DE2749141A1

DE2749141A1 - Elektrische uhr

Info

Publication number: DE2749141A1
Application number: DE19772749141
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl Phys Haub; Manfred Stein
Original assignee: Quarz Zeit AG
Current assignee: Quarz Zeit AG
Priority date: 1977-11-03
Filing date: 1977-11-03
Publication date: 1979-05-10
Also published as: AU4093178A; AU520115B2; CH624818GA3; ZA785653B; AR220153A1; GB2007408A; CH624818B; ES474038A1; FR2408166A1; JPS5468674A; GB2007408B; US4254491A; BR7807133A

Description

Quarz-Zeit AG 60QD Frankfurt/Main

Gräfstraße 103

Elektrische Uhr

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Uhr mit einem Oszillator, insbesondere einem Quarzoszillator, einem an diesen angeschlossenen Frequenzteiler und einer diesem nachgeschalteten Steuerstufe, über die ein mit dem Zeigerwerk gekuppelter Schrittmotor mit Impulsen gleicher oder wechselnder Polarität beaufschlagbar ist.

Es sind bereits elektrische Uhren dieser Gattung bekannt, bei denen der Schrittmotor über eine einen Kondensator enthaltende Steuerstufe von einem niederfrequenten Ausgang des Frequenzteilers angesteuert ist. Durch die Ansteuerung über den Kondensator werden die einzelnen vom Frequenzteiler kommenden Impulse so verformt, daß die Steilheit der Rückflanke stark abnimmt, mit anderen Uorten, zu Beginn jedes Schrittes des Motorankers ein Impulsanteil üblicher Amplitude zur V/erfügung steht und somit ein genügend hohes Anlaufdrehmoment erzeugt wird, während gegen das Impulsende hin die Amplitude abnimmt. Dadurch wird eine im Vergleich zu einer Ansteuerung des Motors mit üblichen Rechteckimpulsen wesentlich geringere Leistungsaufnahme der Uhr und mithin eine längere Lebensdauer der Batterien erreicht bzw. die Verwendung kleinerer Batterien bei gleicher Lebensdauer möglich. Won Nachteil ist, daß bei einer solchen Lösung das Bauvolumen der Uhr vergrößert wird, da sie nur mit diskreten Bauelementen realisiert und nicht in den IC integriert werden kann.

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-U-

Bei einer anderen bekannten Uhr ist zur Verringerung der Steilheit der Rückflanke der einzelnen Impulse ein Strom- bzw. Spannungsteiler vorgesehen, dessen einzelne Stufen zeitlich nacheinander wirksam b>-w. unwirksam schaltbar sind. Ein solcher Teiler läßt sich □hne Schwierigkeiten in den vorhandenen IC integrieren, eine VergröBerung des Bauvolumens tritt also nicht auf. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß der Teiler mit einer gewissen Verlustleistung behaftet ist, die die Leistungsbilanz der Uhr ungünstig beeinflußt.

Diese Nachteile sollen durch die Erfindung überwunden werden. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Uhr der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, bei der zur Ansteurung des Motorankers eine möglichst geringe Leistung benötigt wird. Zudem sollen die zu treffenden Maßnahmen einfach und mit möglichst geringem Kostenaufwand realisierbar sein und zu keiner oder allenfalls einer vernachlässigbaren Vergrößerung des Bauvolumens der Uhr führen.

Durch diese Maßnahme werden r«uf einem nahezu leistungslosen üJeg Impulse zur Ansteuerung des Motors geschaffen,. bei denen das Strom-Zeit-Integral über Teilimpulsdauereinheiten zu Beginn jedes Impulses groß ist und danach kleiner wird. Auf diese Ueise wird eine wesentliche Verringerung der Leistungsaufnahme erreicht, wobei die zur Erzeugung der Impulse benötigten Mittel, wie noch zu zeigen sein wird, in den IC integriert werden können. Eine Vergrößerung des Bauvolumens tritt mithin praktisch nicht auf.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsfarm der Erfindung nimmt das Tastverhältnis der Einzelimpulse nach einer Exponentialfunktion ab. An und für sich kann eine Abnahme auch gemäß einer linearen oder einer anderen nichtlinearen Funktion erfolgen, jedoch ergibt sich bei einer exponentiellen Abnahme des Tastverhältnisses ein

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im Hinblick auf die geforderten Leistungsuierte des Motors besonders kleines Strom-Zeit-Integral bzw. Spannung-Zeit-Integral. Darüber hinaus führt eine solche exponentiell Abnahme des Tastverhältnisses zu einem besonders geringen Überschwingen des Motorankers am Ende seines jeweiligen Schrittes. Oies wirkt sich auf den Sekundenzeiger dahingehend aus, daß dieser sich zitterfrei schrittweise bewegt. Darüber hinaus ergeben sich geringere Laufgeräusche des Uhrwerks.

Die erfindungsgemäße Änderung des Tastverhältnisses der Einzelimpulse kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dadurch erfolgen, daß die Zeitdauer der Einzelimpulse im Sinne einer Abnahme bei gleichzeitigem Konstanthalten des Abstandes der Einzelimpulse verändert wird. Eine andere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, daß der Abstand der Einzelimpulse im Sinne einer Zunahme bei gleichzeitigem Konstanthalten der Zeitdauer der Einzelimpulse geändert wird. Schließlich können auch die Zeitdauer und der Abstand gleichzeitig verändert werden und zwar die Zeitdauer im Sinne einer Abnahme und der Abstand der Einzelimpulse im Sinne einer Zunahme, bleiche dieser aufgeführten Ausführungsform letztendlich in einer diesbezüglichen Uhr realisiert wird, hängt von den bereits vorhandenen Bauelementen und Bausteinen und von der Möglichkeit ab, bestimmte Bausteine ohne Änderung einer vorgegebenen Schaltung verwenden zu können.

Zur Bildung der aus Einzelimpulsen bestehenden Impulse sind gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung in der Steuerstufe Mittel vorgesehen, durch die unterschiedliche Ausgänge des Frequenzteilers auf den Ausgang der Steuerstufe schaltbar sind. Eine andere vorteilhafte Möglichkeit der Impulsbildung besteht darin, daß in der Steuerstufe Mittel vorgesehen sind, durch die ein hochfrequenter Ausgang des Frequenzteilers in zeitlichen Intervallen

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auf den Ausgang der Steuerstufe schaltbar ist. In einem solchen Fall besteht jeder Einzelimpuls aus einem hochfrequenten Impulspaket und mithin jeder Impuls aus einer Anzahl hochfrequenter Impulspaketen. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist als Mittel eine mit einer hochfrequenten Impulsfolge aus dem Frequenzteiler gespeiste Zähleinrichtung vorhanden, deren Ausgänge ein bzw. mehrere Tore steuern, die mit dem bzuj. den Frequenzteilersignalen beaufschlagt sind.

Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele enthält, näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 ein Blockschaltbild einer elektrischen Uhr mit einer Steuerstufe,

Figur 2 den l/erlauf eines aus Einzelimpulsen bestehenden Impulses, wie er von der Steuerstufe der Uhr gemäß Figur 1 abgegeben wird,

Figur 3 ein Blockschaltbild einer elektrischen Uhr mit einer anderen Steuerstufe und

Figur *t den Verlauf eines aus Einzelimpulsen aufgebauten

Impulses, uiie er am Ausgang der Steuerstufe der Uhr gemäß Figur 3 vorliegt.

Die Uhr nach Figur 1, von der lediglich die für die Erfindung wesentlichen Teile dargestellt sind, enthält einen Quarzoszillator 1, der mit einer Frequenz von U, 19Ί MHz schwingt, und einen diesem nachgeschalteten Frequenzteiler 2, der das Oszillatorausgangssignal in mehreren Stufen auf ein Signal mit einer Frequenz von 1 Hz herunterteilt, das am Ausgang A16 erscheint. Mit diesem Signal uiird bei den bekannten Uhren der Einphasenschrittmotor 3 gespeist.

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-Tf-

Zur Bildung von Impulsen t», die aus einer Anzahl von Einzelimpulsen bestehen, deren Zeitdauer bei konstantem Abstand der Einzelimpulse exponentiell abnimmt - ein solcher Impuls U ist in Figur 2 dargestellt -_f ist in der Steuerstufe 6 eine Zähleinrichtung 7 mit zwei BCD-Zählern B und 9 vorhanden. Der Zähleingang der Zähleinrichtung ist über ein UND-Gatter 1G einerseits mit dem hochfrequenten Teilerausgang A1 und andererseits mit dem niederfrequenten Ausgang A16 verbunden. Des weiteren ist der Ausgang A16 über ein Negationsglied 11 mit den Löscheingängen der Zähler 8 und 9 verbunden.

Die Ausgänge der Zähleinrichtung 7 sind an eine Torschaltung 12 angeschlossen, die eine Anzahl von UND-Gattern 13 enthält, deren Eingänge mit ausgewählten Zählerausgängen und Teilerausgängen verbunden sind, derart, daß bei Erreichen bestimmter Zählerinhalte diesem Zählerinhalt zugeordnete UND-Gatter 13 den ihnen jeweils zugeordneten Teilerausgang auf die Ausgangsleitung 1*» der Torschaltung schalten. Durch entsprechende Wahl der Zählerinhalte und der Teilerausgänge können Impulse der in Figur 2 dargestellten Form erzeugt werden.

Solange im Ausgang A16 des Frequenzteilers 2 kein Signal erscheint, gibt das Negationsglied 11 ein Löschsignal an die beiden Zähler B und 9, so daß diese einer Dauerlöschung unterworfen sind, bis im Ausgang A16 des Teilers 2 ein Impuls erscheint. Dieser bewirkt, daß am Ausgang des Negationsgliedes 11 das Löschsignal endet und das UND-Gatter 10 den Ausgang A1 des Teilers 2 auf den Zähleingang des Zählers B schaltet, der damit mit hoher Frequenz hochzuzählen beginnt. Sobald der erste vorgegebene Zählerinhalt in der Zähleinrichtung 7 erreicht ist, beschaltet dasjenige UND-Gatter 13, das diesem Zählerinhalt zugeordnet ist, den ihm zugeordneten Teilerausgang für eine bestimmte Zeit auf die Ausgangsleitung 1*» der Torschaltung 12. Die Zeitdauer, während der Ausgang des Teilers auf die Ausgangsleitung geschaltet wird, kann in einfacher Weise da-

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durch festgelegt werden, daß den einzelnen UND-Gattern 13 zwei oder mehrere aufeinanderfolgende Zählerinhalte zugeordnet werden, so daß das jeweilige UIMD-Gatter 13 während des Auftretens mehrerer Zählerinhalte erfüllt ist.

Bei der Schaltung nach Figur 3 wird zur Erzeugung der Einzelimpulse ein anderer Weg beschritten und zwar wird ein hochfrequenter Teilerausgang - in vorliegendem Fall der Teilerausgang A2 während bestimmter Zeiten auf den Ausgang der Torschaltung 12' geschaltet. Die Aufschaltzeitdauer wird wiederum über die Zähleinrichtung 7 gesteuert und zwar derart, daß dem ersten Einzelimpuls 5· jedes Impulses eine größere Anzahl aufeinanderfolgender Zählerinhalte zugeordnet ist als dem ihm folgenden Einzelimpuls 5¹ und so weiter. Die Einzelimpulse 5¹ jedes Impulses k* bestehen mithin jeweils aus einem Paket einer hochfrequenten Impulsfolge, wie aus Figur l* ersichtlich ist.

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Claims

Quarz-Zeit AG 6DGG Frankfurt/Main

GräfstraBe 103

Patentansprüche

.J Elektrische Uhr mit einem Oszillator, insbesondere einem Quarzoszillator, einem an diesen angeschlossenen Frequenzteiler und einer diesem nachgeschalteten Steuerstufe, über die ein mit dem Zeigeruerk gekuppelter Schrittmotor mit Impulsen gleicher oder wechselnder Polarität beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Impuls (*»,*♦') aus einer Anzahl von Einzelimpulsen (5,5') besteht, deren Tastverhältnis zum Impulsende hin abnimmt.

2. Elektrische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastverhältnis der Einzelimpulse (5,5·) nach einer Exponentialfunktion abnimmt.

3. Elektrische Uhr nach Anspruch 1 oder Z, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer der Einzelimpulse (5,5·) abnimmt und der Abstand der Einzelimpulse (5,5·) konstant ist.

Elektrische Uhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Einzelimpulse (5,5·) zunimmt und die Zeitdauer der Einzelimpulse (5,5') konstant ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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5. Elektrische Uhr nach Anspruch 1 ader 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer der Einzelimpulse (5,5') abnimmt und der Abstand der Einzelimpulse (5,5') zunimmt.

6. Elektrische Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß in der Steuerstufe (6) zur Bildung der aus Einzelimpulsen (5,5·) bestehenden Impulse (k) Mittel (8,9,12, 12') vorgesehen sind, durch die unterschiedliche Ausgänge (A1 bis A16) des Frequenzteilers (2) auf den Ausgang der Steuerstufe (6) schaltbar sind.

Elektrische Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerstufe (6) zur Bildung der aus Einzelimpulsen (5,5·) bestehenden Impulse (h,k^f) Mittel (8,9, 12,12') vorgesehen sind, durch die ein hochfrequenter Ausgang (A2) des Frequenzteilers (2) in zeitlichen Intervallen auf den Ausgang der Steuerstufe (S) schaltbar ist.

8. Elektrische Uhr nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel eine mit einer hochfrequenten Impulsfolge aus dem Frequenzteiler (2) gespeiste Zähleinrichtung (7) vorhanden ist, deren Ausgänge ein bzu. mehrere Türe (13) steuern, die mit dem bzu. den Frequenzteilersignalen beaufschlagt sind.

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