DE2716569C3 - Elektronische Uhr - Google Patents
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- DE2716569C3 DE2716569C3 DE2716569A DE2716569A DE2716569C3 DE 2716569 C3 DE2716569 C3 DE 2716569C3 DE 2716569 A DE2716569 A DE 2716569A DE 2716569 A DE2716569 A DE 2716569A DE 2716569 C3 DE2716569 C3 DE 2716569C3
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Description
Gegenstand der Erfindung ist eine elektronische Uhr, insbesondere durch einen impulsgespeisten Schrittschaltmotor
angetriebene Zeigeruhr, mit einem präzisen Zeitnormal, einem Frequenzteiler zum Unterteilen
der Frequenz der vom Zeitnormal abgeleiteten Impulse und einer Einrichtung für die Schnellkorrektur verhältnismäßig
kleiner Abweichungen der Sekundenanzeige, wobei sich diese Schnellkorrektureinrichtung mit Hilfe
eines dem Benutzer der Uhr zugänglichen Betätigungsorgans aktivieren läßt und einen vom Frequenzteiler
gespeisten, durch das genannte Betätigungsorgan rückstellbaren Referenzzähler, einen mit den Zeitanzeigemitteln
synchron betriebenen, über logische Schaltmittel vom Frequenzteiler gespeisten Synchronzähler
und ferner eine mit beiden Zählern gekoppelte Vergleichsschaltung aufweist, welche den Zustand des
Synchronzähiers mit demjenigen des Referenzzählers vergleicht und bei festgestellten Abweichungen durch
Steuerung der Anzahl der pro Zeiteinheit über die logischen Schaltmittel auf den Synchronzähler und die
Zeitanzeigemittel geleiteten Impulse eine Korrektur der Zeitanzeige herbeiführt.
Eine Uhr diese5· Art ist in der schweizerischen
Patentschrift 5 56 055 beschrieben. Diesem vorpublizierten Vorschlag lag das Ziel der Schaffung einer Uhr
mit einem Sekundenzeiger zu Grunde, bei welcher es bei festgestellten geringen Abweichungen nicht mehr
notwendig ist, den Sekundenzeiger zunächst bei der Ziffer »12« anzuhalten und die Uhr im Moment des
Zeitsignals (Radiosignal o. dgl.) wieder in Betrieb zu setzen. Vielmehr wolke man die Bedienung der Uhr so
weit vereinfachen, daß eine kurzzeitige Betätigung eines besonderen Druckknopfes oder ähnlichen Organs im
Moment des Zeitsignals genügt, um hernach automatisch eine Synchronisation der Zeitanzeige ohne
besondere Überwachung odpi «.-.iiere Intervention
herbeizuführen.
Dank der Vorsehung der genannten Mittel läßt sich dies im Prinzip bewerkstelligen, weil die Vergleichsschaltung
jeweils nach dem Rückstellen des Referenzzählers durch die Eingabe von zusätzlichen Impulsen an
den Synchronzähler oder die Unterdrückung von Impulsen den Stand des Synchronzählers und damit
gleichzeitig den Stand der mit diesem synchronisierten Anzeigemittel korrigiert
Das vorgeschlagene System gemäß der genannten Patentliteraturstelle eignet sich für die Korrektur
verhältnismäßig kleiner Abweichung von plus oder minus 30 Sekunden. Eine derartige Korrektur ist
genügend für moderne elektronische Uhren, insbesondere Quarzuhren, deren monatliche Gaaggenauigkeit
innerhalb dieser Toleranzen liegt Der Hauptvorteil der ίο bekannten Schnellkorrekturanordnung liegt somit darin,
daß man lediglich von Zeit zu Zeit, z. B. einmal pro Woche oder Monat, durch eine keine besondere
Aufmerksamkeit erfordernde Betätigung des Korrekturorgans eine Korrektur der Zeitanzeige bewirkt, ohne
daß es notwendig ist, das Zeigerstellorgan zu betätigen.
Leiuer hat sich jedoch gezeigt, daß die Befolgung der
soeben besprochenen Lehre noch nicht ohne weiteres zu einer funktionsfähigen und störungsfrei arbeitenden
Anordnung führt Tatsächlich können sich beim Einstellen der Uhr erhebliche Ungenauigkeiten ergeben.
So stellt man beispielsweise fest, daß beim Stellen der Zeiger nach dem Wiedereinstoßen der Krone der
Zeitpunkt des Wiederanlaufens der Uhr innerhalb einer Sekunde ungenau ist, da das Eintreffen des nächsten
Sekundenimpulses von der letzten Stufe des Frequenzteilers abzuwarten ist. Derartige Abweichungen sind für
eine Quarzuhr oder andere Präzisionsuhr untragbar und machen die durch die Anwendung der beschriebenen
Synchronisationsmethode anvisierten Vorteile weitgehend illusorisch.
Die Erfindung geht von dem vorgeschriebenen Vorschlag aus und basiert auf der Aufgabe, diesem zum
Durchbruch zu verhelfen und insbesondere eine Uhr zu schaffen, bei welcher sich die Vorteile der Schnellkor-
J5 rekturvorrichtung in der Praxis auch tatsächlich in jeder
Beziehung verwirklichen lassen.
Zwecks Lösung dieses Problems ist die Uhr nach der Erfindung derart ausgebildet, daß sowohl Kontaktmittel
des Schnellkorrekturbetätigungsorgans als auch Kontaktmittel
eines Zeitanzeigestellorgans über Rückstelleitungen an mehrere der letzten Stufen des
Frequenzteilers angeschlossen sind, und daß Eingänge einer die genannten logischen Schaltmittel umfassenden
Impulstransferperiodendekodierlogik derart an Aus-
•*5 gänge von rückstellbaren Frequenzteilerstufen angeschlossen
sind, daß die Übertragung von Impulsen oder Steuerimpulsflanken vom Frequenzteiler auf die beiden
Zähler lediglich im letzten Viertel der längsten Impulsperiodendauer des Frequenzteilers stattfinden
kann, wobei Sperrmittel vorhanden sind, die ein Rückstellen des Frequenzteilers während der durch die
genannte Dekodierlogik festgelegten Impulstransferperioden verhindern.
Dank der Rückstellmöglichkeit der letzten Stufen des Frequenzteilers läßt sich der geschilderte Mangel der Vorrichtung nach dem früheren Vorschlag beheben. Allerdings gewährleistet das automatische Rückstellen des Frequenzteilers allein noch nicht ein einwandfreies Arbeiten der Schnellkorrekturvorrichtung, da beim
Dank der Rückstellmöglichkeit der letzten Stufen des Frequenzteilers läßt sich der geschilderte Mangel der Vorrichtung nach dem früheren Vorschlag beheben. Allerdings gewährleistet das automatische Rückstellen des Frequenzteilers allein noch nicht ein einwandfreies Arbeiten der Schnellkorrekturvorrichtung, da beim
to Wiederstarten nach dem Stellen der Uhr je nach der im
Zeitpunkt der Eingabe des Rückstelliinpulses vorhandenen momentanen Phasenlage des Frequenzteilers
Fehlimpulse auftreten können, die beispielsweise den Gleichlauf zwischen den beiden Zählern oder die
Synchronisation zwischen Synchronzähler und Zeitanzeigemitteln zerstören.
Diese Schwierigkeiten werden nun durch die eine Impulstransferperiode festlegende Dekodierschaltung
behoben. Unter »Impulstransferperiode« wird hier derjenige Abschnitt einer vollen Periode verstanden,
während welchem die Übertragung von Impulsen bzw. Impulsflanken möglich, die Rückstellung der Frequenzteilerstufen
dagegen gesperrt ist. Die logische Dekodierschaltung sorgt dafür, daß die Übertragung der auf
die beiden Zähler und die Zeitanzeigemittel zu leitenden Impulse während mindestens 3M der Dauer einer vollen
Periode verhindert ist. Somit können während dieses Zeitabschnittes Rückstellvorgänge ausgeführt werden,
ohne daß die Gefahr der Entstehung von Fehlimpulsen auftritt. Außerdem sorgen die Sperrmittel für ein
Blockieren der Rückstellfunktion des Frequenzteilers während des Impulstransferabschnittes. Man kann
somit von der Unterteilung einer vollen Periode in einen Sperrabschnitt (Impulstransferabschnitt) und einen
Entsperrabschnitt sprechen. Der Entsperrabschnitt, während welchem das Nullsetzen des Frequenzteilers
nicht blockiert ist, soll mindestens dreimal länger sein als der lmpulst'-ansfer- oder Sperrabschnitt, so daß 2()
möglichst viel Zeit für die Vornahme irgendwelcher Manipulationen zur Verfügung steht. Mit Vorteil sind
die Verbindungen zwischen den letzten Stufen des Frequenzteilers und den Eingängen der Impulstransferperiodenkodierlogik
derart gewählt, daß die Entsperrperioi4"
Ve und die Sperrperiode Ve einer Sekunde
betragen. Es ist dann nach der letzten Änderung der Sekundenanzeige für den Benutzer der Uhr während 1It.
einer Sekunde möglich, die Uhr zwecks Zeiteinstellung still zu setzen, ohne daß Fehler auftreten. 3U
Zusätzlich kann man mit Vorteil weitere logische Sperrmittel vorsehen, die jeweils ein Rückstellen der
Frequenzteilerstufe verhindern und damit Eingriffe von außen unwirksam machen, solange Impulse auf die
Zeitanzeigeeinrichtung übertragen werden können. J5 Derartige Sperrmittel sind insbesondere sinnvoll, wenn
es sich um eine Uhr handelt, bei welcher ein impulsgespeister Schrittschaltmotor die Zeiger antreibt.
. Des weiteren ist es zweckmäßig, die Uhr mit einer weiteren Dekodierschaltung auszustatten, deren Ein- *o
gänge an die Ausgänge mehrerer Frequenzteilerstufen angeschlossen sind, um die jeweilige Dauer der auf die
Zeitanzeigemittel übertragenen Impulse genau festzulegen. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn
die Dekodierlogik für die Definition der Impulstransfer-Perioden mit den Stufenausgängen eines letzten
Frequenzteilerabschnittes und die Dekodierlogik für die Impulslängenbegrenzung mit den Stufenausgängen
eines unmittelbar vorangehenden Frequenzteilerabschnittes verbunden sind. Man kann dann mit Hilfe der
erstgenannten Logik genau positionierte Auslöseimpulse bzw. Impulsflanken erzeugen, während die Impuisiängendekodierlogik
in sehr regelmäßigen Abständen Impulse abgibt, deren Anfangsflanken das Ende der
Zeitanzeigespeiseimpulse festlegen.
Mit Rücksicht auf eine weitere Vereinfachung der Bedienungsmittel und eine Erhöhung der Sicherheit
gegen Fehlmanipulationen empfiehlt es sich, sowohl die Kontaktmittel des Schnellkorrekturbetätigungsorgans
als auch die Kontaktmittel des Zeitanzeigeeinstellor- b0
gans über diesen verschiedenen Kontaktmitteln zugeordnete logische Schaltmittel derart an Rückstellanschlüsse
des Referenzzählers und des Synchronzählers anzuschließen, daß lediglich bei gleichzeitiger Betätigung
aller Kontaktmittel beide Zähler zurückgestellt fa5 werden. Es ist dann praktisch nicht mehr möglich, beide
Zähler ohne Absicht auf Null zu stellen. Dieser Stellvorgang braucht normalerweise nur bei der ersten
Inbetriebbesetzung der Uhr oder beim Auswechseln der Batterie vorgenommen zu werden.
Wesentlich ist es auch, daß beim Betätigen des Organs für die Schnellkorrektur keine merklichen
Zeitverzögerungen auftreten. Dieser Gefahr läßt sich vorzugsweise dadurch begegnen, daß man nach dem
Rückstellen des Referenzzählers und der letzten Stufen des Frequenzteilers einen vom Frequenzteiler abgeleiteten
Impuls genügend hoher Frequenz benützt, um die rückgestellten Stufe wieder freizugeben. Normalerweise
genügt für diesen Zweck ein 32-Hz-lmpuls. Als Schaltmittel empfiehlt sich die Verwendung einer den
Referenzzählerund mehrere Frequenzteilerstufen rückstellenden Flip-Flop-Schaltung, die einerseits mit dem
Kontakt der Schnellkorrektureinrichtung verbunden und andererseits an den 32-Hz-Ausgang des Frequenzteilers
angeschlossen ist. Diese Flip-Flop-Schaltung wird bei der Kontaktbetätigung in einen bestimmten
Zustand gebracht, in welchem sie die Frequenzteilerund Referenzzählerrückstellung bewirkt, worauf ihr
Schaltzustand durch den nächsten 32-Hz-lmpuls umgekippt wird, so daß die rückgestellten Stufen erneut
zählen und damit den Beginn eines neuen Ausgangsimpulses festlegen.
Nachfolgend ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes an Hand der Zeichnung
beschrieben, welche in F i g. 1 die wesentlichen Teile der elektronischen Uhr in Form eines Blockschaltbildes und
in Fig. 2 die Arbeitsweise an Hand eines Diagramms veranschaulicht. Es handelt sich hierbei um eine analoge
Uhr, deren Zeiger mit Hilfe eines kleinen Schrittschaltmotors bewegt werden. Dieser Motor schaltet den
Sekundenzeiger einmal pro Sekunde. Die anderen Zeiger werden von der Sekundenzeigerachse aus über
ein nicht dargestelltes Zahnradgetriebe in an sich bekannter Weise angetrieben.
Als Zeitnormal ist im dargestellten Beispiel gemäß F i g. 1 ein Quarz mit einer Eigenfrequenz von 32 768 Hz
verwendet. Dieser mit 1 bezeichnete Quarz wirkt mit einer Schwingschaltung 2 zusammen. Die von dieser
abgeleiteten Impulse gelangen über ein NAND-Tor 101 und festprogrammierte Kontaktverbindungen 3 und 4
auf den Frequenzteiler, der sich im Beispiel aus Abschnitten 5, 6, 7 unu 8 zusammensetzt. Der drei
binäre Teilerstufen umfassende Abschnitt 5 arbeitet dynamisch und hat daher im Gegensatz zu herkömmlichen
Teilern einen äußerst geringen Stromverbrauch. Dagegen sind die binären Teilerstufen der Teilerabschnitte
6, 7 und 8 statische CMOS-Unterteiler. Alle diese Stromkreise sind auf einem einzigen Chip
integriert. Mit Vorteil können sogar sämtliche Stromkreise der Uhr inklusive der logischen Verknüpfungs
schaltungen und der Treiberstufen auf demselben Chip integriert sein (large-scale-integration). Zwischen dem
dynamischen Teilerabschnitt und den statisch wirken-, den Teilerabschnitten liegt ein verstärkendes
NAND-Tor 102, dessen zweiter Eingang an einer Resetleitung A liegt, wodurch eine einwandfreie
Übertragung der vom Teilerabschnitt 5 ausgezählten Impulse und ein sicheres Rückstellen der ersten Stufe
des Abschnittes 6 gewährleistet ist Eine ähnliche Funktion hat das NAND-Tor 103. An die Ausgänge der
letzten Flip-Flop-Stufen des Teilerabschnittes 8 sind NOR-Tore 104 und 105 angeschlossen. Ein weiteres
NOR-Tor 106 ist mit dem Ausgang des NOR-Tors 105 und über einen Inverter 107 mit der Resetlinie B
verbunden.
Die drei NOR-Tore 104,105 und 106 haben eine ganz
besondere Funktion; sie bilden zusammen eine Dekodierlogik,
mittels welcher am Ende der 1-Hz-Periode der letzten Zählerstufe ein Intervall definiert wird,
innerhalb welchem Steuer-Impulse vom Frequenzteiler weitergeleitet werden. Es handelt sich bei diesen
Steuerimpulsen nicht etwa um verhältnismäßig lange Impulse vorbestimmter Zeitdauer, sondern um kurze
Impulse unkritischer Länge, deren Aufgabe lediglich darin besteht, Flip-Flops umzuschalten. Es kommt also
nur auf die genaue Lage der Impulsflanken an, die positiv oder negativ sein können und innerhalb der oben
erwähnten Sperrperioden liegen müssen.
Man sieht aus der schematischen Darstellung, daß von den Ausgängen der genannten NOR-Tore Impulse
einerseits auf einen Referenzzähler 10 und andererseits auf einen Synchronzähler 12 geleitet werden. Außerdem
gelangen vom NOR-Tor 104 Impulse auf einen Flip-Flop 9. Die Zähler 10 und 12 teilen die am Eingang
auftretende Frequenz durch 30. Weitere Zählerstufen 11 und 13 bewirken eine zusätzliche Teilung auf 60. Die
Teilerstufen der Zähler 10 und 12 sind an eine Vergleichsschaltung 14 angeschlossen, deren Ausgang
zu einem Eingang eines EXCLUSIVE-OR-Tor 108 führt. Ein weiterer Eingang dieses Tors ist mit dem
Ausgang eines EXCLUSIVE-OR-Tors 109 verbunden, dessen Eingänge an die Ausgänge der Zählerstufen 11
und 13 angeschlossen sind.
Die die NOR-Tore 110, 111 und 112 umfassende logische Gruppe bildet einen Flip-Flop, welcher in der
einen Stellung einen positiven Motorimpuls auslöst, während er beim Kippen in die andere Stellung den
Motorimpuls beendigt. Die aus den Flip-Flop 113, 114
und 115 bestehende Gruppe hat die gleiche Funktion, mit dem Unterschied, daß sie negative Motorimpulse
erzeugt Es handelt sich somit beim Schrittschaltmotor um einen sog. bipolaren Motor, der abwechslungsweise
durch positive und negative Impulse in Rotation versetzt wird. Die Antriebsspule des Motors ist mit 20
bezeichnet. Sie wird in an sich bekannter Weise über Treiberstufen 17 und 18 gespeist
Die Uhr ist außerdem mit einer programmierbaren, ein NOR-Tor 118 umfassenden Dekodierschaltung
ausgestattet, zum Zweck der genauen Definition der Länge der Motorantriebsimpulse. Sämtliche Eingänge
des Tors 118 sind mit entsprechenden Stufenausgängen
des Frequenzteilerabschnittes 7 zusammengeschaltet. Die genaue Art der Verbindung richtet sich nach der
gewünschten Lage der Impulsflanke, die über einen Flip-Flop 119 die Motorimpuls-Flip-Flops 110—112,
bzw. 113—115 rückstellt Die Programmierung dieser Impulslängendekodierschaltung richtet sich nach der
Charakteristik des verwendeten Schrittschaitmotors. Sie läßt sich durch geeignete Wahl der die Verbindung
zwischen den Frequenzteilerstufenausgängen und dem Tor 118 bestimmenden letzten Metallmaske im Moment
der Fabrikation des Chip bewerkstelligen.
Eine analoge Anpassung an vorgegebene Verhältnisse ist bei der Aktivierung der Stufen des dynamischen
Frequenzteilerabschnittes ausgenützt Tatsächlich erkennt man aus dem Schaltbild, daß der dynamische
Teiler außer dem benützten Abschnitt 5 noch passive Abschnitte 30,31,32 und 33 besitzt Diese lassen sich im
Bedarfsfall durch Verwendung entsprechender Metallmasken im Zuge der Fertigung des integrierten
Stromkreises aktivieren, wodurch sich der im übrigen identische Chips auch für Uhren mit anderen Frequenzen
des Zeitnormals gebrauchen läßt Anstatt der Verbindung 3 und 4 wären dann beispielsweise leitende
Verbindungsstrecken zwischen dem Tor 101 und dem Abschnitt 30, sowie zwischen den Abschnitten 30,31,32
und 5 vorhanden. (Quarzfrequenz: 1 048 576 Hz.)
Die Schnellkorrektur der Uhr wird mit einem im Uhrgehäuse versenkten als Druckknopf ausgebildeten
Betätigungsorgan bewerkstelligt. Dieser durch einen Fingernagel, einen Kugelschreiber oder dgl. betätigbare
Knopf steht in Wirkverbindung mit einem Kontakt 21, der jeweils in Richtung des Pfeiles D betätigt und
ίο vorübergehend an Masse gelegt wird. Der entweder an
das Pluspotential oder an Masse umschaltbare Kontakt 21 führt zu einem Eingang eines NOR-Tores 121 sowie
zu einem Eingang eines Flip-Flops 122, von dem ein weiterer Eingang mit dem 32-Hz-Ausgang des Teilerabschnittes
7 verbunden ist. Die Ausgänge des NOR-Tores 121 und des Flip-Flops 122 liegen an den Eingangsklemmen
eines NOR-Tores 123. Dieses speist eine Rückstelleitung »Reset Bv.. Eine weitere Rückstelleitung
»Reset C« geht vom Ausgang des NOR-Tores 121 zum Synchronzähler 12.
Selbstverständlich müssen auch Mittel vorhanden sein, die ein Rückstellen des Frequenzteilers beim
Stellen der Zeiger gestatten, damit nach dem erneuten Starten der Sekundenzeiger seinen ersten Schritt nach
genau einer Sekunde vollführt. Diesem Zweck dient ein beim Herausziehen der Krone (Pfeilrichtung K) von
Masse auf das Plus-Potential umschaltbarer Kontakt 22, dessen Zweigstelle an einem Eingang des NAND-Tores
125 liegt Der Ausgang dieses logischen Schaltmittels führt — wie schon erwähnt — zur Rückstelleitung
»Reset A«.
Die Funktionsweise der in ihrem Aufbau vorstehend beschriebenen Spaltung ist folgende:
Der Quarz 1 erzeugt in Verbindung mit der Oszillatorschaltung 2 eine im wesentlichen sinusförmige
Wechselspannung mit einer Frequenz von 32 768 Hz. Im Tor 101 findet eine Impulsformung statt Die nun
rechteckigen Impulse werden auf den dynamischen Unterteiler 5 geführt und durch Frequenzteilung in
diesem Teilerabschnitt und den Abschnitten 6, 7 und 8 auf eine Frequenz von 1 Hz unterteilt Die aus den
Toren 104,105 und 106 bestehende Dekodierschaltung öffnet nach 7/e Sekunden den Übertragungsweg zum
Referenzzähler 10, welcher pro Sekunde um einen Schritt weitergeschaltet wird. Die Vergleichsschaltung
14 spricht nun an und öffnet über das Tor 108 das Tor 104, wodurch auch der Synchronzähler 12 um eine
Einheit weiterschaltet und gleichzeitig ein Signal für die Auslösung des Motorsteuerimpulses auf den Flip-Flop 9
überträgt Infolge des soeben beschriebenen Weiterzählens des Zählers 12 stellt die Vergleichsschaltung
Koinzidenz zwischen den Zählern 10 und 12 fest und
sperrt das Tor 104 für die Übertragung zusätzlicher Impulse an den Flip-Flop 9, bzw. den Zähler 12.
Der nunmehr umgeschaltete Flip-Flop 9 setzt einen der beiden Motorimpuls-FHp-FIops 110—112, bzw.
113—115. Dies hat ein Anschalten der Motorspule 20 im
positiven oder negativen Sinne zur Folge.
Es ist von wesentlicher Bedeutung, daß die die Anschaltung des Motors bewirkende Impulsflanke
innerhalb des letzten Achtels der Periodendauer des vom Zählerabschnitt 8 abgeleiteten 1-Hz-Impulses
erfolgt Sehr wichtig ist auch die Genauigkeit der zeitlichen Positionierung der Flanke der die Motorantriebsimpulse
festlegenden Abschaltsteuerimpulse. Wie schon erwähnt, werden diese Impulse für das Rückstellen
der Flip-Flops 110—112 bzw. 113—115 vom Abschnitt 7 des Teilers abgeleitet Die Eingangsfre-
quenz dieses Abschnitts beträgt 1024 Hz, womit sich ein
entsprechend hohes Auflösevermögen für die Positionierung der Rücksetzflanken ergibt. Die Verbindungen
zwischen dem Teilerabschnilt 7 und dem Tor 118 können etwa derart gewählt sein, daß sich eine totale
Motorimpulsdauer von z. B. 4,883 ms ergibt (jeweiliges Intervall zwischen dem Stellen und dem Rückstellen der
Motorimpuls-Flip-Flops). Die Motorantriebsspule 20
erhält also kurze positive oder negative Antriebsimpulse. Die Treiberstufen 17 und 16 schließen die Spule 20
zwischen den Antriebsimpulsen jeweils kurz. Damit verbessert sich das dynamische Verhalten des Motors.
Es sei nun unterstellt, die Uhr gehe um einige Sekunden nach (zwischen 0 und 29 Sekunden). Beim
Umlegen des Kontaktes 21 durch Drücken des Druckknopfes in Ffeiirichtung D löst die Fiip-Fiop-Schaltung
122 einen kurzen Rückstellimpuls aus, der über die Leitung B auf den Teilerabschnilt 8 und ferner
den Referenzzähler 10 gelangt. Der nächste vom Ausgang des Teilerabschnittes 7 eintreffende 32-Hz-Impuls
veranlaßt ein Wiederstarten von Teilerabschnitt 8 und Referenzzähler 10. Die Vergleichsschaltung stellt
nun fest, daß der Zählerstand des Zählers 10 größer ist als derjenige des Zählers 12. Über die Tore 108 und 104
wird der Dekodiervorgang derart beeinflußt, daß nun der Motor pro Sekunde 2 Impulse erhält, bis die
Vergleichsschaltung erneut Koinzidenz zwischen den Zählerständen feststellt
Falls die Uhr vorgeht, stellt die Vergleichsschaltung nach dem Rückstellen und Wiederanlaufen von
Teilerabschnitt 8 und Referenzzähler 10 einen Überschuß von eingezählten Impulseinheiten im Synchronzähler
12 fest. Dies hat ein Sperren des Tors 104 zur Folge, bis die beiden Zähler 10 und J2 wieder synchron
laufen. Während dieser Zeit gelangen keine Motor-Steuerimpulse auf den Flip-Flop 9.
Es sei nun angenommen, der Benutzer der Uhr wollte die Uhr zwecks Stellen von Stunden- und Minutenzeiger
anhalten und erneut in Betrieb setzen. Dies geschieht durch Umlegen des Kontaktes 22 beim Ziehen der
Krone in die äußerste Stellung (Pfeil K). Die
Rückstelleitung A ändert das Potential. Dadurch werden die Abschnitte 6, 7 und 8 des Frequenzteilers
zurückgestellt. Allerdings kann die Rückstellung während der durch die Dekodierlogik 104—106 festgelegten
Sperrzeit von '/β Sekunde nicht stattfinden. Außerdem ist Vorsorge dafür getroffen, daß während der Dauer
der Übertragung von Motorimpulsen die genannte Rückstellfunktion blockiert ist. Diese Blockierung
geschieht über das NOR-Tor 127, den Flip-Flop 128 und das NAN D-Tor 125. Ohne diese Sicherheitsmaßnahme
könnte bciiTi Schalten dcS KoniäktS 22 iffi Mouiciit der
Übertragung eines Motorimpulses unter Umständen der Synchronzähler 12 betätigt werden, dagegen der
über den Flip-Flop 9 ausgelöste Motorsteuerimpuls soweit verkürzt werden, daß der Motor den Schritt
nicht mehr ausführen kann, was einen Verlust des Synchronismus zwischen Zähler 12 und Sekundenzeiger
zur Folge hätte. Das Wiedereinstoßen der Krone hat ein Rückstellen des Kontaktes 22 zur Folge. Die Teilerabschnitte
6, 7 und 8 sind erneut aktiviert, womit der Zyklus zur Bildung des nächsten 1-Hz-Ausgangsimpulses
seinen Anfang nimmt.
Eine besondere Situation ergibt sich im Moment der ersten Inbetriebsetzung der Uhr oder beim Auswechseln
der Batterie. Es müssen dann nicht nur der Frequenzteiler, sondern auch die beiden Zähler der
Korrekturschaltung auf Null gestellt werden. Zum Zwecke der Verhinderung einer unbeabsichtigten
Durchführung dieser Operation ist beim Ausführungsbeispiel eine spezielle Maßnahme in dem Sinne
getroffen worden, daß diese simultane Rückstellung ausschließlich dann stattfinden kann, wenn einerseits die
Krone in die Zeigerstellposition gebracht und andererseits der Druckknopf der Schnellkorrekturvorrichtung
gedrückt wird. Es müssen also mit anderen Worten die Umschailkontakie 22 und 21 simultan betätigt werden.
Beim Ziehen der Krone ist darauf zu achten, daß der Sekundenzeiger auf »0« steht (12 h). Dies ist wesentlich,
denn es wäre sonst nach dem Wiederstarten der Uhr zwischen dem Sekundenzeiger und dem Synchronzähler
12 kein Gleichlauf vorhanden, je nachdem, ob die Krone im Moment des Null-Durchganges der Referenzzeit
wiedereingestoßen worden ist oder nicht, ist im Moment eine weitere Betätigung der Schnellkorrekturmittel
unnötig oder es sind diese bei einem späteren Referenzzeit-Null-Durchgang in der beschriebenen
Weise zu betätigen.
Die Erfindung ist grundsätzlich nicht auf die Anwendung in einer Uhr mit Zeigeranzeige beschränkt.
Man könnte das beschriebene Erfindungsprinzip auch in einer digital anzeigenden Uhr zur Verwendung bringen.
Man müßte dann dem Synchronzähler 12, 13 einen Minuten- und Stundenzeiger anfügen. Zudem wären
entsprechende logische Dekodier- und gegebenenfalls Multiplexiermittel zwischen den Zählern und den die
Ziffern darstellenden Anzeigemittel einzufügen.
Die Impulsdiagramme nach F i g. 2 lassen erkennen, wie die Motorspeiseimpulse positioniert und hinsichtlich
ihrer Länge genau definiert werden.
Im Diagramm I ist ein Auslöseimpuls dargestellt, also ein Impuls, dessen Endflanke den Beginn eines
Motorspeiseimpulses auslöst Der Auslöseimpuls darf nicht vor dem Ende des Entsperrintervalls beginnen.
Wie schon beschrieben, wird die Sperrabschnittlänge durch entsprechende Kombination von aus dem
Teilerabschnitt 8 entnommen, symetrischen Impulsen verschiedener Frequenzen in der die Tore 104 und 105
umfassenden Dekodierlogik festgelegt Sie beträgt im Beispiel Vs einer Sekunde plus die Dauer des
Motorimpulses.
Die Lage der Abschaltsteuerimpulse (Motorrückstellimpulse)
ergibt sich aus dem Diagramm II. Man sieht,
daQ jeweils der nächste nach einer Endflanke eines Auslöseimpules eintreffende, vom Flip-Flop 119 herkommende
Abschaltsteuerimpuls einen Motorimpuls und gleichzeitig das Sperrintervall beendet Dieser
Zusammenhang kann dem Diagramm III entnommen werden. Ersichtlich ist dort außerdem die jeweils
abwechselnde Polarität der der Motorspule 20 zugeführten Speiseimpulse. Letztere sind im Diagramm der
Übersichtlichkeit halber verlängert gezeichnet
Hierzu 2 Blatt 7xichnungen
Claims (17)
1. Elektronische Uhr, insbesondere durch einen impulsgespeisten Schrittschaltmotor angetriebene
Zeigeruhr, mit einem präzisen Zeitnormal, einem Frequenzteiler zum Unterteilen der Frequenz der
vom Zeitnormal abgeleiteten Impulse und einer Einrichtung für die Schnellkorrektur verhältnismäßig
kleiner Abweichungen der Sekundenanzeige, wobei sich diese Schnellkorrektureinnchtung mit
Hilfe eines dem Benutzer der Uhr zugänglichen Betätigungsorgans aktivieren läßt und einen vom
Frequenzteiler gespeisten, durch das genannte Betätigungsorgan rückstellbaren Referenzzähler,
einen mit den Zeitanzeigemitteln synchron betriebenen, über logische Schaltmittcl vom Frequenzteiler
gespeisten Synchronzähler und ferner eine mit beiden Zählern gekoppelte Vergleichsschaltung
aufweist, welche den Zustand des Synchronzählers mit demjenigen des Referenzzählers vergleicht und
bei festgestellten Abweichungen durch Steuerung der Anzahl der pro Zeiteinheit über die logischen
Schaltmittel auf den Synchronzähler und die Zeitanzeigemittel geleiteten Impulse eine Korrektur
der Zeitanzeige herbeiführt, dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl Kontaktmittel (21) des Schnellkorrekturbetätigungsorgans (D) als auch
Kontaktmittel (22) eines Zeitanzeigestellorgans über Rückstelleitungen (Reset A und B) an mehrere der
letzten Stufen des Frequenzteilers (5—8) angeschlossen sind, und daß Eingänge einer die
genannten logischen Schaltmittel umfassenden Impulstransferperiodendekodierlogik
(104-106) derart an Ausgänge von rückstellbaren Frequenzteilerstufen (8) angeschlossen sind, daß die Übertragung
von Impulsen oder Steuerimpulsflanken vom Frequenzteiler auf die beiden Zähler (10,12) lediglich im
letzten Viertel der längsten Impulsperiodendauer des Frequenzteilers stattfinden kann, wobei Sperrmittel
(125) vorhanden sind, die ein Rückstellen des Frequenzteilers während der durch die genannte
Dekodierlogik festgelegten Impulstransferperiode verhindern.
2. Uhr nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Impulstransferperi·
odendekodierlogik (104, 105, 106), daß die Übertragung von Impulsen vom Frequenzteiler (5—8) auf
die beiden Zähler (10,12) lediglich im letzten Achtel der längsten Impulsperiodendauer des Frequenzteilers
stattfinden kann.
3. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Speisung des Referenzzählers (10) vom
Frequenzteiler (5—8) Impulse mit einer Frequenz von 1 Hz und für die Speisung des Synchronzählers
(12) Impulse mit einer Frequenz von 1 Hz und 2 Hz abgeleitet werden.
4. Uhr nach Anspruch 1, mit einem impulsgespeisten Schrittschaltmotor für den Antrieb der Zeiger,
gekennzeichnet durch logische Sperrmittel (127,128, 6t>
125), die jeweils ein Rückstellen der Frequenzteilerstufen verhindern und Eingriffe von Außen unwirksam
machen, solange Schritlschaltmotorsteuerimpulse übertragen werden können.
5. Uhr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, fa5
daß der Schrittschaltmotor über Flip-Flops (1 ΙΟΙ 15) gespeist ist, die durch die vom Frequenzteiler
(5—8) abgeleiteten Impulse gesetzt und durch von
IO
15
50 vorangehenden Stufen des Frequenzteilers abgeleitete, ohne Unterbruch eintreffende Rückstellimpulse
zurückgestellt werden.
6. Uhr nach Anspruch 1 oder 5, gekennzeichnet durch eine an die Ausgänge mehrerer Frequenzteilerstufen
(7) angeschlossene Impulslängendekodierschaltung (118) für die Erzeugung von genau
positionierten Impulsflanker, für das Rückstellen von den Zeitanzeigemittel zugeordneten Flip-Flops
(110-115).
7. Uhr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzteiler einen letzten, sowohl durch
das Schnellkorrekturbetätigungsorgan (D) als auch durch das Zeitanzeigeeinstellorgan (K) rückstellbaren
Abschnitt (8), dessen Teilerstufen mit der Impulstransferperiodendekodierlogik (104—106)
verbunden sind, und einen diesem vorgeschalteten, ausschließlich durch das Zeitanzeigeeinstellorgan
(K) rückstellbaren Abschnitt (7) aufweist, dessen Stufen mit der Impulslängendekodierschaltung (118)
verbunden sind.
8. Uhr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Abschnitt (8) des Frequenzteilers fünf
binäre Teilerstufen aufweist.
9. Uhr nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Kontaktmittel (21) des Betätigungsorgans (D)
der Schnellkorrektureinrichtung einerseits mit einem Rückstellanschluß des Referenzzählers (10)
und andererseits mit einer Rückstelleitung des mehrere binäre Zählerstufen umfassenden letzten
Abschnittes (8) des Frequenzteilers mittelbar verbunden sind.
10. Uhr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Eingangsfrequenz des vom Betätigungsorgan (D) der Schnellkorreklureinrichtung rückstellbaren
Frequenzteilerabschnittes (8) 32 Hz beträgt.
11. Uhr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktmiltel (21) des Betätigungsorgans (D) der Schnellkorrektureinnchtung an den Stellanschluß
eines den Referenzzähler (10) und mehrere Frequenzleilerslufen (8) rückstellenden Flip-Flops
(122) angeschlossen sind, und daß der Rückstellanschluß dieses Flip-Flops zwecks Freigabe des
rückgestellten Referenzzählers und der rückgestellten Frequenzteilerstufe mit dem Ausgang der diesen
Stufen unmittelbar vorgeordneten Frequenzteilerstufe (7) verbunden ist.
12. Uhr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das genannte Schnellkorrekturbetätigungsorgan aus einem versenkt im Uhrgehäuse angeordneten
Druckknopf (D) besteht, der sich mit Hilfe eines spitzen Gegenstandes betätigen läßt.
13. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl die Kontaktmittel (21) des Schnellkorrekturbetätigungsorgans (D) als auch die Kontaktmittel
(22) des Zeitanzeigeeinstellorgans (K) über diesen zugeordnete logische Schaltmittel (121, 123)
derart an Rückstellanschlüsse des Referenzzählers (10) und des Synchronzählers (12) angeschlossen
sind, daß lediglich bei gleichzeitiger Betätigung aller genannten Kontaktmittel beide Zähler zurückgestellt
werden.
14. Uhr nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnellkorrekturbetätigungsorgan als
Druckknopf (D) und das Zeitanzeigeeinstellorgan als Stellkrone (K) ausgebildet ist, mittels welcher
beim Ausziehen in die äußerste Stellung die ihr zugeordneten Kontaktmittel (22) betätigt werden.
15. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Frequenzteiler mindestens zwei rückstellbare, mehrstufige Abschnitte (6—8) und einen diesen
vorgeordneten nichtrückstellbaren, dynamisch arbeitenden Abschnitt (5) aufweist
16. Uhr nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der dynamisch arbeitende Abschnitt
(30—33, 5) des Frequenzteilers mehrstufig ist, und daß die Stufen durch geeignete Wahl der die
Verbindung zwischen den Stufen bestimmenden letzten Herstellungsmaske entsprechend der Frequenz
des als Quarz (1) ausgebildeten Zeitnormals aktiviert sind.
17. Uhr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Impulslängendekodierschaltung (118) durch geeignete Wahl der die Verbindung zwischen den
Frequenzteilerstufenausgängen und den logischen Dekodierschaltmitteln bestimmenden letzten Herstellungsmaske
entsprechend der gewünschten Länge der die Zeitanzeigemittel betätigenden Impulse
aktiviert ist.
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