DE2853422A1

DE2853422A1 - Elektronische uhr

Info

Publication number: DE2853422A1
Application number: DE19782853422
Authority: DE
Inventors: Claude Mutrux
Original assignee: Ebauches Electroniques SA
Current assignee: Ebauches Electroniques SA
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1978-12-11
Publication date: 1979-06-28
Also published as: CH621460B; CH621460GA3; US4242745A; JPS54151473A; JPS6355040B2; DE2853422B2

Description

EBAUCHES ELECTRONIQUES SA Marin (Suisse)

Elektronische Uhr

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Uhr mit einem Oszillator, einem Frequenzteiler, einer Anzeige, einer Weckvorrichtung mit einem akustischen Wandler und logischen Kreisen zur Uebertragung von Signalen zur Erregung der Weckvorrichtung.

In bekannten Uhren dieser Art dient der elektroakustische Wandler ausschliesslich der Erzeugung akustischer Signale, um eine Person zu wecken oder an einem bestimmten Zeitpunkt zu erinnern. Die akustischen Wandler bekannter Uhren dienen also ausschliesslich der Abgabe akustischer Signale nicht aber als Empfänger akustischer Signale. Es wäre jedoch in vielen Fällen wünschbar den Wandler in beiden Richtungen zu benutzen , d.h. ihn nicht nur zur Erzeugung akustischer Signale einzusetzen, sondern auch als Empfänger von Informationen in Form akustischer Signale mittels welcher bestimmte Funktionen der Uhr gesteuert werden können. Damit können beispielsweise die an elektronischen Uhren üblichen Druckschalter zur Steuerung bestimmter Funktionen ersetzt werden durch geeignete über den akustischen Wandler steuerbare Schaltungen.

Die US-PS 4 020 628 beschreibt zwar eine elektronische Armbanduhr mit einem Empfänger für akustische oder magnetische Signale, die beispielsweise durch eine entsprechend ausgestattete Telefonstation übertragen werden. Die Armbanduhr wird zu diesem Zweck an geeigneter Stelle in der Nähe der Telefonstation angebracht und mittels kodierter Signale gesteuert, um beispielsweise Gangabweichungen der Uhr zu korrigieren und/oder die Uhr zu richten. Der hier vorhandene Wandler ist jedoch weder geeignet noch so geschaltet, dass er zugleich auch akustische Signale abgeben könnte, und es ist daher nicht möglich durch solche akustische Signale

909826/0700

eine Person zu wecken oder an einen bestimmten Zeitpunkt zu erinnern.

Die US-Patentschrift Nr. 3 855 574 beschreibt eine Alarmvorrichtung, die mit einer elektronischen Uhr nicht zu tun hat und die akustisch ausgeschaltet werden kann. Der Alarm ertönt also bxs ein akustischer Haltebefehl erteilt wird. Nach einer bestimmten Zeit ertönt der Alarm erneut bis ihn ein neuer Haltebefehl ausschaltet. Der Vorgang wiederholt sich bis der Alarm mittels eines Druckschalters endgültig ausgeschaltet wird oder bis der Mechanismus der Vorrichtung automatisch rückgestellt wird. Es sind jedoch zwei akustische Wandler, nämlich ein Mikrofon und ein Lautsprecher vorhanden, und zum endgültigen Ausschalten der Vorrichtung ist ein besonderer Schalter erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Uhr mit einem elektroakustichen Wandler zu versehen, welcher akustische Signale zur Bezeichnung bestimmter Zeitpunkte abgeben und Informationen in Form akustischer Signale zur Steuerung bestimmter Funktionen der Uhr empfangen kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Wandler zur Umwandlung empfangener akustischer Signale in elektrische Signale geeignet und mit auf solche Signale ansprechenden Mitteln verbunden ist, wobei mindestens ein Uhrbestandteil durch die genannten Mitteln steuerbar ist. Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, die Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Uhr zeigt.

Fig. 1 zeigt ein Blockschema einer erfindungsgemässen elektronischen Uhr,

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des elektroakustischen Wandlers der erfindungsgemässen Uhr,

909826/0700

Fig. 3 ist ein Blockschema der logischen Schaltung 10 gemäss Fig. 1,

Fig. 4 zeigt die Schaltung der Blöcke 1-4 gemäss Fig. 3,

Fig. 5 veranschaulicht die elektrischen Signale zur Betätigung des Wandlers,

Fig. 6 zeigt ein Beispiel eines Musiksignals für den Wandler und

Fig. 7 zeigt ein Blockschema eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Uhr, deren elektroakustischer Wandler zur Aufladung der Batterie verwendet wird.

Fig. 1 zeigt ausser den üblichen Bauelementen, nämlich dem Oszillator 5, Frequenzteiler 6, der Steuerschaltung für die Anzeige 7 und der eigentlichen Anzeige 8 einen elektroakustischen Wandler 9, der mit einer logischen Schaltung 10 zur Steuerung der Uhr verbunden ist. Gemäss Fig. 2 weist der Wandler 9 ein piezoelektrisches Plättchen Q auf das mit einer metallischen Membran M verbunden ist. Das piezoelektrische Plättchen Q dient zugleich der Erregung der Membran M, zur Ausstrahlung akustischer Signale als auch zur Umwandlung von Schwingungen der Membran in elektrische Signale, wobei die Schwingung der Membran von Geräuschen, Stimmen oder von Hand gegen das Uhrgehäuse geführten Schlagen herrühren können. Die logische Schaltung 10 kann nach den zu steuernden Funktionen beispielsweise einen Speicher für die Weckzeit, Kreise zur Auswahl der logischen Informationen aus dem Frequenzteiler und eine Vergleichsschaltung zum Vergleich dieser Informationen mit der Weckzeit aufweisen. Die Schaltung 10 kann ferner Kreise aufweisen, die auf bestimmte Kombinationen von Impulsen ansprechen, um eine oder mehrere Weckfrequenzen in gleichmässigen Abständen zu erzeugen. Die Schaltung kann ferner einen oder mehrere Kreise aufweisen,

90982 6/0700

— (ι —

die auf bestimmte Frequenzen ansprechen, um eine Reihe von Informationen in Form einer Folge von zwei verschiedenen Frequenzen in eine Sequenz logischer Zustände °/^L umzusetzen. Es kann auch mindestens ein Kodier- und Sperrsystem vorgesehen sein, welches ausschliesst, dass beliebige Geräusche, die vom Wandler 9 aufgenommen werden, je auf die logische Schaltung 10 einwirken. Die logische Schaltung 10 ist mit verschiedenen Ausgängen des Frequenzteilers 6 und ausseidem mit der Anzeigesteuerschaltung 7 sowie mit dem Wandler 9 verbunden.

Gemäss Figur 3 ist der Wandler 9 mit dem Eingang a. eines elektronischen Wählschalters 1 verbunden, dessen Anschluss b mit einem logischen Kreis 2, und dessen Ausgang £ mit dem Eingang eines Wandlerdetektors 3 verbunden ist. Der Wählschalter 1 wird durch das Ausgangssignal eines logischen Kreises 4 der Uhr gesteuert. Der logische Kreis 4 ist gemäss Figur 3 mit der Wecklogik 2, dem Wandlerdetektor 3, dem Frequenzteiler 6 und der Anzeigesteuerschaltung 7 verbunden. Nötigenfalls kann der logische Kreis 4 mit Druckknopfschaltern Po - Pn verbunden sein.

Wie Figur 4 zeigt, weist der Wählschalter 1 zwei Paare von CMOS-Transistoren Tl, T2 und T3, T4 sowie ein NAND-Tor la zur Steuerung der Transistoren auf. Für einen gegebenen logischen Zustand am Eingang des Tors la sind beide Transistoren des ersten Paars leitend während beide Transistoren des zweiten Paars gesperrt sind.Aendert sich der logische Zustand am Eingang des Tors la wird das zweite Transistorpaar leitend während das erste gesperrt wird. Ist das Transistorpaar T3, T4 leitend ist der Wandler 9 mit dem Eingang des Wandlerdetektors 3 verbunden und wirkt in diesem Falle als Mikrophon zur Aufnahme von ausserhalb der Uhr erzeugten Geräuschen. Im anderen Zustand ist der Wandler 9 mit dem Ausgang der Wecklogik 2 verbunden.

ι Π 9826/0 700

Diese Wecklogik 2 weist einen Speicher für die Weckzeit und eine Vergleichsschaltung 2a auf, welche Schaltung 2a einerseits mit dem Frequenzteiler 6 sowie der Anzeigesteuerschaltung 7 und andernseits mit einem Ausgang des logischen Kreises 4 verbunden ist. Der Ausgang des Kreises 2a setzt Flip-Flop 2b mit zwei Nand-Toren. Dieses Flip-Flop 2b kann entweder mittels eines der Druckknopfschalter Po - Pn über den logischen Kreis 4 oder aber durch ein Signal vom Wandler über dessen Detektor 3 zurückgesetzt werden. Der Ausgang des Flip-Flops 2b wirkt auf einen logischen Kreis mit zwei NAND-Toren 2c und 2d, welche je an einem ihrer Eingänge Signale verschiedener Frequenzen aus dem Frequenzteiler erhalten. Die Tore 2c und 2d erzeugen die Weckimpulse zur Steuerung des Wandlers 9 sowie ein Steuersignal für einen Verzögerungskreis 11 dessen Ausgangssignal auf den Eingang des Tors la des Wählschalters 1 wirkt. Die Verzögerungsschaltung 11 hat den Zweck zu vermeiden, dass das Wecksignal sich selbst unterbricht. Natürlich könnte der aus den Toren 2c und 2d bestehende logische Kreis anders, insbesondere komplizierter aufgebaut sein, um ein anderes musikalisches Wecksignal zu erzeugen.

Der Wandlerdetektor 3 weist einen Operationsverstärker 3a auf, welcher zusammen mit dem Spannungsteiler Rl, R2 einen Pegeldetektor darstellt und somit nur ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Pegel des vom Wandler 9 stammenden Eingangssignals genügt, um die durch die Widerstände Rl, R2 bestimmte Schwelle zu erreichen. Das Ausgangssignal des Detektors 3 steuert das Flip-Flop 2b des Kreises 2 und den Eingang des Kreises 4.

Die logische Schaltung 4 weist ein Schieberegister 4a auf, welches am Eingang die Steuerimpulse des Detektors 3 empfängt. Eine Dekodierschaltung 4b überprüft die Eingangsinformation am Schieberegister 4a und liefert ein Signal an einen Korrekturwähler 4c, wenn die im Schieberegister

909826/0700

~ d —

gespeicherte Information eine bestimmte Bedeutung hat. Diese Information wirkt dann in gleicher Weise auf den Korrekturwähler wie die Druckknopfschalter Po - Pn welche die gewünschten Funktionen der Uhr steuern. Der Ausgang des Korrekturwählers 4c steht in Verbindung mit dem Frequenzteiler 6_t der Anzeigesteuerschaltung 7, dem Weckzeitspeicher und der Vergleichsschaltung 2a sowie dem Flip-Flop 2b des logischen Kreises 2. Die Druckknopfschalter Po - Pn sind mit entsprechenden Eingängen des Korrekturwählers 4c verbunden .

Es sollen nun die verschiedenen möglichen Ausführungen und Anwendungen der in der Uhr integrierten logischen Schaltung 10 und des elektroakustischen Wandlers 9 betrachtet werden. In der Schaltung gemäss Figur 4 werden die Stunden und Minuten der Weckzeit im logischen Kreis 2 gespeichert und durch die Vergleichsschaltung des gleichen Kreises laufend mit der durch Ausgänge des Frequenzteilers 6 gekennzeichneten Uhrzeit verglichen. Die gespeicherte Weckzeit kann auf einen entsprechenden Steuerbefehl hin über den Kreis 7 an der Einheit 8 angezeigt werden. Sobald die gespeicherte Weckzeit mit der wirklichen Zeit übereinstimmt gibt die Speicher- und Vergleichsschaltung 2a ein Ausgangssignal ab, welches das Flip-Flop 2b setzt, das seinerseits die Logik 2c, 2d steuert, derart dass über die Transistoren Tl, T2 ein Wecksignal an den Wandler 9 gelangt, der in diesem Falle als Lautsprecher funktioniert. Ueber die Verzögerungsschaltung 11 erhält das Tor la ein Signal dessen logischer Zustand die Transistoren Tl, T2 leitend hält. Figur 5 zeigt ein Beispiel eines Wecksignals , welches Impulszüge einer Frequenz von 2'048 Hz und einer Dauer von 62,5 ms aufweist (Halbperiode des Signals von 8 Hz am Tor 2c). Die Impulszüge sind durch Intervalle von 62,5 ms getrennt. Während dieser Intervalle erhält das Tor la ein komplementäres logisches Signal und die Transistoren T3, T4 werden leitend, während die Transistoren Tl, T2 gesperrt

909826/0700

werden. Der Wandler 9 kann daher nun als Mikrophon wirken und an den Eingang des Detektors 3 ein elektrisches Signal liefern, welches einem von aussen an den Wandler 9 gelangenden akustischen Signal entspricht. Ist der Pegel des am Eingang des Detektors 3 erscheinenden Signals genügend,liefert derselbe ein Ausgangssignal an das Flip-Flop 2b des logischen Kreises 2. Das Flip-Flop 2b wird damit zurückgesetzt und unterbricht das Wecksignal am Ausgang des Tors 2d. In dieser Weise kann also ein Wecksignal durch ein von aussen kommendes akustisches Signal genügender Intensität gestoppt werden. Ist der Pegel des vom Wandler 9 an den Detektor 3 gelangenden Signals ungenügend,erscheint an dessen Ausgang kein Steuersignal für den logischen Kreis 2,und sobald den nächste Impuls der Steuerfrequenz von 8 Hz Ausgang des Tors 2c erscheint,wird das Tor la wieder in seinem ursprünglichen Zustand geschaltet, für welchen die Transistoren Tl, T2 leitend sind und dem als Lautsprecher funktionierenden Wandler das Wecksignal zuführen.

Figur 6 zeigt beispielsweise ein anderes mögliches musikalisches Signal, welches dadurch entsteht, dass dem Wandler nacheinander verschieden hohe Frequenzen zugeführt werden.

Als nächstes wird eine Möglichkeit beschrieben, die Uhr zu richten. Es wird dabei davon ausgegangen, dass keine üebereinstimmung zwischen dem Inhalt des Speichers des Kreises 2a und den Zuständen der Ausgänge des Frequenzteilers 6 bestehe und dass der Wählschalter 1 sich somit dauernd in dem jenigen Zustand befinde, für welchen die Transistoren T3, T4 leitend und die Transistoren Tl, T2 nicht leitend sind. In diesem Falle wirkt der Wandler 9 als Mikrophon für von aussen auf ihn wirkende akustische Signale und er liefert entsprechende elektrische Signale an den Eingang, des Detektors 3. Die Uhr kann bexspxelswiese auf ein Spezialgerät aufgesetzt werden, das kodierte akustische Signale an den

90 9826/07 0 0

- ID -

Wandler 9 abgibt. Diese an den Wandler 9 abgegebenen akustischen Informationen können diejenigen Informationen ersetzen/ welche normalerweise mittels der Druckknopfschalter Po - Pn eingegeben werden. Das Ausgangssignal des Detektors 3 gelangt an das Schieberegister 4a des logischen Kreises 4. Die Dekodierschaltung 4b überprüft, ob die im Schieberegister 4a befindliche Information eine Bedeutung habe, um irgend einen Vorgan'" der Uhr auszulösen. Im Falle einer zutreffenden Information liefert die Dekodierschaltung ein Signal an den Korrekturwähler 4c, und die im Schieberegister 4a gespeicherten Informationen wirken auf den Korrekturwähler 4c in solcher Weise, dass die Zeitanzeige über deren Steuerschaltung 7 gemäss Figur 3 korrigiert wird. Die kodierten akustisch*^ Signale können beispielsweise durch die Aufeinanderfolge zweier Impulszüge verschiedener Frequenz in einer Reihenfolge auftreten, die logischen Zuständen O,L eines logischen Wortes entspricht. Es kann beispielsweise die eine Frequenz oder beide Frequenzen benutzt werden, um die Funktion oder Operation "Anzeigekorrektur" zu wählen, während die Reihenfolge des Auftretens der Frequenzen gemäss einem binären Code die Zeit angeben kann, auf welche die Uhr zu stellen ist.

Das gleiche oder ein ähnliches Prinzip kann angewendet werden, um andere Funktionen zu wählen und durchzuführen, beispielsweise die Aenderung der Zeitzone oder eine Korrektur des Gangs der Uhr.

Im letztgenannten Falle wird eine Gangregelung normalerweise durch Einwirkung auf den Oszillator oder durch Aenderung des Teilungsverhältnisses des Frequenzteilers mittels mindestens eines Druckknopfschalters bewirkt. Gemäss der Erfindung kann nun der Druckknopfschalter einer herkömmlichen Uhr ersetzt werden und die Korrekturinformation kann in der oben beschriebenen Weise über den Wandler 9 eingegeben werden, wobei gegebenenfalls ein hierzu besonders geschaffenes Gerät dienen kann. Wie im vorhergehenden Beispiel kann die

9 0 9828/0700

- 1 L -

Funktion "Gang-Korrektur" durch Beeinflussung des Frequenzteilers 6 mittels des Korrekturwählers 4c durch die Frequenzen der Impulszüge und der Betrag der Korrektur durch die Reihenfolge der verschiedenen Frequenzen bestimmt werden. In dieser Weise kann ein Druckknopfschalter durch den Wandler ersetzt werden, so dass kein zusätzliches Steuerelement erforderlich ist, weil der Wandler ohnehin als Lautsprecher zur Erzeugung der Wecksignale vorhanden sein muss.

Figur 7 zeigt ein Blockschema der Uhr, in welcher der Wandler zum Aufladen der Batterie verwendet wird. Solange kein Wecksignal ertönt, befindet sich der Wählschalter 1 in der Stellung a - c. Der Wandler, welcher in diesem Falle als Mikrophon wirkt, ist über einen Gleichrichter 12 mit der Batterie 13 der Uhr verbunden. Sobald der Wandler von aussen kommende Schallwellen wie Geräusche, menschliche Stimmen oder mechanische Schläge erhält, liefert er elektrische Energie im Form von Ausgangssignalen, welche gleichgerichtet zur Batterie 13 gelangen.

Aus dem vorstehendem geht hervor, dass dank der Steuerung bestimmter Funktionen über den als Mikrophon wirkenden Wandler weitere Steuerelemente wegfallen. Trotzdem kann die Uhr zusätzliche Druckknopfschalter zur Steuerung weiterer Funktionen oder zur beliebigen Steuerung von Hand oder mittels akustischer Signale vorgesehen sein.

909826/0700

Leerseite

Claims

EBAUCHES ELECTRONIQUES SA Marin (Suisse) Elektronische Uhr Patentansprüche

1. Elektronische Uhr mit einem Oszillator, einem Frequenzteiler, einer Anzeige, einer Weckvorrichtung mit einem akustischen Wandler und logischen Kreisen zur Uebertragung von Signalen zur Erregung der Weckvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (9) zur Umwandlung empfangener akustischer Signale in elektrische Signale geeignet und mit auf solche Signale ansprechenden Mitteln (10) verbunden ist, wobei mindestens ein Uhrbestandteil durch die genannten Mittel steuerbar ist.

2. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel (10) einen Empfangsstromkreis (3) aufweisen, der auf die vom Wandler erzeugten elektrischen Signale anspricht, um die vom Wandler abgegebenen akustischen Signale zu unterbrechen, und dass Wählmittel (1) vorgesehen sind, um den Wandler (9) entweder mit dem Empfangsstromkreis (3) oder mit den genannten logischen Kreisen (2) zu verbinden.

3. Uhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel (10) eine Dekodierschaltung (4) für die vom Wandler erzeugten elektrischen Signale aufweisen, und dass durch die Dekodierschaltung (4) steuerbare Richtmittel vorgesehen sind, die zur Korrektur der Zeitanzeige auf die Anzeige wirken.

4. Uhr nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel (10) eine auf elektrische Signale des Wandlers (9) ansprechende Dekodierschaltung (4) und durch dieselbe steuerbare Mittel zur Beeinflussung des Oszillators (5) oder Frequenzteilers (6) zwecks Korrektur eines Gangfehlers aufweisen.

ORIGINAL INSPECTED 909826/0700

5. Uhr nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltung (12) zur Aufladung der UhrbatLerie mit den Ausgangssignalen des Wandlers (9) vorgesehen ist.

6. Uhr nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf die menschliche Stimme, Geräusche oder von Hand ausgeführte Schläge gegen das Uhrgehäuse ansprechender Wandler (9) vorgesehen ist.

7. Uhr nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sperrschaltung (3) vorgesehen ist, die eine Beeinflussung der Zeitmessung dienender Stromkreise durch Geräusche verhindert.

ü09826/0700