DE2853422A1 - Elektronische uhr - Google Patents
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Description
EBAUCHES ELECTRONIQUES SA Marin (Suisse)
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
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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,
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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,
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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.
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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
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~ 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 6t 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
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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
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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
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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.
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Leerseite
Claims (7)
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.
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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.
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