DE3021863C2 - Elektronische Uhr mit einer Zeitbasis und einer Temperaturkompensationsschaltungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer elektronischen Uhr mit einer Zeitbasis und einer Kompensationsschaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei derartigen bekannten elektronischen Uhren ist es schon bekannt, eine gewünschte Ausgängsfrequenz der Zeitbasisfrequenzteilerkette automatisch durch Vergleich mit einem vergleichsgenauen Vergleichssignal einzustellen. Das Vergleichssignal braucht dabei nur für die kurze Zeit eines Lernvorgangs zur Verfugung zu stehen (DE-AS 22 50 389). Im einzelnen ist hierzu eine einstellbare Frequenzteücrkctte durch eine Zeitbasis angesteuert, während einer seiner Ausgänge mit der Anzeigevorrichtung verbunden ist. Durch einen elektrisch beeinflußbaren Speicher kann das Teilerverhältnis des Frequenzteilers beeinflußt werden. Der Speicher wird wiederum von einem Frequenzvergleicher angesteuert der eine Frequenz an einem zweiten Ausgang des Frequenzteilers mit einer stabilisierten Normalfrequenz vergleicht. Aus diesem Vergleich bildet der Frequenzvergleicher einen solchen in den Speicher einzuspeichernden Wert, daß der Frequenzteiler zur Abgabe des Ausgangssignals der gewünschten Frequenz gleich

ίο der Frequenz des Vergleichssignals abgeglichen wird. Zwei Varianten der Uhr sind so konzipiert daß durch die Kompensation entweder nur die Kapazität der Teilerkette beeinflußt wird, wobei durch Überspringen einzelner Teilerstufen das Übersetzungsverhältnis verkleinert wird, oder es werden Impulse in der Sperreinrichtung der zweiten Variante unterdrückt weshalb hier die Zeitbasisfrequenz von Hause aus zu hoch sein muß. In beiden Varianten arbeitet die Kompensation in nur einer RichtuDg. — In einer Ausführungsform der ersten Variante der elektronischen Uhr wir.¹' eine Korrektur des TeiJerverhältnisses der Zeitbasisteiier'-.ette auch in Abhängigkeit von der Temperatur vorgenommen, da beispielsweise ein Quarz als Zeitbasis seine Zeitbashfrequenz in Abhängigkeit von der Temperatur ändert. Es soll dahe: unabhängig von der Temperaturänderung eine weitgehend konstante Ausgangsfrequenz des Teilers erzielt werden. Hierzu kann eine Temperaturmeßeinrichtung binär eine Temperaturabweichung gegenüber einer festen Temperatur oder eine F/equenzabweichung, die dieser Temperaturabweichung entspricht, oder eine analoge Änderung des Teilerverhältnisses zum Erreichen der gewünschten Ausgangsfrequenz angeben. Zur Kompensation wird der von der Temperaturmeßeinrichtung abgeleitete Binärwert mit den Werten für den Grundabgleich zusammen zur Bildung des endgültigen Wertes des Teilerverhältnisscs in einen Rechner, insbesondere ein Subtraktionselement eingespeist. Es erfolgt also auch hier nur die Einspeiche/ung der Werte für den Grundabgleich selbsttätig, wobei die Temoeraturkompensationseinrichtung keinen Einfluß auf aie Einstellung haben soll. Hinsichtlich der Temperaturkompensationseinrichtung ergibt sich das Problem, wie die Temperaturkorrekturzahlen im einzelnen gebildet werden sollen, damit sie in richtiger Größe und mit richtigen Vorzeichen in die Subtraktionseinrichtung eingehen.

Zum Stand der Technik gehört auch ein Zeitgeber mit Schwingquarz zum Steuern eines Taktgenerators mit einer Einrichtung zur Beseitigung des Außentemperatureinflusses auf die Frequenz des Schwingquarzes, so daß sich der Außentemperatureinfluß trotz Frequenz änderung nicht auf eine von dem Taktgenerator gesteuerte Zeitanzeigeeinrichtung auswirkt. Hierzu ist der Schwingquarz unmittelbar mit einem Temperaturfühler versehen, dessen temperaturabhängige analoge elektrische Ausgangsgröße in einem Analogdigitalumsetzer in ein digitales elektronisches Temperatursignal umgesetzt wird, welches π einen Mikroprozessor eingespeist wird. Der Mikroprozessor ist als eine Art elektronisches Getriebe ausgebildet, das aus den Zeitbasisimpuisen des Taktgenerators und dem temperaturkompensierenden elektronischen Temperatursignal eine an dem Ausgang des Mikroprozessors abgreifbare aktuelle Zeit errechnet (DE-OS 27 42 908> - Auch bei diesem Zeitgeber ist

6; aber nicht ersichtlich, in welcher Weise die Temperatursignale bewertet und in dem Mikroprozessor verarbeitet werden, ohne eine umfangreiche Programmierung des Mikroprozessors etwa entsprechend der Tempera-

turdriftkennlinie des Schwingquarzes vorauszusetzen.

In anderen bekannten Uhren oder Zeitmeßeinrichtungen ist nur der Ausgleich eines Zählwertdefizits bei einem Betriebsparameter aufgrund einer unterhalb einer Sollfrequenz liegenden Zeitbasisfrequenz vorgesehen, so daß der Schwingquarz nicht mehr von Hause aus auf einer genau definierten Zeitbasisfrequenz abgestimmt sein muß, bzw. es wird nur ein einziger fester Korrekturwert gebildet (DE-AS 22 41514, 22 19 493, US-PS 39 45 194).

Im Unterschied dazu befaßt sich die vorliegende Erfindung mit dem Problem, wie in zweckmäßiger Weise eine Temperaturdriftkennlinie einer Zeitbasis, insbesondere eines Schwingquarzes zu berücksichtigen ist. Daraus gibt sich die Aufgabe, möglichst viele Temperaturdrift-Korrekturwerte zur genauen Kompensation der Temperaturdrift im Arbeitsbereich der elektronischen Uhr rationell und zuverlässig einzuspeichern.

Diese Aufgabe wird für eine elektrische Uhr mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst, um in dem Temperaturbereich der Zeitbasis, der während des Eichvorganges durchfahren werden kann, Korrekturzahlen selbsttätig einzuspeichern. Dadurch kann eine zuverlässige und rationelle Kompensation der Temperaturdrift in einem größeren Temperaturbereich erfolgen, da in der elektronischen Uhr die individuellen Korrekturzahlen ohne die Exaktheit der Korrektur gefährdende äußere Einflüsse gebildet werden. Es entfallen also umständliche Programmierarbeiten, beispielsweise an einem Festwertspeicher und insbesondere eine große Aufmerksamkeit erfordernde Eichtätigkeit, um Irrtümer zu vermeiden. Das Einspeichern der Korrekturzahlen kann in einer Weiterbildung dieser elektronischen Uhr selbsttätig schrittweise gesteuert werden, so daß allenfalls noch die Einstellung der Schritte und der diesen annähernd zuzuordnenden Temperaturen von einer Bedienungsperson vorgenommen bzw. überwacht wird. Der Zeitaufwand zum Einspeichern der Korrekturzahlen für den Temperaturdriftbereich ist gering. Ein zusätzlicher Aufwand für elektronische Schaltelemente tritt demgegenüber zurück, um so mehr als diese Schaltelemente zusammen mit anderen Schaltelementen in einem integrierten Schaltkreis zusammengefaßt sein können.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Hiernach sind insbesondere der Korrekturwertspeicher, die Normalfrequenzteilerkette, die Zeitbasisfrequenzteilerkette, ein Temperaturfühler und ein dem Temperaturfühler nachgeschalteter Analog-Digitalumsetzer Bestandteile eines integrierten Schaltkreises in einem Gehäuse der Uhr und die Normalfrequenzimpulse sind durch das geschlossene Gehäuse in einen mit dem integrierten Schaltkreis in Verbindung stehenden Sensor einkoppelbar.

Dadurch wird ein kompakter Aufbau der gesamten elektrischen Uhr einschließlich der gesamten zur Eichung benötigten Bauelemente und Baugruppen mit Ausnahme eines Normalfrequenzgebers, der außerhalb der Uhr angeordnet ist, erreicht. Die von dem Normalfrequenzgeber abgegebene Normalfrequenz kann ohne Öffnen der Uhr in den integrierten Schaltkreis eingespeist werden, wobei der Normalfrequenzgeber auf einer konstanten Temperatur gehalten werden kann, während die Temperatur der Uhr in dem Gehäuse für die der Eichung zugrundezulegenden Temperaturwerte veränderbar ist

Die Einspeisung der Normalfrequenzimpulse kann

vorzugsweise optoelektronisch durch ein Fenster am Boden des Uhrengehäuses gemäß Anspruch 3 oder aber kapazitiv oder induktiv mit innen an dem Glasdeckel über dem Zifferblatt der Uhr aufgebrachten Sensoren, wie im einzelnen in den Ansprüchen 4 und 5 angegeben, erfolgen.

In jedem Fall werden galvanische Kontakte zwischen dem Normalfrequenzgeber und der Uhr vermieden, die, wenn sie nicht in umständlicher Weise geschützt sind.

ίο zur unsicheren Kontaktgabe neigen oder bei zuverlässiger Ausführungsform das Bauvolumen der Uhr vergrößern.

Die Zuverlässigkeit der selbsttätigen Eichung der Uhr kann weiter gesteigert werden, um länger unbemerkte

is Fehler und sich daran anschließende neue Eichvorgänge zu vermeiden. Hierzu ist gemäß Anspruch 7 eine Prüfschaltungsanordnung zur Überprüfung der Frequenz der von dem Sensor empfangenen Impulse und der Funktion der Normalfrequenzteilerkette sowie der Zeitbasistellerkette vorgesehen, durch die die Auswertung der empfangenen Impulse zur Bildung der Korrekturzahlen steuerbar ist. Mit anderen Worten, die in die Uhr eingespeisten von dem Sensor aufgenommenen Impulse werden nur dann der Berechnung der Korrektur- zahl zugrundegelegt, wenn zuvor die Prüfschaltungsanordnung ein Signal abgibt, welches angibt, daß die empfangenen Impulse tatsächlich Normalfrequenzimpulse und keine Störimpulse sind und weiter angibt, daß die zur Bildung der Korrekturzahlen wesentlichen Fre quenzteilcrkettcn intakt sind.

Eine zweckmäßig wenig aufwendige Ausbildung der Prüfungsschaltungsanordnung ist in Anspruch 8 angegeben. — Damit kann die Funktion der Frequenzteiler durch lediglich zwei zusätzliche monostabile Kippstufen und ein die Ausgangsgrößen der Kippstufen vergleichendes UND-Glied überprüft werden. Die in die monostabiien Kittsiufen eingespeisten impulse werden dabei zweckmäßig niedrigeren Stufen der Impulsteiler entnommen, beispielsweise wird der 1024ste in die Zeit basisfrcquenzteilerkettc eingespeiste Zeitbasisimpuls der Koinzidenzprüfung in dem UND-Glied zugrundegelegt.

Die Steuerung der Eichung von Eichpunkt zu Eichpunkt bei den unterschiedlichen Temperaturen inner- halb des Eichbereichs erfolgt vorteilhaft durch eine Steuerschaitungsanordnung, die ebenfalls in den integrierten Schaltkreis integriert ist und die von dem bereits zur Einspeisung der Normalfrequenzimpulse vorgesehenen Sensor die äußeren Steuerbefehle erhält. Im

so einzelnen ist die Steuerschaitungsanordnung mit 'en in dem Anspruch 9 angegebenen Merkmalen ausgebildet, die in zweckmäßiger Weise zum Teil den Aufbau der Steuerschaitungsanordnung durch die mit ihm erzielten Wirkungen umschreiben. Die Steuerschaltungsanord-

nung ist so aufgebaut, daß aus den Normaifrequenzimpulsen die Signale zur Steuerung der Abläufe zur Bildung der Korrekturzahl bei einer von der Zeitbasis erreichten Temperatur erzeugt werden. Damit wird ein Eichpunkt für eine gegebene Temperatur festgelegt Für den nächsten Eichpunkt bei einer anderen Temperatur ist zunächst der Sensor mit einem Dauersignal zu beaufschlagen, wodurch eine neue, der aktuellen Temperatur zugeordnete Adresse des Korrekturwertspeichers gebildet werden kann. Dieser Speicher steht dann zur Einspeicherung der Korrekturzahi zur Verfügung, sobald der Analog-Digitalumsetzer ein Fertigsignal an die Steuerschaltung abgibt. Eine besonders zweckmäßige Ausbildung der Korn-

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pensationsschaltungsanordnung der elektrischen Uhr lungsanordnung,

ist in Anspruch 10 angegeben. — Diese Kompensation- F i g. 2 eine Steuerschaltungsanordnung zum Betrieb

schaltung bewirkt nine Korrektur der in den Zeitbasis- der Uhr nach Fig. 1,

frequenzteiler eingespeisten Zeitbasisimpulse in der Fig. 3 ein Impulsdiagramm für Signale in der Steuer-Weise, daß sowohl Impulse addiert als auch subtrahiert 5 schaltungsanordnung nach F i g. 2, werden können. Es ist also möglich, Abweichungen der F i g. 4 eine Prüfschaltungsanordnung, Zeitbas'-frequenz von der Normalfrequenz in beiden Fig.5ein Impulsdiagrammder Priifschaltungsanorcl-Richtur/gnn zu korrigieren. Hs brauchen nicht Schwing- nung,

quarze in der Zeitbasis eingesetzt zu werden, deren F i g. 6 ein Fehlergatter mit Zwischenspeicher in de-

Zeitbasisfrequenz in jedem Fall höher oder niedriger als io taillierterer Darstellung,

die Normalfrequenz liegt, um die korrigierten Impulse Fig. 7 einen kapazitiven Sensor im Längsschnitt

auf die Normalfrequenz zu ziehen. Die Zeitbasisfre- durch einen Ausschnitt der Uhr (vergrößert),

quenz bei der Normaltemperatur des Schwingquarzes Fig.8 die Eingangsschaltung für den Sensor nach jf

kann vielmehr in der Mitte des benutzten Abschnitts der Fig. 7, Ϊ

Temperaturkennlinie liegen, so daß man mit verhältnis- 15 F i g. 9 einen induktiven Sensor in einer Draufsicht, ^

mäßig wenigen zusätzlichen oder abzüglichen Impulsen Fig. 10 die Eingangsschaltung für den induktiven §

zum Erreichen der Normalfrequenz auskommen kann. Sensor nach F i g. 9,

Dadurch kann der Schaltungsaufwand für die Kompen- Fig. 11 eine Wahrheitstabelle der Rückführfunktion ■[

sationsschaltungsanordnung herabgesetzt werden, und zum Betrieb der Kompensationsschahungsanordnung H

es ist eine unter Umständen raschere Kompensation 20 nach Fig. 1, .■!

möglich. — Die Impulskorrektur kann nach An- Fig. 12 die Pulskorrekturschaltungsanordnung als

spruch 10 durch eine addierend und subtrahierend ar- Bestandteil der Kompensationsschaltungsanordnung in

behende Pulskorrekturschaltungsanordnung in den detaillierterer Darstellung (erste Variante), _:-\

Übertragungsweg der Zeitbasisimpulse in den Fre- Fig. 13 ein Impulsdiagramm der Pulskorrekturschal- i

quenzteiler erfolgen, wobei die Pulskorrekturschal- 25 tungsanordnungnach Fig. 12, f\

tungsanordnung von einem Vergleicher gesteuert wird, Fi g. 14 eine Schaltungsanordnung der betriebsfähi- ^:!

der die Zustände einzelner Stufen der Frequenzteiler- gen Uhr mit einer zweiten Variante der Kompensa- -si

kette bitweise mit der aus dem Korrekturwertspeicher tionsschaltungsanordnung, die mit einstellbaren Teilern :h

ausgelcsenen Korrekturzahl für die herrschende Tem- aufgebaut ist. ;·]

perati·- vergleicht und eine Entscheidung trifft, ob der 30 In F i g. 1 sind die wesentlichen Schaltungsabschnitte fj

jeweils nächste in den Frequenzteiler eingespeiste Zeit- dargestellt, die zum Betrieb der elektronischen Uhr die- |

basisimpuls normal eingespeist, unterbrochen oder ver- nen, die aber zum großen Teil auch zur Durchführung *l

doppelt werden soll. Dieser Vergleicher wirkt also auch des Eichvorganges herangezogen werden. Diese Schal- ; ί

als Rückführgatter. Die Korrektur des Frequenzteiler- tungsabschnitte sind im Zusammenhang mit der Steuer- ^:M

inhalts kann dabei während eines Durchiaufzyklus der 35 schaltungsanordnung in Fig. 2 zu sehen, die auch die i

Frequenzteilerkette 1, 2, 4, 8mal oder öfter erfolgen, je zur Eichung benötigten weiteren Schaltungsabschnitte

nach der Wertigkeit des in dem Vergieicher gebildeten beinhaltet. -,

Korrektursignals. In Fi g. 1 ist mit 1 ein Zeitbasisgeber bezeichnet, der \-

Gemäß Anspruch 11 ist auch eine andere Ausfüh- als ein durch einen Schwingquarz 2 gesteuerter Oszillarungsformder Kompensationsschallungsanordnung mit 40 tor ausgebildet ist. Der Zeitbasisgeber liefert Zeitbasiszwei einstellbaren Teilern möglich, wobei der zweite impulse einer verhältnismäßig hohen Pulsfrequenz an einstellbare Teiler Bestandteil der Zeitbasisfrcquenztei- eine Zeitbasisfrequenzteilerkette 3. Von einem Ausgang lerkette ist. Diese beiden einstellbaren Teiler brauchen 4 können die Impulse zum Betrieb einer Zeitanzeigeeinnur einmal über eine Steucrlogik aus dem Korrektur- richtung, beispielsweise eines Motors eines Uhrwerks wertspeicher für eine gegebene Korrektur geladen zu 45 abgegriffen werden. Die Ausgangsfrequenz soll beiwerden, um ein Teilerverhältnis anzunehmen, welches spielsweise 0,5 Hz betragen.

die Temperaturdrift der Zeitbasisimpulse kompensiert. Anstatt den Ausgang zu einem Motor nach einer vor-— Zu Anspruch 2 wird noch ergänzend darauf hinge- gegebenen Stufenzahl der Zeitbastsfrequenzteilerkette. wiesen, daß auch der Temperaturfühler selbst, der als anzuschließen, ist es auch möglich. Ausgärige von mehtemperaturabhängige Spannungs- oder Stromquelle so reren Stufen zu einer Digitalanzeige der Zeit zu führen, ausgebildet sein kann, vorzugsweise Bestandteil des in- Die Zeitbasisfrequenzteilerkette hat ferner einen tegrierten Schaltkreises ist. Es wird also nicht unmittel- Überiaufsignalausgang 5, an den eine Überlaufkippstufe bar die Temperatur der Zeitbasis bzw. des Schwing- 6 angeschlossen ist. Dieser Überiaufsignalausgang wird quarzes der Zeitbasis gemessen, sondern die in der Re- von der letzten Teilerstufe abgenommen, wobei die Fregel gleiche Temperatur des Halbleiterchips der inte- 55 quenzteilerkette vorzugsweise 20 Stufen umfaßt Die grierten Schaltung. Die Temperaturgleichheit zwischen Funktionen weiterer Ausgänge 7 und 8 der Zeitbasisfre-Schwingquarz und integrierter Schaltung kann dadurch quenzteilerkette dienen dazu, einzelne Schaltungsabweiter gefördert werden, daß der Schwingquarz und die schnitte während der Zeit stromlos zu machen, in der integrierte Schaltung in einem Chipgehäuse unterge- diese Schaltungsabschnitte nicht zu funktionieren braubracht sind. 60 chen. Dadurch wird der Energiebedarf der Schaltungs-Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung sind anordnung herabgesetzt.

in der nachfolgenden Beschreibung hervorgehoben. Ein solcher Schaltungsabschnitt der integrierten

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeich- Schaltung ist ein an einen Temperaturfühler, der als

nungen mit 14 Figuren erläutert, in denen gleiche EIe- temperaturabhängige Stromquelle 9 ausgebildet ist, an-

mente und Gruppen mit übereinstimmenden Bezugszei- 65 geschlossener Anaiog-Digitaiumseizer iö. Der Anaiog-

chen versehen sind. Es zeigt Digitalumsetzer bildet ein digitales elektronisches Tem-

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung der betriebsfähigen peratursigna! an seinen Ausgängen 11—n. Uhr mit einer ersten Variante der Kompensationsschal· Dieses digitale Temperatursignal stellt eine Adresse,

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die in die Adresseneingänge eines Korrekturwertspeichers 12 eingespeist wird, dar.

Die Temperaturauflösung der Eichung der elektronischen Uhr hängt von der Anzahl der von dem Ar.alog-Digitalutnsetzer gebildeten Adressen ab. Beispielsweise kann ein Temperaturbereich von —40⁰C bis +80"C mit /77 - 7 Bit in 128 Adressen aufgeteilt werden, was eine Auflösung von i"C pro Adresse ergibt.

Der Analog-Digitalumsetzer weist ferner einen Takteingang 13 auf, der von einer Stufe der Frequenzteilerkette beaufschlagt wird, sowie einen Eingang 14 für ein Signal zum Halten einer Adresse. Mit diesem Eingang 14 wird dafür gesorgt, daß während einer späteren Korrektur beim Lauf der Uhr oder während des Eichvorganges bei einer eingestellten Temperatur sich die Adresse des Korrekturwertspeichers nicht ändert. Mit einem Eingang 15, der an die Ausgänge 7 und 8 der Zeitbasisfrequenzteilerkette verbunden ist, wird schließlich dafür gesorgt, daß der Änaiog-Digiiaiumsetzer nur kurz vor einer erforderlichen Adressenausgabe eingeschaltet wird. Schließlich umfaßt der Analog-Digitalumsetzer noch einen Ausgang 16, der ein Fertigsignal meldet, wenn eine neue Adresse eingestellt ist.

Zu den bei der Eichung benötigten Schaltungsabschnitten der Uhr gehört ferner ein Fehlergatter 17 der integrierten Schaltungsanordnung mit Zwischenspeicher und einem Abschnitt 18 zur Eingabe eines Überlaufsignals. Das Fehlergatter ist dazu eingerichtet, eine aus den ersten η Stufen der Zeitbasisfrequenzteilerkette entnommene Zahl in eine Korrekturzahl abhängig von dem Auftreten eines Überlaufsignals umzuwandeln, d. h. je nachdem ob zu viele oder zuwenig Zeitbasisimpulse in die Zeitbasisfrequenzteilerkette während einer vorgegebenen Zeit eingespeist wurden. Der Aufbau des Fehlergatters mit Zwischenspeicher wird weiter unten detaillierter erläutert.

Die in dem Fchlcrgstter mit Zwischenspeicher gebildete Korrekturzahl ist in Eingänge des Korrekturwertspeichers unter einer zugeordneten Temperaturadresse einspeicherbar, und zwar zusammen mit einem Vorzeichensignal in einem Speicherabschnitt 19.

Das Fehlergatter 17 weist einen Steuereingang 20 zum Empfang eines Signals zum Fehlerwertzwischenspeichern auf, und der Korrekturwertspeicher 12 hat einen Steuereingang 21 zum Empfang eines Signals zum Korrekturwertspeichern.

Der Korrekturwertspeicher ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er die eingespeicherten Korrekturzahlen bei einem Batteriewechsel der Uhr nicht verliert. Er ist deswegen vorzugsweise als PROM oder als ein äquivalentes ladungsspeicherndes Element ausgebildet

In F i g, 1 ist ferner ein zu der integrierten Schaltung gehörender Vergleicher 22 ersichtlich, der mit einer Gruppe 23 von Eingängen an die — letzten — π Stellen oder Stufen der Zeitbasisfrequenzteilerkettc angeschlossen ist Eine zweite Gruppe Eingänge 24 des Vergleichers ist zum Einspeisen einer der jeweiligen Temperatur zugeordneten Korrekturzahl aus dem Korrekturwertspeicher vorgesehen. Der Vergleicher weist einen Steuereingang 25 zum Sperren des Vergleichs auf und einen Ausgang 26. an dem Impulse entsprechend einer Rückführfunktion R ausgegeben werden.

Der Ausgang 26 ist zu einer Pulskorrekturschaltungsanordnung 27 geführt, die zwischen der Zeitbasis und einem Eingang der Zeitbasisfrequenzieiierkette angeordnet ist, um im Betrieb der Uhr die Anzah? der in die Zeitbasisfrequenzteilerkette pro Zeiteinheit eingespeisten ZeUbasisimpulse zu korrigieren. Der Aufbau der Pulskorrekturschiltungsanordnung wird weiter unten besprochen. Erwähnt sei hier noch, daß die Pulskorrekturschaltungsanordnung Eingänge 28 zur Eingabe eines Additions- oder Subtraktionssignals aus dem Abschnitt 19 des Korrekturwertspeichers aufweist, um das Vorzeichen der erforderlichen Korrektur zu berücksichtigen.

Der Vergleicher 22, der als RUckführgatter dient, und die Pulskorrekturschaltungsanordnung bilden eine Kompcnsationsschaltungsanordnung zur Kompensa tion der Temperaturdrift, die im Betrieb der Uhr nach durchgeführter Eichung in Funktion tritt.

Zur Eichung der elektronischen Uhr sind ferner die Schaltungsabschnitte des integrierten Schaltkreises vorgesehen, die in Fig.2 dargestellt sind. Die Schaltungs- abschnitte der Fig. 1 und 2 sind über Signalleitungen miteinander verbunden, deren Funktion in den Figuren angegeben ist. in Fig.2 entspricht das Fehlergatter 17 mit Zwischenspeicher, das der Übersichtlichkeit halber in uicse Figur auigcnüiniücri Würde, dcni Fcmcrgäüer 17in Fig. 1.

Wesentlicher Bestandteil der Steuerschaltungsanordnung ist eine Normalfrequenzteilerkette 26a, deren Zählkapazität gleich derjenigen der Zeitbasisfrequenzteilcrkcttc3 ist.

Die Normalfrequenzteilerkette 26a wird mit Normalfrequcnzimpulscn beaufschlagt, die optoelektronisch in die Steuerschaltungsanordnung mit dem Lichtsensor oder Fotoempfänger 27a eingespeist werden können. Das Ausgangssignal des Fotoempfängers wird in einer Triggerstufe 28a impulsgeformt Die derart gebildeten Impulse werden nicht nur in die Normalfrequenzteilerkette eingespeist, sondern sie gelangen auch in eine erste impulsintegrierende Widerstandskondensatorkombination 29, deren Entladzcitkonstante etwa 5- bis

is lOmal so groß wie die Aufladezeitkonstantc bemessen ist. Die Kondensatorspannung dieser Widerstandskon- /foncatstrlrrtmKinatirtn ailanol ΠΗί»Γ mnj» 7U/fMtf» Trioopr- *-~...~»._v. _nv..._v. .~.. _D_._.._o. . .-._ooc:!

stufe 30 auf eine Leitung, auf der durch die genannten Elements eine Signalspeisung erzeugt werden kann, und zu einer impulsintegrierenden Widerstandskondensatorkombination 31 mit nachgcschaltcter driu.r Triggerstufe 32, an deren Ausgang ein Signal Eichvorgang erzeugt wird. Aus den Signalen Speisung und Eichvorgang, die über ein UND-Glied 33 verknüpft werden, wird das Signal Adresse halten gebildet Gleichzeitig wird eine monostabile Kippstufe 34 angestoßen, die über ein UND-Glied 35 ein Rückstellsignal (Reset) abgibt. Das Rückstellsignal wirkt außer auf die Schaltungsabschnitte in Fig. 1, insbesondere die Zeitbasisfre- quenzteüerkette 3 und die Kippstufe 6, auf die Normalfrequcnzteilerkette 26a und eine Überlaufkippstufe 36 ein, sowie auf eine Frequenzprüfkippstufe 37, die zu der noch zu besprechenden Prüfschaltungsanordnung nach F i g. 4 gehört

!m folgenden wird die Funktion der Schaltungsanordnung gemäß den F i g. 1 und 2, soweit sie das Eichen der Uhr betrifft besprochen. Hierzu wird auch F i g. 3 herangezogen, in der die Impulsdiagramme für verschiedene Eingangssignale an dem Fotoempfänger 27a darge- stellt sind, die in einzelnen Schaltungsabschnitten der Steuerschaltungsanordnung nach Fig.2 auftreten können.

Zur Durchführung des Eichvorgangs mit Fehlerermittlung der Zeitbasis wird die zu prüfende und zu ei- chende Uhr mit den Schaliiingsanordr.ungen gemäß den F i g. 1 und 2 in einen Klimaschrank eingelegt, dessen Temperatur einstellbar ist. Eine von der Temperatur des Klima.schranks nicht beeinflußte Normaluhr, die eine

Normalfrequenz hoher Konstant- und Zeitgenauigkeit abgibt, steuert Lichtimpulse, die von dem Fotocmpfän- ;er 27a in F i g. 2 empfangen werden. Die Lichtimpulse werden über die Triggerstufe 28a in die in F i g. 3 bis zum Zeitpunkt h eingezeichneten Normalfrequenzimpulse (Impulszug a) umgewandelt. Diese Impulse laden den Kondensator der Widerstandskondensatorkombinatiun 29 entsprechend dem Linienzug b auf. Die steigende Spannung läßt zum Zeitpunkt /ι die zweite Triggerstufe 30 ansprechen, an deren Ausgang dann ein Signal Speisung (Linienzug c) erscheint. Durch dieses Signal erhalten alle Schaltungsabschnitte, die für den F.ichvorgang funktionieren müssen, Speiscspannungspotential. Außerdem wird durch dieses Signal Speisung der Vergleicher 22 in F i g. I gesperrt, so daß die PuIskorrckturschaltungsanordnung 27 wirkungslos bleibt. Außerdem wird die Freigabe zur Einspeicherung der Korrekturzahl in den Korrekturwertspeicher durch ein Signal Eichfreif abe vorbereitet.

Nach Auftreten des Signals Speisung zum Zeitpunkt fi beginnt auch die Widerstandskondensatorkombination 3t mit der Integration der Eingangsimpulse, die dazu führt, daß die Triggerstufe 32 zum Zeitpunkt h ein Signal Eichvorgang abgibt. Mit diesem Signal erzeugt das UND-Glied 33 ein Signal Adresse halten, das auf den Analogdigitalumsetzer 10 einwirkt. Die gleichzeitig angestoßene monostabile Kippstufe 34 gibt ein Rückstellsignal (Reset) ab, durch das die beiden Frequenzteilerketten, die an sie angeschlossenen Überlaufkippstufen und die Frequenzprüfkippstufe 37 auf 0 gesetzt werden. Außerdem wird zunächst mittels eines NOR-Gliedes 38 ein Signal zum Abstoppen der Zeitbasisimpulse in die Impulskorrekturschaltungsanordnung 27 eingespeist. Die Einspeisung der Normalfrequenzimpulsc in die Normalfrcquenzteilerkette 26 wird außerdem über das U N D-Gatter 39 gesperrt.

Nach dem Zurückkippen der monostabiien Kippstufe 24 verschwindet das Rückstellsignal (Reset) und der Eichvorgang beginnt, indem die Zeitbasisimpulse in die Zeitbasisfrequenzteilerkette eingespeist werden und die Normalfrequenzimpulse in die Normalfrequenzteilerkette.

Hierauf erfolgt zweckmäßig eine Zwischenprüfung mit der Prüfschaltungsanordnung gemäß Fig.4, die weiter unten besprochen wird. Es wird angenommen, daß die Zwischenprüfung, durch die insbesondere die Funktion der niedrigsten Stufen der Frequenzteilerketten und die richtige Frequenz der Normalfrequenz überprüft wurden, erfolgreich abgeschlossen wurde, so daß ein entsprechendes Signal am Ausgang der Frequenzprüfkippstufe 37 erscheint

Es werden dann solange Zeitbasisimpulse in die ZeitbasisfrequenzteilerkeUe eingezählt, bis die Normaifrequenzteilerkette durch die eingespeisten Normalfrequenzimpulse ihre Kapazität erreicht hat, so daß ein Überlaufsignal entsteht und die Überlaufkippstufe 36 gesetzt wird. Dieses Überlaufsignal veranlaßt ein Signal zum Stoppen der Übertragung der Zeitbasisirnpulse über die Pulskorrekturschaltungsanordnung 27 und die Zeitbasisfrequenzteilerkette wird auf ihrem erreichten Stand angehalten. Außerdem wird ein Signal Fehlerwertzwischenspeichern an das Fehlergatter 17 abgegeben, welches daraufhin die durch die Zustände der niedrigsten η Stufen der Zeitbasisfrequenzteilerkette definierte Zahl in einen Absolutbetrag einer Korrekturzahi in Abhängigkeit davon umwandelt, ob die Zeitbasisfrequenzteilerkette ihre Kapazität erreicht hat oder nicht. Dies wird durch ein Überlaufsignal der Überlaufkippstufe 6 angegeben.

Das Fehlergattcr mit Zwischenspeicher 17 ist im Detail in F i g. 6 dargestellt, welches die Korrekturzahl bildet. Dns Fehlergatter umfaßt im wesentlichen eine Reihe von Exclusiv-ODER-Gliedern 40 bis 43, "iie an je einem Eingang mit den niedrigsten η S'jfen der Zeitbasisfrequenzteilerkette verbunden sind, je ein zweiter Eingang der Exclusiv-ODER-Glieder wird mit dem Überlnufsignal der Kippstufe 6 beaufschlagt, welches

ίο einen Befehl zum Addieren oder Subtrahieren beinhaltet. Diie Ausgänge der Exclusiv-ODER-Glieder sind zu Eingängen von speichernden Kippstufen 44 bis 47 geführt. Eine weitere speichernde Kippstufe 48 ist zur Aufnahme des; Überlaufsignals der Kippstufe 6 vorgesehen.

Ausgangsseitig sind sämtliche Kippstufen 44—48 über je ein Tor-Glied 49 bis 53 mit Eingängen des Korrekturwertspeichers 12 verbunden, wobei die Kippstufe 48 mit dem Speicherabschnitt 19 zur Aufnahme des Additionsoder Subtraktionssignals verbunden ist.

Dan Fehlergatter mit Zwischenspeicher wird durch das Signal Speisung aktiviert. Bei dem Signal Fehlerwertzwischenspeichern werden die Ausgangsgrößen der Exclusiv-ODER-Glieder in den Kippstufen 44 bis 47 zwischengespeichert, und die Kippstufe 48 nimmt über

das Exclusiv-ODER-Glied 54 das Überlaufsignal 6 auf. Bei Auftreten des Signals Korrekturwertspeichern wird die in den Kippstufen zwischengespeicherte Information, nämlich die Korrekturzahl und der Additions- oder Subtraktionsbefehl, in den Korrekturwertspeicher eingespeichert.

Die Korrekturzahl wird in der Weise gebildet, daß die binären Zustände der niedrigsten π Stufen der Zeitbasisfrequeniiteilerkette bei dem Signal Speisung in die Exclusiv-ODER-Glieder gelangen. Beispielsweise stellen diese Zustände der niedrigsten η Stufen die Zahl 1011 (binär) dar. (Bei den zu diesem Beispiel angegebenen Binärzaiiien steigt die Wertigkeit der Stellen entsprechend deim Schaltungsaufbau von links nach rechts an.) Die binären Zustände der höheren Stufen der Zeitbasisfrequenzteilerkette entsprechen dabei jeweils 0. In Verbindung mit einem invertierten Überlauf- oder Übertragsignal der Kippstufe 6 — die mit der Negationsstufe 55 erfolgt — ergeben die Ausgänge der E?\lusiv-ODER-Güeder 40 bis 43 wiederum 1011. Diese Binärzahl stellt dezimal den Fehler 13, d. h. bei 20 Stufen der Zeitbasisfrequenzteilerkette ungefähr 13 ppM dar. Die Binärzahl 1011 wird in den Kippstufen 44 bis 47 zwischengespeichert und über die Tor-Glieder 49 bis 52 in den Korrekturwertspeicher eingegeben. Dabei erfolgt

so zugleich die Übertragung des Überlaufsignals als Subtraktionslbefehl für den vorliegenden Fall eines zu schnellen Laufs der Uhr.

Läuft die Uhr zu langsam, so haben die niedrigsten η Stellen der Zeitbasisfrequenzteiierkette beispielsweise

beim Auftreten eines Überlaufsignals der Überlaufkippstufe 26 den Zustand 0100, während die restlichen Stufen einen Zustand entsprechend 1 annehmen. In Verbindung mit dem invertierten — nicht vorhandenen — Überlaufsignal bei der Überlaufkippstufe 6, da die Zeitbasisfrequenzteilerkette ihren Endwert nicht erreichte, wird in den Exclusiv-ODER-Gliedern wiederum die Korrekturzahi 1011 gebildet, der jedoch hier ein Befehl zur Addition zugeordnet ist, welcher in den Abschnitt 19 des Korrekturwertspeichers eingespeichert wird.

Der Korrekturwertgeber i2 enthält aiso die vorzeichenbewertete Korrekturgröße.

Nachdem unter einer Temperaturadresse die zugehörige Korrekturzahl in den Korrekturwertspeicher 12

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eingespeichert wurde, soll der nächste Eichvorgang bei der Prüfschaltungsanordnung ist aus F i g. 4 ersichtlich, einer anderen Temperatur durchgeführt werden. Diese Hieraus ergibt sich, daß die dem Zahlenwert 1024 ent-Eichvorgänge erfolgen nacheinander in dem gesamten sprechende Stufe der Normalfrequenzteilerkette und Temperaturbereich, in dem der Fehler der Zeilbasis der Zeitfrequenzteilerkette zu einem Prüfausgang 59 korrigiert werden solL 5 bzw. 60 geführt ist. Jeder Prüfausgang ist mit je einem Zur Einleitung des Eichvorganges bei einer neuen Eingang einer monostabilen Kippstufe 61 bzw. 62 ver-Temperatur wird zunächst die in den Fotoempfänger bunden. Die Ausgänge dieser monostabilen Kippstufen (Lichtsensor) 27a eingespeiste Normalfrequenzimpuls- sind über ein UND-Glied 63 zu einem Setzeingang der folge unterbrochen und der Fotoempfänger empfängt Frequenzprüfkippstufe 37 geführt ein DauersignaL Dieser Zustand ist in F i g. 4 Linienzug io Die Funktion der Prüfschaltungsanordnung wird im a zum Zeitpunkt f₃ dargestellt. Die Triggerstuffen 28a folgenden anhand F i g. 5, in der Impulsdiagramme /bis und 30 behalten dabei ihren Zustand, den sie zum Zeit- k dargestellt sind, erläutert Nach dem Eintreffen des punkt ti wie beschrieben innehalten. Jedoch wird der 1024sten Normalfrequenzimpulses — Impulszug f — Kondensator der zweiten impulsintegrierenden Wider- gibt der Prüfausgang 53^ der Normalfrequenzteilerkette Standskondensatorkombination 31 über dem parallel 15 ein Signal A — Impulszug g — ab. Dadurch wird die geschalteten Widerstand entladen — siehe Linienzug d monostabile Kippstufe 61 angestoßen, die für eine Zeit in F i g. 6 — und die dritte Triggerstufe 32 kippt demzu- T_A ein zeitbegrenztes Prüfsignal an ihrem Ausgang erfolge zum Zeitpunkt U, wodurch das Signal Eichvorgang scheinen läßt Innerhalb dieser Zeit Ta muß nun der verschwindet ebenso verschwindet das Signal Adresse 1024ste Zeitbasisimpuls in der Zeitbasisfrequenzteilerhalten. Erhalten bleibt aber das Signal Speisung am 20 kette eintreffen — Impulszug Ar. Dieser Impulszug erAusgang der Triggerstufe 30 und demzufolge auch die zeugt an dem Prüfausgang 60 das Signal B — Impulszug Signale Vergleicher sperren und Eichfreigabe. L Mit diesem Signal wird die zweite monostabile Kipp-Der Temperaturfehler 9 und der Analogdigitalumset- stufe 62 angestoßen, die daraufhin das Signal 7> — Imzer 10 können nun eine neue Temperatur messen und in pulszugj — während der Zeitdauer Ta abgibt. Bei Koineinen digitalen Wert am Ausgang des Analogdigitalum- 25 zidenz oder teilweiser Koinzidenz des Signals T_A und setzers bilden, welcher eine Temperaturadresse dar- des Signals T₀, die mit dem UND-Glied 63 ermittelt steüt Sobald bei einer solchen abgeschlossenen Berech- wird, wird die Frequenzprüfkippstufe gesetzt. Damit nung ein Fertigsignal von dem Analogdigitalumsetzer wird angezeigt, daß nur eine geringe Abweichung der abgegeben wird, erscheint das Signal Korrekturwert- Zeilbasisfrequenz von der Normalfrequenz vorliegt, die speichern am Steuereingang 21 des Korrekturwertspei- 30 der Korrektur in der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 chers, so daß eine neue in dem Fehlergatter mit Zwi- zugänglich ist Ferner wird angezeigt daß die ersten schenspeicher 17 errechnete Korrekturzahl in den Kor- 10 Stufen der Teilerketten 3 und 26a ordnungsgemäß rekturwertspeicher eingespeist werden kann. Hierzu zählen, daß kein Zählimpuls ungewollt unterdrückt oder wird der Fotoempfänger 27a wieder mit Normalfre- nicht übertragen wird und daß der Fotoempfänger ordquenzimpulsen ab dem Zeitpunkt h beaufschlagt, wo- 35 nungsgemäß arbeitet Mit dieser Zwischenprüfung wird durch die voranstehend für die Bildung und Einspeiche- also die Sicherheit der selbsttätigen Korrekturzahlbilrung der ersten Korrekturzahl beschriebenen Vorgänge dung und Einspeicherung erheblich gefördert, ablaufen und eine neue, dem aktuellen Temperaturwert Zu dem Sensor, mit dem die Normalfrequenzimpulse zugeordnete Korrekturzahl in den Korrekturwertspei- und das Dauersignal in die Steuerschaltungsanordnung eher 12 eingegeben wird. 40 nach Fig. 2 eingespeist wird, wird noch folgendes be-

Es folgen also während des Einspeicherns der Kor- merkt:

rekturzahlen für die verschiedenen Temperaturen des Bevorzugt wird eine Ausbildung des Fotoempfängers

interessierenden Temperaturbereichs abwechselnd ein- 27a als im Infrarotbereich empfindlicher Fotoempfiln-

gespeiste Normalfrequenzimpulse und Dauersignale an ger.der weitgehend unempfindlich gegen Fremdlicht ist.

den Fotoempfänger 27a aufeinander. 45 Wird ein Normallicht-Fotoempfänger eingesetzt, so

Zur Beendigung der gesamten Eichvorgänge wird das sollte ein Lichtfenster auf dem Bodendeckel der Uhr, Signal vor dem Fotoempfänger zum Zeitpunkt t_b auf hinter dem der Sensor innen angeordnet ist, nach crfolg-Dunkel geschaltet. Durch die Entladung des Kondcnsa- tcr Eichung mit Lichtundurchlässigem Lack oder Kunsttors, der ersten Widerstandskondensaiorkombination stoff verschlossen werden.

29, verschwindet zum Zeitpunkt /7 das Signal Speisung 50 Als Alternative zu dem Fotoempfänger als Senüor

und die von ihm abgeleiteten Steuersignale. zeigen die F i g. 7 und 8 einen kapazitiven Sensor, der in

Über das NOR-Glied 38 wird das Signal Impulsstopp F i g. 8 zusammen mit seiner Eingangsschaltung darj;c-

unwirksam gemacht und die Uhr kann ihren normalen stellt ist:

Lauf aufnehmen, bei dem Fehler der Zeitbasis durch die Gemäß Fig. 7 ist auf der Innenseite eines Ziffcrn-

die Pulskorrekturschaltungsanordiiung umfassende 55 blatlglasdcckels 65 eine Elektrode 66 aufgedampft. Dic-

Kompensationsschaltungsanordnung ausgeglichen wer- se Elektrode steht über einem Kontaktring 67 mit der in

den. F i g. 8 dargestellten Eingangsschaltung in Verbindung.

Die Steuerschaltung und die zum normalen Betrieb Aus F i g. 7 ist noch ersichtlich, wie der Ziffcrnblatlglas-

nicht benötigten Schaltungsabschnitte werden von der deckel mit aufgedampfter Elektrode mittels eines Gum-Stromzufuhr dabei selbsttätig abgeschaltet. ω mirings 68 und eines Federrings 69 in dem Uhrengehäu-

Bei der voranstehenden Beschreibung des Eichvor- se 70 gehalten ist.

gangs wurde vorausgesetzt, daß eine vorgesehene Fre- Zur Eichung wird außen auf dem Ziffernblattglasdck-

qucnzprüfung der in den Fotocnipfänger eingespeisten kel eine bewegliche Elektrode 71 angesetzt, die durch

Normalfrequenzimpulse mit gleichzeitiger Prüfung der einen Impulsgenerator 72 mit Spannungsimpulscn bcersten Teilerstufen der Zeitbasisfrcquen/teilerkettc und 65 aufschlagt wird.

der Normalfrequenzteilerkette erfolgreich abliefen, so Die in Fig.8 gezeigte Eingangsschaltung entspricht

daßein Frequenzprüf-Flip-Flop37gesetzt wurde. im wesentlichen der ersten Widersiandskonderisator-

Die Anordnung dieses Frequenzprüf-Flip-Flops 37 in kombination29unddcrTriggcrstufe30in Fig.2.

15 16

Der Sensor kann gemäß den Fig.9 und 10 auch als tion aus dem Speicherteil 19, ob in die Zeitbasisfre-

induktiver Sensor ausgebildet sein. Hierzu ist auf der qucnzteilerkelte ein zusätzlicher Impuls eingespeist

Innenseite eines Ziffernblatlglasdeckels, der in der Zci- wird tnlcr ob ein Zcitbasisinipuls unterdrückt wird. Jc

chenebene liegt und nicht dargestellt ist, eine Spiralen- nach der Wertigkeit der Korrekturzahl I, II, 11! usw.

förmige Stufe 73 im Hochvakuum aufgedampft Der au- 5 erfolgt diese Impulskorrektur während eines vollen Fre-

ßere Anschluß der Spule ist an das symbolisch darge- quenzteilerzyklus einmal oder mehrmals entsprechend

stellte Uhrengehäuse 74 gelegt, während der innere An- dem Impuisschema nach F i g. 11 nach der jeweils ange-

schluß durch eine S1O2 Schicht von den Spulenwindun- steuerten Funktion Fi, F₂, Fj usw.

gen getrennt zu der Eingangsschaltung in F i g. 10 ge- Von dem Ausgang 4 der Zeitbasisfrequenzteilerkette

führt isL 10 kann dann ein korrigiertes Motorsignal zum zeitgenau-

Zur Einspeisung von Impulsen in die Spule 73 wird en Antrieb eines Uhrwerkmotors entnommen werden,

außen auf den Ziffemblattglasdeckel eine bewegliche Die Arbeitsweise der Uhr nach F i g. 1 kann auch beibe-

Spule 75 aufgesetzt Diese Spule 75 wird mit einem halten werden, wenn zwischen der Zeitbasis 1 und der

hochfrequenten Strom beaufschlagt, der in eine impuls- Pulskorrekturschaltungsanordnung 27 ein zusätzlicher

förmige Hüllkurve eingehüllt ist Dadurch wird eine 15 Teiler eingeschaltet wird. In diesem Fall ist — bei glei-

hochfrequente Spannung, die ebenfalls eine impulsför- eher Zählkapazität der ZeitbasisfrequenzteilerNtte —

mige Hüllkurve aufweist, in der Spule 73 induziert Die- der Ausgang 4 um eine dem zusätzlichen Teiler entspre-

se Spannung wird in der Eingangsschaltung gemäß chende Stufenzahl zu dem Eingang der Zeitbasisfre-

F i g. 10, die ähnlich der Eingangsschaltung in F i g. 8 auf- quenzteilerkette zu verlegen,

gebaut ist. verarbeitet 2Q Im folgenden wird die Pulskorrekturschaltungsanord-

Im normalen Betrieb der Uhr nach deren Eichung ist nung an Hand der F ig. 12 und 13 näher besprochen. Die

die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 in Funktion. Pulskorrekturschaltungsanordnung umfaßt ein zweistu-

Zur Korrektur der von der Zeitbasis in die Zeitbasisfre- figes Schieberegister 76, das 2 Stufen 1 jnd K aufweist,

quenzteilerkette 3 eingespeisten Zeitbasisimpulse wird Die Stufe I kann durch das Rückführsigna! R gesetzt

zunächst eine binäre Korrekturzahl, die der herrschen- 25 werden. Beide dynamischen Eingänge der Schieberegi-

den Temperatur des Halbleiterchips entspricht, aus dem sterstufen stehen über Negationsglieder 77 zur Invertie-

Korrekturwertspeicher 12 in den Vergleicher bzw. das rung und Verzögerung r mit dem Ausgang der Zeitbasis Rückführgatter 22 eingespeist. Die binäre Korrektur- 1 in Verbindung. Der Ausgang der Stufe I und der ne-

zahl hat mehrere Bit, denen die Werte I, II, III bis N gierte Ausgang der Stufe K des Schieberegisters sind in

zugeordnet sind. Dem Wert I entspricht dabei 1 ppM 30 einem UND-Glied als Timing Gatter miteinander ver-

Laufkorrektur, dem Wert II 2 ppM Laufkorrektur, dem knüpft. Dieses UND-Glied ist mit je einem Eingang ei- Wert III 4 ppM Laufkorrektur. Bei gleichzeitigem An- nes mit einem Subtraktionsbefehl beaufschlagten Sub-

liegen der Werte I + II + III beträgt somit die Lauf- traktionsgatters 79 und eines mit einem Additionssignal

korrektur 7 ppM. Diese Laufkorrektur kann je nach beaufschlagten Additionsgatter 80 verbunden. Der Aus-

dem Befehl Addition oder Subtraktion, der dem Spei- 35 gang des Subtraktionsgatters 79 steht über ein ODER-

cherabschnitt 19 entnehmbar ist, positiv oder negativ Glied 81, welches auch mit der Zeitbasis gespeist wird,

sein. mit einem Taktgatter 82 in Verbindung. Von dem Aus-

Der Vergleicher 22 vergleicht bitweise die in ihn ein- gang des Additionsgatters 80 führt eine Verbindung zu gespeisten Korrekturzahlcn mit den Stellungen der letz- dem Taktgatter 82 über einen Kurzpulsformer 33. ten π Stufen der Zcitbasisfrequenzteilerkettc. Bei einer 40 Es wird vorausgesetzt zur Erklärung der Pulskorrekzwanzigstufigcn Zeitbasisfrcqucnzteilerkettc wird im türschalung nach Fig. 12, die an Hand des Diagramms einzelnen die Wertigkeit I mit dem Wert der letzten in Fi g. 13 im folgenden besprochen wird, daß mit einer Stufe verglichen, die Wertigkeit Il mit der vorletzten aktiven Flanke (1) des Zeitbasispulses — Pulszug 1 — Stufe und die Wertigkeit III mit der vorvorletzten Stufe die erste Stufe der Zeitbasisfrequenzteilerkette 3 in den der Zeitbasisfrequenztcilerkctte. 45 Nullzustand gekippt wird und daß damit auch die weitein dem Vergleicher wird eine Rückführfunktion R ren Stufen dieser Zeitbasisfrequenzteilerkette auf Null gebildet, die in die Pulskorrekturschaltungsanordnung gestellt werden. Es wird aiso jeweils die aktive abfalleneingcspeist wird. Die logische Gleichung für das Rück- de Flanke durch die Zeitbasisfrequenzteilerkette weiführsignal heißt: tergeleitet. Durch den bitweisen Vergleich der letzten π

50 Stufen der Zeitbasisfrequenzteilerkette mit der Korrek-

R - Fi + Fi + F₃ + ...F_1n turzahl wird gemäß Fig. 1 das Rückführsignal R erzeugt, das in die Stufe I des Schieberegisters 76 gemäß

wobei das Pluszeichen für eine ODER-Verknüpfung dem Impulszug ρ eingespeist wird. Dabei darf die positi-

stcht. ve Flanke A des Rückführsignals bis zu einer halben

Die Funktionen Fi, F?, Fi sind in F i g. 11 zusammen 55 Taktperiode der Zeitbasisfrequenz verspätet an der

mit dem zugehörigen Impulsdiagramm der Zeitbasisfre- Stufe I eintreffen. Dann wird mit dem um die Zeit τ

qucnzteilerkette angegeben. Darin sind tabellarisch die verzögerten invertierten Signal der Zeitbasisfrequenz

Speicherzustände der letzten fünf Stufen über einen — siehe Impulszug q — und zwar mit dessen abfallender Teilerzyklus von 32 Schritten (vertikal dargestellt) wie- Flanke, die Stufe 1 des Schieberegisters auf den Wert

dergegeben. ω R — 1 geladen. Die zweite Stufe K des Schieberegisters

Der Vergleicher oder das Rückführgatter 22, das die wird dabei nicht gestellt. Rückführfunktion R bildet und als Rückführsignal an die Die Verknüpfung der Schieberegisterausgangssigna· Pulskorrekturschaltungsanordnung 27 weitergibt, hat le I und K ergibt das Zeitsignal T am Ausgang des

eine übliche Arbeitsweise, die deswegen nicht beschrie- Timing Gatters 78. Dieses Signal ist in dem Impulszug t

bcn wird. 65 klargestellt.

Aufgrund des empfangenen Rückfuhrsignals ent- Bei einem vorliegenden Subtraktionsbefehl am Ausscheidet die Pulskorrckturschaltungsanordnung 27 in gang des Subtraktionsgatters 79 gibt dieses Subtrak-Abhängigkeit von dem Befehl Addition oder Subtrak- tionsgatter einen Subtraktionsimpuls entsprechend dem

17 18

Impulszug m an das Taktgatter 82. Da dieser Subtrak- Korrekturwertspeicher 12 zusammen mit dem Additionsimpuls infolge seiner Verschiebung τ die nächste tions- oder Subtraktionsbefehl einspeisbar, aktive Ranke 2 der Zeitbasis überlagert, kann diese Schließlich steht ein Steuereingang der Steuerlogik

Flanke nicht wirksam werden, d. h. »in Zeitbasisimpulü 87 mit der der Zeitbasisfrequenzteilerkette nachgewird unterdrückt 5 schalteten Oberlaufkippstufe 6 in Verbindung. Das

Bei der nächsten aktiven Flanke des in das Schiebere- Rückführsignal R aus der Oberlaufkippstufe sorgt in der gister von der Zeitbasis eingespeisten Impulses wird vorliegenden Schaltungsanordnung dafür, daß bei Aufnun auch die Stufe K auf K — 1 gesetzt, vergleiche Im- treten eines Oberlaufsignals nur einmal kunceitig die pulszug 5. Damit verschwindet das Signal K und das der Temperatur des Halbleiterchips entsprechende Zeitsignal am Ausgang des Timing Gatters. Damit da- io Korrekturzahl in den einstellbaren Teiler 84 oder 86 durch kein zusätzlicher Impuls in dem Taktgatter ent- eingespeist wird, d. h. pro Zeitbasisteilerzyklus eine steht, verschwindet das Signal T erst nachdem mit Si·· mögliche Korrektur.

cherheit die nächste positive Flanke der Zeitbasisimpul- Wurde die Korrekturzahl in den Teiler 84 eingestellt,

se am ODER-Gatter 81 anliegt Dies wird durch die dann muß die Zeitbasis soviel Zeitbasisimpulse an die-Zeitverzögerungrdes in das Schieberegister eingespei- 15 sen Teiler abgeben wie es die eingeladene Korrektursten Oszillatorsignals erreicht (Verzögerer 77). zahl angibt Wird diese Zeitbasisimpulszahl erreicht, so

Nach Verschwinden des Zeitsignals T bzw. des Sub- nimmt der Teiler 84 wieder die Nullstellung an, wodurch traktionsimpulses kann die nächste Aktivflanke 3 des die Zeitbasisimpulse über das Tor 90 in normaler Weise Zeitbasisimpulses an der Frequenzteilerkette wieder in die Zeitbasisfrequenztcilcrkette eingespeist werden wirksam wefcd«n. 20 können.

Das Rückführsignal R darf über eine längere Zeit Es wurden also soviele Zeitbasisimpulse für die Zeit

anstehen, trotzdem wird durch das Schieberegister nur basisfrequenzteilerkette unterdrückt oder subtrahiert ein Zeitimpuls abgegeben. wie es der Voreinstellung des Teilers 84 entspricht.

Liegt im Unterschied zu der voranstehend betrachte- In dem Falle, in dem die Uhr zu langsam läuft, wird ein

ten Funktion ein Additionsbefeh! am Ausgang des Addi- 25 Additionsbefehl zu dem Gatter 89 gegeben durch den tionsgatters 80 vor, dann wird rr«k der positiven Flanke die Korrekturzahl in den einstellbaren Teilerteil 86 der des Zeitsignals Tüber den Kurzpulsformer 83 ein nega- Zeitbasisfrequenzteilerkette 3a eingespeist wird. Es tiver kurzer Additionsimpuls an das Taktgatter 82 abge- braucht dann nur eine um die Korrekturzahl vermindergeben, vergleiche Impulszug n. Dieser Additionsimpuls te Anzahl Zeitbasisimpulse in die Zeitbasisfrequenzteierzeugt an dem positiven Zeitbasisimpuls eine zusätzli- 30 lerkette eingespeist zu werden, um diese Teilerkette bis ehe negative aKtive Flanke, die die Zeitbasisfrequenztei- zum Auftreten eines Überlaufsignals in der letzten Stufe lerkette weiterschaltet. zu füllen. Dadurch wurde die Korrekturzahl scheinbar

Nach Verschwinden dec Rückführsignals R wird mit zu der Anzahl der Zeitbasisimpulse addiert den nächsten in das Schieberegk >!r von der Zeitbasis Gemeinsam ist den Kompensationsschaltungsanord-

eingespeisten impulsen das Schieberegister stufenweise 35 nungen nach F i g. 1 und 12 einerseits und nach F i g. 14 wieder in die Nullstellung gebracht und ist zu einer andererseits, daß eine Laufabweichung von dem Sollneuen Funktion bereit.^ wert bzw. der Normalzeit in beiden Richtungen, also in

Während die voranstehend beschriebene Korrektur- Richtung eines schnelleren oder eines langsameren schaltungsanordnung eine besonders geeignete wenig Laufs durchgeführt werden kann, so daß nicht dafür aufwendige Korrektur der Zeitbasisimpulsc bewirkt, 40 gesorgt werden muß, daß die Zeitbasis tendenziell imsind auch andere Ausführungsformen der Kompensa- mcr eine zu hohe oder zu niedrige Zeitbasisfrequenz tionsschaltung möglich: abgibt.

In Fig. 14 ist eine Variante der Kompensationsschal-

tungsanordnung zur Korrektur von Laufabweichungen Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

einer elektrischen Uhr dargestellt, die mit zwei einstell- 45

baren Teilern aufgebaut ist. Die beiden einstellbaren Teiler brauchen bei jedem Zählzyklus der Zeitbasisfrequenzteilerkette nur einmal mit der Korrekturzahl geladen zu werden.

Im einzelnen ist ein erster einstellbarer Teiler 84 zwi- 50 sehen dem Ausgang der Zeitbasis 1 und dem Eingang der Zeitbasisfrequenzteilerkette 3a angeordnet. Der Eingang der Zeitbasisfrequenzteilerkette 3a erhält also nicht direkt Zeitbasisimpulse, sondern über ein Tor 90, das bei Auftreten eines Überlaufimpulses in der Über- 55 laufkippstufe 85 geöffnet wird.

Die Besonderheit der Zeitbasisfrequenzteilerkette 3«i gegenüber der Zeitbasisfrequenzteilerkette 3 in Fig. 1 besteht darin, daß die ersten η Stufen als zweiter ein·· stellbarer Teiler 86 ausgebildet sind. Die Stufen der bei·· ω den einstellbaren Teiler 84 und 86 sind durch eine Slcuerlogik 87 einstellbar. Hierzu stehen Ausgänge der SictioilDgik itlior duller 88 mil dem einslellbnren Teiler 84 im Verbindung, die bei einem Sublrukliunsbcfchl geöffnet werden, während der einsteilbare Teiler 86 mil. t>^r, den Ausgängen der Steucrlogik über Galter 89 kuppelbar ist, wenn ein Additionsbefehl vorliegt.

Die Korrekturzahl mit den Stellen I — N ist aus dem

Claims (11)

PatentansprOche:

1. Elektronische Uhr mit einer Zeitbasis, die mit einer Zeitanzeigeeinrichtung aber mindestens eine Zeitbasisfrequenzteilerkette in Verbindung steht, an die eine Kompensationsschaltungsanordnung zur Kornpensation der Abweichung einer Zeitbasisfrequenz von einer Normalfrequenz insbesondere infolge Temperaturdrift durch Beeinflussung der An- ic zahl der von der Zeitbasis an die Zeitanzeigeeinrichtung Obertragenen Zeitbasisimpulse angeschlossen ist, wobei die Temperatur als digitales elektronisches Temperatursignal in die Kompensationsschaltungsanordnung eingespeist wird, dadurch gekenn- is zeichnet, daß zur selbsttätigen Einspeicherung von Korrekturzahlen in einen Korrekturwertspeicher (12), dessen Speicherstellen durch die Temperatursignale adressierbar sind, ein temperaturstabilisiertes Freeasnznormal an eine Normalfrequenztei- lerkette (26) koppelbar ist, daß jeweils bei einer eingestellten Temperatur der Zeitbasis (I) nach gleichzeitigem Beaufschlagen der Normalfrequenzteilerkette mit den Normalfrequenzimpulsen und der Zeitbasisfrequenzteilerkette (3) mit Zeitbasisimpulsen durch ein von der Normalfrequenzteilerkette bei einem vorgegebenen Zählerstand abgegebenes Signal (Übertragssignal) gesteuert, der Zählerstand der η niedrigsten Stufen (z. B. η - 4) der Zeitbasisfrequenzteilerkette über ein Fehlergatter mit Zwi- schenspeicherung (17) als Vorzeichen bewertete Korrekturzahl in eine tJressie: «e Speicherstelle des Korrekturwertspeichers (12) eingespeichert wird, und daß die eingespeicherten Kc rekturzahlen nach durchgeführter Eichung in die Kompensationsschaltungsanordnung (22,27) unter den den Temperatursignalen zugeordneten Adressen auslesbar sind.

2. Elektrische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturwertspeicher (12), die Normalfrequenzteilerkette (26), die Zeitbasisfrequenzteilerkette (3), ein Temperaturfühler (9) und ein dem Temperaturfühler nachgeschalteter Analog-Digitalumsetzer (10) Bestandteile eines integrierten Schaltkreises in einem Gehäuse der Uhr sind, und daß die Normalfrequenzimpulse durch das geschlossene Gehäuse in einen mit dem integrierten Schaltkreis in Verbindung stehenden Sensor (z. B. Fotoempfänger 27a^einkoppelbar sind.

3. Elektrische Uhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einspeisung der Nor- malfrequenzimpurse in das Innere des geschlossenen Gehäuses der Uhr ein Infrarotlichtsender der Normalfrequenzimpulse vorgesehen ist, und daß das Gehäuse am Boden ein für Infrarotlicht durchlässiges Fenster vor einem lichtempfindlichen Fotoempfänger (27a,J als optischer Sensor aufweist, der mit der Normalfrequenzteilerkette (26) in Verbindung steht.

4. Elektrische Uhr nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß zur Einspeisung der Normalfrequenzimpulse ein Normalfrequenzgeber mit einer Elektrode (71) vorgesehen ist, die außen auf ein in das Gehäuse der Uhr eingelassenes dielektrisches Fenster (65) mit einer innen aufgedampften Elektrode (66) als kapazitiver Sensor aufsetzbar ist, die mit der Normalfrequenzteilerkette (26) in Verbindung steht (F ig. 7,8).

5. Elektrische Uhr nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einspeisung der Nor malfrequenzimpulse ein hochfrequenter Normalfrequenzgenerator mit einer Spule (75) vorgesehen ist, die auf ein in das Gehäuse der Uhr eingelassenes nicht magnetisierbares Fenster (z.B. Glasdeckel) aufsetzbar ist, und daß auf die Fensterinnenseite eine Spule (71) als induktiver Sensor in Metall-Dünnschichttechnik mit zusätzlicher SiOrTrennung einer Zuleitung (74a) zu dem Spuleninneren aufgedampft ist

6. Elektrische Uhr nach einem der Ansprüche 1 —5, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht für den Normalbetrieb der Uhr benötigten Schaltelemente (z. B. Normalirequenzteilerkette 26) bzw. Schaltungsabschnitte des integrierten Schaltkreises, die ausschließlich für das Bilden und Einspeichern der Korrekturzahlen in den Korrekturwertspeicher vorgesehen sind, von der Stromversorgung abschaltbar sind.

7. Elektrische Uhr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Prüfschaltungsanordnung zur Überprüfung der Frequenz der von dem Sensor (Fotoempfänger 27a) empfangenen Impulse und der Funktion der Normalfrequenzteilerkette (26) sowie der Zeitbasisfrequenzteilerkette (3) vorgesehen ist, durch die die Auswertung der empfangenen impulse zur Bildung der Korrekturzahlen steuerbar ist (F i g. 4).

8. Elektrische Uhr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfschaltungsanordnung je eine an einen Ausgang (z. B. an der 10. Stufe) der Normalfrequenzteilcrkctte (3) angeschlossene monostabile Kippstufe (61) und eine an einen gleichrangigen Ausgang (!O.Stufe) der Zeitbasisfrequcnzteilerkettc (3) angeschlossene monostabile Kippstufe (62) aufweist, und daß die Ausgänge beider Kippstufen durch ein UND-Glied (63) verknüpft sind, derart, daß nur bei einer Abweichung der Normalfrequenz und der Zeitbasisfrequenz innerhalb eines durch die Kippdauer vorgegebenen Werts und bei intakten Frequenzteilern ein Signal zum Zwischenspeichern des Inhalts der η niedrigsten Stelle der Zeitbasisfrequenztcilcrkette abgegeben wird.

9. Elektrische Uhr nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine derart aufgebaute, von dem Sensor (Fotoempfänger 27a) im Start-Stop-Betrieb gesteuerte Steuerschaltungsanordnung (F i g. 2), daß eine mit den Normalfrequenzimpulsen gespeitte erste impulsintegrierende Widerstandskondensatorkombination (29) mit vorgegebenen Lade- und Entladezeitkonstanten vorgesehen ist, die bei Überschreiten eines vorgegebenen Werts ein Signal zum Sperren der Kompensationsschaltungsanordnung (Vergleicher 22) abgibt, daß eine an den Ausgang der ersten Widerstandskondensatorkombination angeschlossene zweite impulsintefefierende Widerstandskondensatorkombination (31) ein Signal zum Halten der durch den Temperaturfühler (9) mit Analog-Digitalumsetzer (10) vorgegebenen Adresse und ein Signal zum Rückstellen (Reset) der Frequenzteiler und Unterbrechen der Zeitbasisimpulsabgabe in den Zeitbasisfrequenzteiler abgibt, daß nach dem mit einer Vcrzögcrungsschaltung (monostabil Kippstufen 34) verzögerten Verschwinden des Signals zum Rückstellen (Reset) die Zeitbasisfrequenzteilerkette (3) und die Normalfrequenzteilerkctte (26) mit den Zeitbasisimpulsen bzw. Normalfrequenzimpulsen beaufschlagt werden, daß nach Vollzählen der Normalfre-

quenzteilerkette (3) und gegebenenfalls Auftreten eines von der Prüfschaltungsanordnung (an Frequenzprfifkippstufe 37) abgegebenen Signals das Steuersignal zum Obertragen des Zählerstands der π niedrigsten Stellen der Frequenzbasisteilerkette (3) und Zwischenspeichern in dem Fehlergatter mit Zwischenspeicherung (13) gebildet wird, daß anschließend die in dem Fehlergatter gebildete Korrekturzahl durch ein von dem Analog-Digitalumsetzer abgegebenes Fertigmeldesignal (Data ready) in die adressierte Speicherstelle (Temperaturadresse) übertragen wird, und daß zur Eichung bei einer anderen Temperatur durch ein von dem Sensor (Fotoempfänger 27a) empfangenes Dauersigna! das von der zweiten Widerstandskondensatorkombination (31) abgegebene Signal zum Halten der bisherigen Temperaturadresse verschwindet

10. Elektrische Uhr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsschaltungsanordnung eine Pulskorrekturschaltungsanordnung (27) aufweist, die zum Unterdrücken oder Verdoppeln von durch die Zeitbasis (1) in die Zeitbasisfrequenzteilerkette (3) eingespeisten Zeitbasisimpuisen ausgebildet ist, und ferner in einem Rückführzweig zwischen der Zeitbasisfrequenzteilerkette und der Pulskorrekturschaltungsanordnung (27) einen Vergleicher (22) aufweist, der mit einer vorzeichenbewerteten Korrekturzahl beaufschlagbar ist, die unter der von dem Temperaturfühler mit Analog-Digitalumsetzer (10) gebildeten Temperaturadresse aus dem Korrekturwertspeicher (12) ausgelesen ist (F ig. 1,12 und 13).

11. Elektrische Uhr nach einem der Ansprüche 1 —9, dadurch gekennzeichnet daß die Kompensationsschaltungsanordnung einen ersten einstellbaren Teiler (84) umfaßt, der ein Tor (90) zwischen der Zeitbasis (1) und einem Eingang der Zeitbasisfrequenzteilerkette (3a) zum Subtrahieren von Zeitbasisimpulsen steuert und ferner in der Zeitbasisimpulsteilerkette (3a) einen zweiten einstellbaren Teiler (86) zum Beeinflussen der Zählkapazität umfaßt, daß der erste und der zweite einstellbare Teiler durch eine Steuerlogik (87) steuerbar sind, die mit einem Rückführsignal von einem Überlaufausgang (Überlaufkippstufe 6) der Zeitbijsisfrequenzteilerkette zum einmaligen Laden der Steuerlogik bei jedem auftretenden Überlaufsignal mit einer vorzeichenbewerteten Korrekturzahl beaufschlagbar ist, die unter der von den? Temperaturfühler mit Analog-Digitalumsetzer (10) gebildeten Temperaturadresse rusgelesen ist (F i g. 14).