DE2715096C2 - Anordnung zur Gewinnung und Anzeige einer Zeitinformation, bestehend aus einer Funkuhr und einer mit dieser räumlich zusammengefaßten Quarzuhr - Google Patents
Anordnung zur Gewinnung und Anzeige einer Zeitinformation, bestehend aus einer Funkuhr und einer mit dieser räumlich zusammengefaßten QuarzuhrInfo
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Description
manchen Fernsehgeräten Anwendung finden, ist nach jedem Netzausfall die Anzeige fehlerhaft.
2. Bei der Funkuhr
— Bei Senderausfall, wie er z. B. bei Reparaturen und Wartungsdiensten möglich ist, ist keine Zeitanzeige
vorhanden (keine Gangreserve).
— Fällt der Sender aus, so kann dies dann, wenn die Uhrzeit sehr wichtig ist, wie z. B. beim Wecken zu
einer gewünschten Zeit, so nachteilig sein, daß eine Funkuhr nicht eingesetzt werden kann.
— Die Leistungsaufnahme eines Empfängers ist insbesondere im analogen Empfängerteil bei dem
heutigen Stande der Technik noch so hoch, daß eine Batterieversorgung für einen größeren Zeitraum
wie z. B. ein Jahr nicht zu realisieren ist.
— Empfindlichkeit gegen elektromagnetische Störeinflüsse.
Diese Nachteile können durch eine geeignete Kombination der beiden räumlich zusammengefaßten
Uhrentypen beseitigt werden. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Quarzuhr und eine
Funkuhr funktionell so zusammenzufassen, daß sich bei geringstmöglichen Energieverbrauch der gesamten
Anordnung eine hohe Ganggenauigkeit unter Elimination von Störungen der Funkuhr und ohne manuelle
Einstellung ergibt.
Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Maßnahmen erreicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung ist in der Figur dargestellt.
Durch die Kombination beider Uhrsysteme entsteh; ein völlig neuer Uhrentyp. Es ist gekennzeichnet durch
das Fehlen jeglicher Einstellmittel, durch hohe, in ihrem Wert genau festlegbare Ganggenauigkeit, durch Unempfindlichkeit
gegenüber Funkstörungen einfach dadurch, daß der Empfängerteil ja meistens ausgeschaltet
ist, durch ein Minimum des Leistungsverbrauchs und durch ein automatisch erfolgendes Alarmsignal, wenn
die Genauigkeit der Zeilanzeige, z. B. bei Nachlassen
der Batteriespannung, nur noch durch zu häufiges Einschalten der Funkuhr gehalten werden kann. Das
heißt es gibt einen klar definierten und erkennbaren Zeitpunkt zum Auswechseln der Batterie.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung schaltet die Quarzuhr bei Erreichen vorgegebener und vorzugsweise
wählbarer Registerzustände die Funkuhr kurzzeitig ein. Die Funkuhr liefert dann ein sehr genaues
Zeitsignal, welches die Daten des die Anzeige steuernden Zeitregisters vorran^i" einstellt bzw. korrigiert
Die Daten, welche die Einschaltung steuern und die vorzugsweise in einem Nachstellregister abgelegt
sind, entsprechen einem definierten Anfangszustand, einer erkannten Fehlanzeige oder einem von der
Zeitabweichung des letzten Zeitvergleiches abhängigen, noch zulässigen Zeitintervall des ausschließlich autonomen
Betriebes. Dieses Zeitintervall wird im Interesse f eines geringen Energieverbrauches so groß wie möglich
gemacht, darf aber wegen der vorgegebenen maximalen zulässigen Zeitabweichung einen bestimmten Wert
nicht überschreiten.
Die Intervalle, in denen die Funkuhr ausgeschaltet bleibt, werden also in ihrer Länge verwiegend von der
autonomen Uhr nach Maßgabe der festgestellten Abweichung während der kurzen Einschaltdauer
bestimmt.
Betrachten wir die Betriebsweise einer erfindungsgemäßen
Uhr für den Fall, daß sie mit einer Batterie betrieben werden soll. Nach dem manuellen Einsetzen
der Batterie läuft ein Vorgang ab, der zunächst sämtliche Register auf Null stellt. Dadurch wird die
ι > Funkuhr kurzzeitig eingeschaltet und dabei die Zufuhr der Impulse vom Quarz über den Frequenzteiler zum
Zeitregister solange unterbunden, bis die Funkuhr eine vollständige Zeitinformation geliefert hat. (Der Frequenzteiler
kann hierbei separat vorhanden, oder, wenn .'ο das Zeitregister auch als Zähler ausgebildet ist,
Bestandteil des Zeitregisters sein.) Kommt sie innerhalb eines genügend groß bemessenen Zeitintervalles nicht
zustande, weil z. B. der Sender nicht arbeitete, wird die Einschaltung nach einer gewissen Zeit, z. B. nach
2ΐ 10 Minuten wiederholt. Die erste Zeitinformation wird
nun nicht nur in das Zeitregister sondern auch in eine weiteres Nachstellregister übertragen. Dort wird sie um
einen bestimmten Betrag erhöht der einer festgelegten Zeitspanne, z. B. einem Monat entspricht. Sobald nun
der Monat abgelaufen ist, stimmen Nachstellregister-Inhalt
und Zeitregister-Inhalt überein. Diese Übereinstimmung wird mit bekannten Schaltungsmitteln festgestellt
und veranlaßt dann das kurzzeitige Einschalten der Funkuhr. Man ermittelt dann die zeitliche Verschiebung
3t der Funkuhrzeit zu der Quarzuhrzeit, synchronisiert die
letztere durch Verändern des Frequenzteilerzustandes und korrigiert dann den Zeitregister-Inhalt mit der
Funkuhr-Information. Die ermittelte zeitliche Differenz zwischen den Zeitinformationen der beiden Uhren wird
to jetzt mit bekannten Schaltungsmitteln umgesetzt in
einen Zeitspannenbetrag, z. B. 2 Monate, nach dem die Funkuhr wieder zur Korrektur eingeschaltet werden
soll. Sinkt die ermittelte Zeitspanne unter einen festlegbaren Wert ab, z. B. unter 14 Tagen, so ist dies ein
4ϊ Zeichen dafür, daß entweder die Quarzuhr nicht in
Ordnung ist, oder daß die Batterie verbraucht und dadurch die Batteriespannung zu sehr abgesunken ist.
Dann wird ein Alarmsignal ausgelöst, das z. B. darin bestehen kann, daß die im Sekundentakt pumpenden
Punkte zwischen den Stunden- und Minutenziffern einer LCD-Anzeige jetzt plötzlich mit der doppelten Frequenz
arbeiten, d. h. im Halbsekundentakt. Bei Störungen der Anzeige, die mit bekannten Mitteln aus der
Zulässigkeit der Anzeigen (z. B. sind für die Zehnerstelle " der Stunden nur Ziffern 0, 1, 2 erlaubt) oder aus der
vorhersehbaren Sequenz der Uhrzeiten ermittelt werden können, wird eine Nullstellung des Zeitregisters
und des Nachstellregisters vorgenommen, sodaß das Einschalten der Uhrzeit wie nach dem Ersetzen der
ο Batterie abläuft.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (23)
1. Anordnung zur Gewinnung und Anzeige einer genauen Zeitinformation, bestehend aus einer
Funkuhr und einer räumlich mit dieser zusammengefaßten, ein durch die Funkuhr einstellbares bzw.
korrigierbares und die Anzeige steuerndes Zeitregister enthaltenden Quarzuhr, dadurch gekennzeichnet,
daß die Quarzuhr die Funkuhr bei Erreichen vorgegebener und vorzugsweise wählbarer
Daten von Nachstellregistern kurzzeitig einschaltet und nach einer Prüfung der Richtigkeit von
von der Funkuhr empfangenen Zeitmarken mit einer aus diesen gebildeten Zeitinformation den Inhale des
die Anzeige steuernden Zeitregisters einstellt bzw. korrigiert.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aufwendige Schaltelemente, Stromversorgung
und Anzeigemittel :iu.- einmal vorhanden sind und von beiden Uhren gemeinsam genutzt
werden, und daß nur ein einziger Quarz ais frequenzbestimmendes Schaltmittel Verwendung
findet, dessen Frequenz sowohl als Basis der Frequenzteilung als auch als Basis der Takterzeugung
und gegebenenfalls als Basis von Mischung, Demodulation und Filterung dient.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Einschaltung der Funkuhr
bewirkenden Daten einem Anfangszustand, der sich nach dem Einschalten der Stromversorgung ergibt,
entsprechen.
4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Einschaltung bewirkenden
Daten eine fehlerhafte und als solche erkannte Anzeige der Quarzuhr darstellen.
5. Anordnunj nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Einschaltung bewirkenden
Daten einer periodisch wiederkehrenden Zeitanzeige entsprechen.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen
der Zeitinformation der Funkuhr und der Zeitinformation der Quarzuhr während des kurzzeitigen
Einschaltens der Funkuhr dazu benutzt wird, die Länge des Zeitintervalles bis zu deren nächsten
Einschalten festzulegen und die entsprechenden Daten zu erzeugen.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz
zwischen der Zeitinformation der Funkuhr und der Zeitinformation der Quarzuhr während des
kurzzeitigen Einschaltens der Funkuhr dann, wenn diese Differenz einen vorgegebenen Wert überschreitet,
dazu benutzt wird, ein ständiges Alarmsignal zu erzeugen.
8. Anordnung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß das Alarmsignal darin besteht, daß die
Blinkfrequenz der im Sekundentakt pumpenden Punkte zwischen den Stunden- und Minutenziffern
einer LCD-Anzeige verdoppelt wird.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltdauer
der Funkuhr so bemessen wird, daß Prüfungen auf die Richtigkeit der empfangenen Zeitmarken durchgeführt werden können.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Prüfungen darin bestehen, daß zwei oder mehrere Zeitmarken in der richtigen numerisch
aufsteigenden Sequenz empfangen werden.
11. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß bei Einschaltdaten die Funkuhr nach fest eingestellten Zeitabschnitten wieder
eingeschaltet wird.
12. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeiennet,
daß die Anordnung eine Anschlußbuchse enthält, mit der eine Verbindung zu einer weiteren
autonomen Quarzuhr möglich wird, so daß ζ. Β. eine quarzgesteuerte Armbanduhr durch einen kurzzeitigen
Anschluß genau gestellt werden kann.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Einschaltung
der Funkuhr in Zeiten fehlender Funksignale geschieht, sie solange dauert, bis wieder wenigstens
eine vollständige und richtige Zeitinformation erscheint und verarbeitet wird.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn während
eines kurzzeitig erfolgenden Einschaltens der Funkuhr, z. B. wegen Aussetzens des Sender, keine
vollständige und richtige Zeitinformation gebildet wird, ein weiteres kurzzeitiges Einschalten nach
einem definierten Zeitintervall wiederholt wird.
15. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des kurzzeitigen Einschaltens
der Funkuhr der Anfangszeitpunkt des Sekundenintervalles der autonomen Uhr mit dem Anfangszeitpunkt des empfangenen Sekundenintervalles in
Übereinstimmung gebracht (synchronisiert) wird.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisation durch Einstellung
des Frequenzteilers der Quarzuhr geschieht.
17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß nur die Frequenzteilerstufen mit den niedrigen Teilerfrequenzen eingestellt werden.
18. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die gewünschte Genauigkeit der Anzeige einstellbar ist.
19. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Differenz der Zeitinformationen dazu benutzt wird, die Quarzfrequenz nachzuregein.
20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Einschalten der
Funkuhr ein Frequenzvergleich der Quarzfrequenz mit der Empfangsfrequenz der Funkuhr bzw. den aus
ihnen abgeleiteten Frequenzen durchgeführt wird und daß die Frequenz des Quarzes in Abhängigkeit
der festgestellten Differenz auf ihren Sollwert nachgeregelt wird.
21. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quarzfrequenz und/oder die aus ihr
abgeleiteten Frequenzen so mit der Empfangsfrequenz der Funkuhr gemischt werden, daß die
benötigte hohe Frequenzselektion bei niedrigen Zwischenfrequenzen geschieht, bei denen das
Verhältnis von Durchlaß-Bandbreite zu Mittelfrequenz relativ groß wird.
22. Anordnung nach einem der Ansprüche 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus der
Quarzfrequenz abgeleitete Frequenz für eine Synchrondemodulation eines Zwischenfrequenz-Signales
verwendet wird.
23. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt des Zeitregisters nicht in
seiner Gesamtheit zur Anzeige gebracht wird, sondern daß vermittels eines Durchschaltenetzwerkes,
das weniger Stellen durchläßt als das Zeitregi-
ster aufweist, ein gewünschter Teil der Zeitinformation
ausgewählt und zur Anzeige gebracht werden kann.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Gewinnung und Anzeige einer genauen Zeünformation nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Infolge der historischen Entwicklung versteht man unter einer funkuhr meist ein Empfangsgerät, das die
per Funk ausgestrahlten Zeitzeichen empfängt und lediglich zur Darstellung bringt, siehe z. B. die
Offenlegungsschrift 16 73 793 vom 23.3.67 oder die Veröffentlichung :>Drahtlos gesteuerte Uhren mit
Normalzeit-Ziffernanzeige« in Elektronik Nov. 67. S. 325—328 und Dez. 67, S. 377—380. Nachdem vor
einigen Jahren (1972) der Normalfrequemcsender
DCF 77 der deutschen Bundespost in Mairflingen, der im Auftrage der PTB betrieben wird und mit einer
Trägerfrequenz von 77,5 kHz arbeitet, mit einer entsprechenden dauernden Zeitzeichenmodulation ausgerüstet
worden ist, bei der innerhalb eines jeden Minutenintervalles das vollständige Zeittelegramm
ausgesendet wird, können solche Funkuhren auch realisiert und betrieben werden und es sind auch schon
eine große Menge verschiedener Ausführungen bekanntgeworden. Einige dieser bekanntgewordenen
Funkuhren arbeiten auch mit einer Gangreserve, d. h. mit einer Einrichtung, die einen eigenen Quarzoszillator
enthält, auf den dann umgeschaltet wird, wenn uie Senderfrequenz nicht mehr empfangen werden kann.
Hierbei bestimmt das Ausbleiben der Funksignale das Zuschalten der Gangreserve, also einen gewissen
autonomen Betrieb. In diesem Fall geht die Aktion wie bei dem ersten genannten Verfahren im Gegensatz zu
der erfindungsgemäßen Anordnung von der Funkuhr aus und ist auf die autonome Uhr gerichtet. Der
Leistungsverbrauch einer solchen Funkuhr mit Gangreserve ist wegen des dauernd eingeschalteten Empfängerteiles
so hoch, daß ein Batteriebetrieb über ein Jahr nach dem jetzigen Stand der Technik nicht in Frage
kommt. Das Vorsehen einer Gangreserve kann ebenfalls schon als eine Kombination einer Funkuhr mit
einer autonomen Quarzuhr angesehen werden. Sie ist jedoch nur eine sehr lose Kombination der beiden
Uhrentypen, wenn man sie zum Beispiel mit einer Variante der erfindungsgemäßen Kombination vergleicht,
bei der die Quarzfrequenz der autonomen Quarzuhr nicht nur bei Ausfall der Funkuhr bzw. des
Zeitzeichensenders einspringt, sondern bei der diese Quarzfrequenz überhaupt erst das Funktionieren der
Funkuhr ermöglicht, indem sowohl die Taktfrequenz a"
auch die Mischfrequenz der Funkuhr direkt aus ihr, bzw. aus den aus ihr entstandenen Signalen entstehen.
Darüber hinaus ist die Verflechtung von Quarzuhr und Funkuhr in einer Weitergestaltung der Erfindung
insofern noch sehr viel enger als bei den bekannten Anordnungen, als die Quarzuhr die Funkuhr nur
kurzzeitig einschaltet, damit die autonome Quarzzeit dann jeweils auf den richtigen Wert gestellt werden
kann und daß die Dauer der dann folgenden langen autonomen Zeitperioden aus dem Vergleich der
Funkuhrzeit mit der Quarzuhrzeit, bzw. aus eier ' gemessenen Zeitabweichung bestimmt wird. Einige
räumlich zusammengefaßte Kombinaiionen von Funkuhr und Quarzuhr und auch in Offenlegungsschriftcn
bekanntgeworden. In der Dt-OS 25 39 224 wild z. B.
eine Anordnung der eingangs genannten Art beschrieben, bei der die Zeitsignal eines Senders von einem
Empfänger empfangen werden, der dann die Quarzuhrzeit korrigiert. Im Prinzip findet man diesen Gedanken
auch in den Anordnungen aus der Anfangszeit der Rundfunktechnik, bei denen die Zeitzeichen des
Rundfunks die z. B. um die Mittagszeit empfangen wurden, zum Korrigieren der Uhrzeit einer ansonsten
autonomen Uhr verwendet worden sind, siehe z. B. die Funkschau Nr. 6 vom 7. 2.37 »Das Nauener Zeitzeichen
feiert Jubiläum«. In der erfindungsgemäßen Anordnung liegt jedoch ein Sender vor, der dauernd Zeitzeichen
aussendet und empfangsseitig wird aus Gründen der Leistungsersparnis und des Schutzes vor Störungen
aufgrund von gespeicherten Daten der Quarzuhr entschieden, wann die Funkuhr kurzzeitig einzuschalten
ist: dann nämlich, wenn die Wahrscheinlichkeit wächst, daß die autonome Quarzuhrzeit aus dem zugelassenen
Genauigkeitsbereich herausläuft. Die Quarzuhr erhält die Daten des Einschaltzeitpunktes aus dem Vergleich
der Funkuhrzeit mit der Quarzuhrzeit bei dem jeweils vorausgegangenen Einschaltvorgang. Mit keiner der
anderen bekanntgewordenen Kombinationen wird aufgrund der Genauigkeitsanforderungen das Intervall
der autonom betriebenen Quarzuhr über Wochen oder Monate hinaus ganz individuell festgelegt.
In einer anderen Offenlegungsschrift DE-OS 25 36 448 ist eine Anordnung bekanntgeworden, welche
sich auf die Übertragung von Pulscode-Informationen mittels einer Modulation durch Frequenzumtastung
bezieht. In ihr wird darauf hingewiesen, daß der Oszillator des Empfängers auch als Zeitbasis einer
Armbanduhr dienen kann. Der Empfänger hat darüber hinaus als Überlagerungsempfänger die üblichen Mischer,
Frequenzvervielfacher, und Frequenzteiler aufzuweisen. Die erfindungsgemäße Schaltung unterscheidet
sich demgegenüber nicht nur darin, daß als Oszillator der Zeitbasis ein hochkonstanter Quarzoszillator
verwendet wird, was erfindungsgemäß unerheblich wäre, sondern hauptsächlich darin, daß Frequenzen der
Funkuhr d. h. die Taktfrequenz und die Mischfrequenz des Funkuhrenempfängers aus einer einzigen Quarzfrequenz
abgeleitet werden.
Sowohl Quarzuhren als auch Funkuhren haben für sich allen betracht, folgende Nachteile:
1. Bei der Quarzuhr
— Zu Anfang, z. B. nach dem Einsetzen einer Batterie, muß die Uhr gestellt werden. Ein genauer
Zeitgeber ist dafür erforderlich.
— Der Mensch muß die Zeitgeberinformation, wie sie z. B. durch das nur zu bestimmten Tageszeiten im
Fernsehen ausgestrahlte Ziffernblatt gegeben ist, manuell auf die Quarzuhr übertragen. Ungenauigkeiten
lassen sich dabei nicht vermeiden und Fehler sind möglich.
— Nach einer längeren Laufzeit müssen autonome Quarzuhren nachgestellt, d. h. in ihrer Anzeige
korrigiert werden.
— Bei Nachlassen der Batteriespannung kann die Anzeige sehr ungenau werden.
— Es ist keine Kontrolle darüber vorhanden, wie genau die Quarzuhr wirklich ist und/oder ob sie
d_"xh einen Defekt des Quarzes völlig aus dem
Rahmen der marktüblichen oder zugesicherten Genauigkeit fällt.
— Bei netzbetriebenen Quarzuhren, wie sie z. B. in
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