden Weise vorgenommen.
Der erste Zeitkorrekturschalter 21 wird auf seinen zweiten feststehenden Kontakt C2 umgeschal-
>"> tet, um das Flip-Flop 24 zu setzen und ein Ansteuersignal
an das UND-Glied 30 über das ODER-Glied 31 zu geben. Der erste Zähler 29 wird mit einer erforderlichen
Korrekturgröße durch Betätigung des zweiten Zeitkorrektur-Schalters 22 gespeichert. Wird unter dieser
ii) Bedingung der erste Zeitkorrektur-Schalter 21 zurück
in seine neutrale Stellung N geschaltet, so setzt ein Ausgangssignal von dem UND-Glied 38 das Flip-Flop
34, um das UND-Glied 27 in den leitenden Zustand zu schalten. Dementsprechend erzeugt die Frequenzteiler-
r> schaltung 12 einen Impuls mit einer kürzeren Zeitdauer als ein Impuls pro Sekunde durch das UND-Glied 27.
Dieser Impuls wird an eine Zeitzählschaltung durch das UND-Glied 39 und das ODER-Glied 14 gegeben, um
eine angezeigte Zeit vorzustellen. Gleichzeitig wird ein für ein Vorstellen benutzter Impuls von dem ersten
Zähler 29 gezählt. Das Flip-Flop 34 wird zurückgesetzt, wenn die Anzahl der gezählten Impulse mit einer
vorbestimmten Korrekturgröße übereinstimmt, die bereits in dem ersten Zähler 29 gespeichert ist, wodurch
4Ί der zuvor erwähnte Korrekturvorgang beendet wird.
Da zu dieser Zeit der Schaltzustand des UND-Gliedes 27 durch den Inverter 41 gesteuert wird, endet ein von
dem UND-Glied 39 abgegebener Korrekturimpuls, der dem von der Frequenzteilerschaltung 12 abgegebenen
r>() Zeitzählsignal von einem Impuls pro Sekunde entspricht.
Auch bei der zuvor erwähnten Korrektur zum Vorstellen der Uhr ist der Speicher 32 mit dem
Zählausgang sowohl des ersten Zählers 29 als auch dem
« des Zählers 42 verbunden. Als Folge davon erhält der
Zähler 45 über das UND-Glied 44 eine bestimmte Korrekturgröße pro Zeitdauer, z. B. pro Tag. Da zu
diesem Zeitpunkt das Flip-Flop 24 gesetzt ist, zählt der Zähler 45 in Vorwärtsrichtung. Die Frequenzteilerschal-
M) tung 12 wird daher zu einer Vorstellung durch den
Speicher 46 für jede Zeitdauer, z. B. für einen Tag, gesteuert.
Jedesmal, wenn eine erforderliche Gesamlkorrekturgröße für eine vorgegebene Zeitdauer bestimmt ist, die
far) aus einer Anzahl von Tagen besteht, so wird diese
Korrekturgröße in eine täglich erforderliche Korrekturgröße unterteilt. Später wird diese tägliche Korrektur
automatisch für jede Zeitdauer durchgeführt. Eine
Il
Größe dieser täglichen Korrektur wird aufeinanderfolgend zu der bereits in dem zweiten Speicher 45
gespeicherten Korrektur hinzuaddiert, wodurch progressiv ein Fehler der Zeitanzeige vermindert wird.
Mit einer in der beschriebenen Weise aufgebauten elektronischen Uhr können Frequenzfehler z. B. eines
Quarzoszillators 11 korrigiert werden, während die Zeit pro Zeitdauer, z. B. pro Tag, gezählt wird, indem die
Zeitkorrekturvorgänge wiederholt werden, wodurch eine extrem genaue Zeitzählung erreicht wird. Da diese
Fohler nicht z. B. durch einen Trimmerkondensator korrigiert werden, der z. B. für die Feinabstimmung
eines Oszillators selbst benutzt wird, sondern durch einen gewöhnlichen Zeitkorrekturvorgang, kann die
Einstellung des Oszillators, der ein wichtiges Teil der elektronischen Uhr bildet, sehr leicht durchgeführt
werden, wodurch sich der bemerkenswerte Vorteil nicht nur einer einfachen Konstruktion der elektronischen
Uhr, sondern gleichzeitig auch einer Steigerung der Genauigkeit der Zeitzählung ergibt.
Bei der beschriebenen Ausführungsform ist eine Zeitdauer, während der eine erforderliche Zeitkorrektur
ausgeführt wurde, durch einen Tag gegeben und die elektronische Uhr war so ausgelegt, daß sie die
Zeitkorrektur in Einheiten von 0,01 Sekunden ausführt. Selbstverständlich können diese Faktoren jedoch frei
gewählt werden. Außerdem wurden die ersten und zweiten Schalter für die Ausführung der Korrektur
benutzt. Es kann jedoch irgendein anderes Verfahren mit der gleichen Wirksamkeit angewendet werden,
vorausgesetzt, daß es ein Vorstellen und Nachstellen und eine erforderliche Korrekturgröße bezeichnen
kann. So ist es z. B. möglich, bei einem anderen Korrekturvorgang nur einen einzigen Zeit-Schalter für
ein Vorstellen der Uhr zu drücken, bevor 30 Sekunden gezählt sind, und für ein Nachstellen der Uhr zu drücken,
nachdem 30 Sekunden Rezählt sind, wodurch eine "> Zeitkorrektur für ein Vorgehen oder Nachgehen mit
Hilfe eines einzigen Zeitkorrektur-Schalters erreicht wird, wobei die erforderliche Korrekturgröße durch die
Betätigungshäufigkeit der Betätigung dieses Schalters bestimmt wird. Außerdem ist es möglich, zwei
κι Zeitkorrekturschalter vorzusehen, von denen einer
ausschließlich zum Ausführen einer Vorstellung der Uhr und zur Bestimmung einer erforderlichen Größe dieser
Vorstellung und der andere ausschließlich zum Bewirken eines Nachstellens und zum Bestimmen der
ι) erforderlichen Größe dieser Nachstellung benutzt wird.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde der Zähler 29 mit einem Zählerstand gespeichert, der
die Betätigungshäufigkeit des zweiten Zeitkorrektur-Schalters 22 angibt. Es kann jedoch auch ein
2i) andersartiger Impuls, z. B. ein über 2 Sekunden auftretender Impuls als ein Vorstellsignal an den Zähler
29 in Abhängigkeit von der Betätigungsdauer des zweiten Zeitkorrektur-Schalters 22 gegeben werden.
Mit der neuen Uhr kann auch ein Zeitkorrekturvorgang
2) ausgeführt werden, bei dem ein Zeitkorrektur-Schalter
in exakter Übereinstimmung mit z. B. einem Radio-Zeitzeichen betätigt wird, wobei die zu diesem Zeitpunkt
angezeigten 0 bis 30 Sekunden als ein Vorgehen der Uhr betrachtet werden, der Sekunden-Zähler gelöscht wird,
jo die zu diesem Zeitpunkt angezeigten 31 bis 59 Sekunden
als ein Nachgehen der Uhr betrachtet werden und gleichzeitig der Minuten-Zähler um 1 erhöht und der
Sekunden-Zähler gelöscht werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Elektronische Uhr mit einem Taktimpulse erzeugenden Oszillator, einem Frequenzteiler zum
Untersetzen der Frequenz der Taktimpulse, einer elektronischen Zähleinrichtung zum Zählen von
Signalen des Frequenzteilers, einer Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Zeit nach Maßgabe eines
Signsiis von der Zähleinrichtung, einer von Hand ι ο betätigbaren Schaltereinrichtung zum Einleiten
einer Zeitkorrektur, einer Zeiteinstellsteuereinrichtung zum Ausführen einer Zeitkorrektur, bei der
Betätigung der Schaltereinrichtung, einem Speicher zum Speichern einer auf eine Zeiteinheit bezogenen
Zeitkorrekturgröße, nach der ein Fehler der Schwingfrequenz des Oszillators ausgeglichen wird,
und einer Steuereinrichtung zum Steuern des Untersetzungsverhältnisses des Frequenzteilers
nach Maßgabe der im Speicher gespeicherten >o Zeitkorrekturgröße, gekennzeichnet durch
eine Zeitintervallzähleinrichtung (42) zum Zählen der Zeit zwischen jeder Zeitkorrektur bei jeder
Betätigung der Schaltereinrichtung (21, 22) und der unmittelbar vorangegangenen Zeitkorrektur, durch
eine Einrichtung (32) zum Ermitteln eines Wertes nach Maßgabe des Zählerstands der Zeitintervallzähleinrichtung
(42) und der Zeitdauer, um die die Zeit durch die Zeiteinstellsteuereinrichtung (23 bis
29) korrigiert wurde, um welchen die im Speicher (46) gespeicherte Zeitkorrekturgröße zu ändern ist,
und durch eine Zeitkorrekturgröße-Änderungseinrichtung (45) zum Ändern der Zeitkorrekturgröße in
dem Speicher (46) nach Maßgabe des ermittelten Wertes. Jj
2. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiteinstellsteuereinrichtung (23 bis 29) eine
Einrichtung (23,24) zum Bezeichnen der Richtung, in die die Zeit nach Maßgabe eines Vor- oder
Nachgehens der Uhr aufgrund eines Fehlers der Schwingungsfrequenz des Oszillators (11) zu korrigieren
ist, und eine Einrichtung (29) zum Speichern einer Zeitkorrekturgröße aufweist.
3. Uhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (32) den Wert aufgrund der 4r>
Richtung und Größe der Zeitkorrektur, die beide von der Zeiteinstellsteuereinrichtung (23 bis 29)
zugeführt werden, und des Zählerstands der Zeitintervallzähleinrichtung (42) ermittelt.
4. Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkorrekturgröße-Änderungseinrichtung
(45) ihren Speicherinhalt aufgrund des Werts ändert, der von der Einrichtung (32)
ermittelt ist, und die Zeitkorrekturgröße in dem Speicher (46) nach Maßgabe der Änderung ihres
Speicherinhalts ändert.
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