DE2708885A1 - Elektronische schaltuhr - Google Patents

Description

• Elektronische Schaltuhr
• Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Schaltuhr mit einer Anzeigeeinrichtung für die Zeit, die Schaltzusttinde und die Progmmmierungen, mii einer Programmiereinrichtung und mit Ausgangsrelais zum Auslösen der Schaltvorgänge.
• Bekannte Großtarif- und Industrieschaltuhren sind mit mechanischen Uhrwerken mit oder ohne Gangreserve ausgestattet und in der Zahl der zu betätigenden Kontakte beschränkt. Die Schaltmöglichkeiten sind weiterhin konstruktiv bedingt eingeschränkt: so sind beispielsweise nur alternierend Ein- und Ausschaltungen möglich, wobei der Abstand zweier Schaltpunkte aus mechanischen Grunden eine relativ große Zeitspanne erfordert. Ferner ist die Exaktheit und Reproduzierbarkeit der Schaltpunkte für viele Zwecke unbefriedigend, die Zeit ist nur ungenau in analoger Form ablesbar und fur Schaltzeitpunkte im Wochenrhythmus sind zusotzliche Ze itsche iben und Kontakte erforderlich.
• Auch die bekannte Verwendung von Schrittmotoren fur den Antrieb von Schaltuhren mit Steuerung des Schrittmotors Uber einen integrierten Schaltkreis und der Netzfrequenz oder einem Quarz als Zeitbasis führte nicht zur Beseitigung der aufgezdhlten Mängel. Derartige Schaltuhren bieten lediglich einen wirtschaftlichen Vorteil.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltuhr zu schaffen, die derartige Mängel nicht aufweist und die durch Verzicht auf mechanisch bewegte Teile innerhalb des Uhrwerkes eine hohe Zuverlässigkeit und exakte Reproduzierbarkeit der Schaltpunkte gewährleistet.
• Diese Aufgabe ist durch die Erfindung gelöst, wie sie in den kennzeichnenden Teilen der Patenhnsprüche dargelegt ist. Sie wird nachfolgend näher erläutert.
• Elektronische Digitaluhren, auch mit eingebautem Schaltgeber, z.B. einer Weckvorrichtung, sind bekannt. Dabei wird der Weckzeitpunkt z.B. in einem Register des Uhrenschaltkreises gespeichert, und diese gespeicherte Zeitinformation wird ständig mit der lstzeit verglichen; bei Gleichheit wird ein Signal erzeugt. Zum Einstellen des Weckzeitpunktes wird die vorhandene Digitalanzeige mitbenutzt, indem der Inhalt des Weckreyisters dort dargestellt wird, während die Zeitregister des Schaltkreises weiterlaufen. Handelsübliche Digitaluhrenschaltkreise weisen vielfach einen Eingang für die Netzfrequenz und einen zweiten Eingang für eine Hilfsfrequenz auf und schalten bei Ausfall der Netzfrequenz automatisch auf die Hilfsfrequenz um.
• Demgegenüber weist die Schaltuhr nach der Erfindung folgende zusätzliche Leistungsmerkmale auf: Die Anzahl der programmierbaren Schaltpunkte ist beliebig.
• Die Zuordnung der Schaltpunkte zu einer beliebigen Anzahl von Ausgangsrelais ist wählbar.
• über die Zeitinformation hinaus sind das Datum und der Wochentag vergleichbar, so daß Schaltungen, die an bestimmten Tagen oder immer an bestimmten Wochentagen erfolgen sollen, direkt progrommierbar sind; es entfällt somit die Notwendigkeit der zusätzlichen logischen Verknüpfung der Ausga ngskontak te.
• Normalerweise werden die Speicherinhalte für die Schaltpunkte durch Umschalten des Uhrenantriebs auf eine vorhandene Pufferbatterie bei Netzausfall bewahrt.
• Sollte die Batterie jedoch völlig entladen oder defekt werden, so wäre auch die Schaltpunktprogrammierung verloren und müßte vom Benutzer neu eingespeichert werden unterfaßt er dies, so würde die Schaltuhr nach Netzwiederkehr keine Schaltungen mehr durchführen. Erfindungsgemäß wird die Schaltpunktprogrammierung deshalb in einem nichtfluchtigen Speicher aufbewahrt, der vorteilhaft z.B.
• als MNOS-Speicher auf dem Uhrenschaltkreis integriert ist. Wird ein nichtflüchtiger Speicher verwendet, dessen Speicherzeit begrenzt ist, dann wird er selbsttätig in ausreichenden zeitlichen Abständen wieder aufgefrischt.
• Die Schaltuhr läßt sich besonders vorteilhaft durch Einsatz eines htikrocomputers realisieren, der zahlreiche weitere, uber das gewohnte Konzept einer Schaltuhr hinausgehende Leistungen erbringt.
• Der Computer wird so programmiert, daß eine beliebige Zuordnung der Schaltpunkte zu den vorhandenen Ausgangsrelais möglich ist. Auf der vorhandenen Digitalanzeige wird außer der Zeit- (bzw. Datums- und Wochentags-) Information eine Kennung fur die Ausgangsrelais und die auszuführende Schaltfunktion angezeigt. Der Computer prüft, ob die vom Benutzer gewählte Programmierung möglich bzw. nicht widersprüchlich ist und gibt anderenfalls eine Fehlermeldung in geeigneter alphanumerischer Form auf der Anzeige aus. Bei Verwendung einer preiswerten Anzeige (z.B. Flüssigkristallanzeige) läßt sich diese so ausführen, daß die Programmierunz n für die Ausgangsrelais der besseren Übersichtlichkeit halber gleichzeitig angezeigt werden. Hierbei wird z.B. bei jedem angewählten Schaltzeitpunkt angezeigt, in welchem Schaltzustand sich alle Ausgangsrelais zu diesem Zeitpunkt aufgrund der gewählten Programmierung befinden, oder es wird zu jedem Ausgangsrelais angezeigt, zu welchen Zeiten bzw. Daten und Wochentagen es ein- bzw. ausgeschaltet ist. Steht nur eine Anzeigeeinheit mit begrenztem Stellenvorrat zur Verfügung, so wird jeder Schaltpunkt jedes Relais einzeln ingewählt und angezeigt. Da die Anzeige im Normalbetrieb nicht benötigt wird, schaltet sie sich nach einer vorbestimmten Zeit selbsttätig aus.
• Der Computer übernimmt ferner vorteilhaft die Kontrolle über die Ladung der Pufferbatterie. Bei reinem Pufferbetrieb ist eine Überwachung nicht erforderlich, jedoch wirkt sich dieser schädlich auf die Lebensdauer der Pufferbatterie aus und es dauert sehr lange, bis eine Batterie auf die volle Kapazität aufgeladen ist.
• Insbesondere bei den häufig verwendeten NiCd-Batterien läßt sich aus der Klemmenspannung keine Aussage über den Ladezustand gewinnen, so daß es bei unbekanntem Ladezustand stets notwendig ist, die Batterie erst völlig zu entladen und dann mit dem vorgeschriebenen Strom für die vorgeschriebene Zeit wieder aufzuladen. Ist ein Entladen unerwünscht oder soll ein analoger Komparator vermieden werden, so ist die Batterie für die für eine leere Batterie vorgeschriebene Zeit zu laden. Der Computer übernimmt die Batterieuberwachung dergestalt, daß er bei bekannter Selbstentladung der Batterie in entsprechenden Abständen die Batterie für vorbestimmte Zeiten nechlädt. Bei Netzausfall registriert er die Zeitdauer des Netzausfalls und damit des Batteriebetriebs, und nach Netzwiederkehr veranlaßt er, daß die Batterie für eine den Wirkungsgrad berücksichtigende Zeit wieder aufgeladen wird. Um eine Volladung sicherzustellen, kann auch in solchen Fällen stets die Batterie für die bei entladener Batterie anzusetzende Zeit geladen werden.
• Schaltaufgaben für Tarifzwecke werden vielfach von Rundsteuerempfängern durchgeführt, wobei der Rundsteuerempfänger nicht in allen Fällen eine Schaltuhr befriedigend ersetzt. Erfindungsgemäß wird weiter vorgeschlagen, den in der Schaltuhr enthaltenen Computer derart zu programmieren, daß er die Aufgaben eines Rundsteuerempfängers mit übernimmt. Die auszuführenden Schaltaufgaben werden dann in den Gerät von der Uhrzeit und/oder von Rundsteuersignalen ausgelöst.
• Bei Schaltuhren, die z.B. bei Ausfallen der Stromversorgung mit Hilfe eines RC-Generators weitergelaufen sind, können im Laufe der Zeit erhebliche Gangabweichungen auftreten, die die Genauigkeit der auf digitalen Vergleich beruhenden Schaltung beeinflussen. Dieser Mangel wird durch regelmäßig über das Rundsteuersystem gesendet Synchronisierbefehle behoben, die veranlassen, daß die Scholtuhren im Sinne der Kompensation von Gangaaweichungen beeinflußt werden.
• Sofern eine solche Schaltuhr im Versorgungsbereich eines Normalfrequenzsenders (z.B. DCF 77) installiert ist, kann erfindungsgemaß auch ein Empfänger hierfür ingebaut werden, wobei der Computer so zu programmieren ist, daß die Uhr nur dann und nur Insoweit beeinflußt wird, wie es bei den zu erwartenden Gangfehlern einer solchen Uhr plausibel ist. Dies bedeutet, daß z.B. jede empfangene Information verworfen wird, die ein Verstellen der Uhr um größere Beträge verlangt, als aufgrund der bekannten Gangfehler der Uhr auftreten können.
• War bei Netzauslall die Pufferbatterie entladen worden oder defekt, so würde sich noch Netzwiederkohr die Schaltuhr blockieren; in einem solchen Fall würde die Uhr gemll8 der empfangenen Zeitinfonnation neu gesetzt, wobei der Computer prüfen würde, ob mehrere oufeinanderfolgende Zeitinformationen totsöchlich unges10rt sind. Eine solche Schaltuhr bedarf keiner Wartung mehr; die Netzfrequenz spielt dann nur noch die Rolle einer Hilfsfrequenz, während die Genauigkeit der Zeitanzelge von den empfangenen Zeichen bestimmt wird.

Claims (8)

1. Paten tanspruche 1) Elektronische Schaltuhr mit einer Anzeigeeinrichtung fur die Zeit, die Schaltzustände und die Programmierungen, mit einer Programmiereinrichtung und mit Ausgangsrelais zum Auslösen der Schaltvorgänge, dadurch gekennzeichnet, daß eine beliebige Zahl von Schaltpunkten (Zeit, Datum, Wochentag) einer beliebigen Zahl von Ausgangsrelais zuordbar ist, die Schaltpunkte mit einer zugehörigen Kennung fur die betreffenden Ausgangsrelais angezeigt werden und die Programmierung der Schaltpunkte einschließlich ihrer Zuordnung zu den Ausgangsrelois in einem nichtflüchtigen Speicher, vorzugsweise einem elektrisch schreib- und lesbaren Halbleiterspeicher (z.B. MNOS), aufbewahrt ist, die Programmierung in ausreichenden zeitlichen Abständen selbsttotig wieder aufgefrischt wird und daß die Schaltuhr einen Computer, vorzugsweise einen Einchip-Mikrocomputer, enthält.
2. 2) Elektronische Schaltuhr mit einer Anzeigeeinrichtung fUr die Zeit, die Schaltzustände und die Programmierungen, mit einer Programmiereinrichtung und mit Ausgangsrelais zum Auslösen der Schaltvorgänge, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der vorhandenen Anzeigeeinrichtung die Schaltzustünde und/oder die Programmierungen der einzelnen Ausgangsrelais angezeigt werden und die Anzeigeeinrichtung sich stets selbsttätig nach einer vorbestimmten Zeit wieder ausschaltet.
3. 3) Elektronische Schaltuhr mit einer Anzeigeeinrichtung fur die Zeit, die Schaltzustünde und die Programmierungen, mit einer Programmiereinrichtung und mit Ausgangsrelals zum Auslösen der Schaltvorgange, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsrelais bistabile Relais verwendet werden, deren Scholtzustände direkt optisch aus der Ankerstellung erkennbar sind.
4. 4) Elektronische Schaltuhr mit einer Anzeigeeinrichtung für die Zeit, die Schaltzustände und die Programmierungen, mit einer Programmiereinrichtung und mit Ausgangsrelais zum Auslösen der Schaltvorgänge, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine eingebaute Pufferbatterie in regelmößigen Abständen fur vorbestimmte Zeiten nachgeladen wird und nach einem Netzausfall die Batterie selbsttätig für die bei leerer Batterie anzusetzende Zeit geladen wird.
5. 5) Elektronische Schaltuhr mit einer Anzeigeeinrichtung für die Zeit, die Schaltzustände und die Prngrnmmierungen, mit einer Programmiereinrichtung und mit Ausgangsrelais zum Auslösen der Schaltvorgänge, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer eines Netzausfalls registriert wird und daß nach Netzwiederkehr die Batterie unter Berücksichtigung ihres Wirkungsgrades selbsttätig für eine entsprechende Zeit wieder geladen wird.
6. 6) Elektronische Schaltuhr mit einer Anzeigeeinrichtung für die Zeit, die Schaltzustände und die Programmierungen, mit einer Programmiereinrichtung und mit Ausgangsrelais zum Auslösen der Schaltvorgänge, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer die Aufgaben eines Rundsteuerempfangers Ubernimmt und daß die von der Uhr auszuführenden Schaltaufgaben sowohl von den Rundsteuerbefehlen, von der Uhrzeit als auch von einer Kombination beider abgeleitet werden.
7. 7) Elektronische Schaltuhr mit einer Anzeigeeinrichtung fUr die Zeit, die Scholtzustände und die Programmierungen, mit einer Programmiereinrichtung und mit Ausgangsrelais zum Auslösen der Schaltvorgänge, nach Anspruch 1 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß über das Rundsteuersystem gesendete Synchronisierbefehle zur Korrektur von Gangabweichungen bei entsprechend programmierten Schal tuhren verwendet werden.
8. 8) Elektronische Schaltuhr mit einer Anzeigeeinrichtung fUr die Zeit, die Schaltzustände und die Programmierungen, mit einer Programmiereinrichtung und mit Ausgangsrelais zum Auslösen der Schaltvorgänge, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltuhren Empfanger für Normalfrequenzsignale enthalten und deren Computer derart programmiert sind, daß sie die empfangene Information programmgesteuert auf Plausibilitat prüfen und Eingriffe in die laufende Uhr nur insoweit zulassen, wie die Eingriffe innerhalb vorbestimmter, äußerstenfalls zu erwartender Gangabweichungen liegen und daß nach einem eventuellen Stehenbleiben der Uhr infolge Netzausfalls oder entladener Pufferbatterie die Uhr von dem Empfänger selbsttatlg wieder gesetzt wird.