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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektronische
Uhren und insbesondere wenn auch nicht ausschließlich auf
elektronische Uhren mit einer Ladefunktion, in denen
Solarzellen oder Generatoren als Spannungsversorgungsquellen
dienen.
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Es besteht ein Bedarf für eine wiederaufladbare
elektronische Uhr mit einer Primär-Spannungsversorgungsquelle, wie
beispielsweise einer Solarzelle oder einem manuell
betätigbaren Generator und einer
Sekundär-Spannungsversorgungsquelle, wie beispielsweise eine Vielzahl von Kondensatoren mit
unterschiedlichen Kapazitäten.
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Eine konventionelle elektronische Uhr dieser Art besitzt
einen Kondensator mit einer relativ großen Kapazität, der
die elektronische Uhr im voll aufgeladenen Zustand mehrere
Tage versorgen kann, einen Kondensator mit relativ kleiner
Kapazität, der zur Erzeugung einer relativ großen Spannung
sofort aufladbar ist aber die elektronische Uhr lediglich
für mehrere Sekunden versorgen kann, sowie eine
Ladungs-Steuerschaltung, welche die
Primär-Spannungsversorgungsquelle durch Detektierung von Klemmenspannungen der beiden
Kondensatoren mit der Sekundär-Spannungsversorgungsquelle
verbindet oder deren Verbindung unterbricht.
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Die Wirkungsweise der Ladungssteuerschaltung ist die
folgende:
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(a) In einem Anfangsladezustand wird die
Primär-Spannungsversorgungsquelle von dem Kondensator mit relativ
großer Kapazität abgeschaltet und lediglich dem
Kondensator mit relativ kleiner Kapazität ein
elektrischer Strom zugeführt.
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(b) Wenn die Klemmenspannung des Kondensators mit relativ
kleiner Kapazität über eine Betriebsspannung der
elektronischen Uhr ansteigt, wird die
Primär-Spannungsversorgungsquelle mit dem Kondensator mit relativ großer
Kapazität verbunden und dieser Kondensator elektrisch
geladen. Die elektronische Uhr wird weiterhin lediglich
durch den Kondensator mit relativ kleiner Kapazität
versorgt.
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(c) Wenn die Klemmenspannung des Kondensators mit relativ
kleiner Kapazität in den Bereich der minimalen
Betriebsspannung der elektronischen Uhr fällt, so wird
die Primär-Spannungsversorgungsquelle wieder vom
Kondensator mit relativ großer Kapazität abgeschaltet und
lediglich der Kondensator mit relativ kleiner
Kapazität elektrisch geladen.
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(d) Der Kondensator mit relativ großer Kapazität wird bei
Wiederholung der Schritte (b) und (c) elektrisch
geladen. Wenn die Kleinmenspannung des Kondensators mit
relativ großer Kapazität über die Betriebsspannung der
elektronischen Uhr ansteigt werden beide Kondensatoren
parallel geschaltet und auf die gleiche Klemmenspannung
aufgeladen. Dabei wird die elektronische Uhr von beiden
Kondensatoren versorgt.
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(e> Wenn die Klemmenspannung des Kondensators mit relativ
großer Kapazität in den Bereich der maximalen
Nennspannung gelangt wird die
Primär-Spannungsversorgungsquelle kurzgeschlossen und der Aufladevorgang
abgeschlossen.
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(f) Wenn die Klemmenspannung des Kondensators mit relativ
großer Kapazität auf den Bereich der minimalen
Betriebsspannung der elektronischen Uhr abnimmt, wird
dieser Kondensator vom Kondensator mit relativ kleiner
Kapazität abgeschaltet und lediglich dieser
letztgenannte Kondensator geladen. Danach werden die Schritte
(b) und (c) wiederholt.
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Die vorstehend beschriebene konventionelle wieder aufladbare
elektronische Uhr besitzt die folgenden Nachteile.
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Zeitintervalle zur Detektierung der Klemmenspannung sind für
den Kondensator mit relativ kleiner Kapazität und den
Kondensator mit relativ großer Kapazität die gleichen. Es
besteht jedoch eine Tendenz, Kondensatoren zu verwenden, deren
Kapazität so klein wie möglich ist, um die Zeit zur
Auslösung des Betriebs der elektronischen Uhr abzukürzen.
Weiterhin ist neuerdings eine
Primär-Spannungsversorgungsquelle, wie beispielsweise ein manuell betätigter Generator
vorgeschlagen worden, welcher schnell Elektrizität erzeugen
kann. Ist in diesem Falle die Spannungsdetektierungsperiode
lang, so wird der Stromversorgungsweg nicht richtig
geschaltet, wobei der Kondensator mit relativ kleiner Kapazität
aufgrund seiner Aufladung auf eine Spannung oberhalb der
maximalen Nennspannung seine Funktion verliert oder im
schlechtesten Fall zusammenbricht.
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Weiterhin werden alle Schaltungen rückgesetzt und
insbesondere die Detektierung der Klemmenspannung des
Kondensators nicht durchgeführt, wenn ein Schrittschaltmotor der
elektronischen Uhr durch eine äußere Betätigung gestoppt
wird. Wenn die Ladungssteuerschaltung beim Aufladen der
Kondensatoren gestoppt wird, so können diese Kondensatoren
überladen werden und sich verschlechtern oder
zusammenbrechen. Wird andererseits die Ladungssteuerschaltung gestoppt,
wenn die Kondensatoren sich entladen, so kann der Betrieb
selbst nach dem Aufheben eines Rücksetzzustandes nicht neu
anlaufen.
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Weiterhin besteht keine Möglichkeit zur Warnung eines
Benutzers der elektronischen Uhr hinsichtlich der
Notwendigkeit des Ladens in den Schritten (a) und (c) . Daher passiert
es oft, daß die elektronische Uhr zu laufen aufhört, ohne
daß der Benutzer dies wahrnimmt.
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Darüber hinaus besitzt die Ladungssteuerschaltung eine
relativ große Anzahl von Schaltelementen, da mehrere
Spannungspegel für jeden Kondensator zu detektieren sind und die
gleiche Spannung nicht detektiert werden kann, weil für jede
zu detektierende Spannung unterschiedliche Spannungssteuer-
Impedanzelemente vorgesehen werden müssen.
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Eine weitere konventionelle wieder aufladbare elektronische
Uhr ist in der GB-OS 2 158 274 beschrieben. Diese Uhr
benutzt ebenfalls eine Spannungsdetektierung der im
Kondensator gespeicherten Ladung, welcher als
Spannungsversorgungsquelle dient. Sie ist ebenfalls mit den oben erläuterten
Problemen, insbesondere mit der ausreichend schnellen
Detektierung der Spannung behaftet.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine elektronische Uhr mit
einem Oszillator zur Erzeugung eines Zeitbasissignals, einem
Frequenzteiler zur Teilung der Frequenz des
Zeitbasissignals, einer Impulssyntheseschaltung zur Erzeugung einer
Vielzahl von SteuersignaIen in Abhängigkeit von einen Signal
vom Frequenzteiler, einer
Schrittschaltmotor-Treiberschaltung
zur Erzeugung und Steuerung von Treiberimpulsen für
einen Schrittschaltmotor in Abhängigkeit von den
Steuersignalen von der Impulssyntheseschaltung, einer
Spannungsversorgungsanordnung zur Erzeugung, Speicherung und Abgabe von
elektrischer Energie mit einer Primärspannungsquelle zur
Erzeugung elektrischer Energie und einer
Sekundärspannungsquelle zur Speicherung der elektrischen Energie, die einen
ersten Kondensator mit relativ großer Kapazität und einen
zweiten Kondensator mit relativ kleiner Kapazität umfaßt,
einem Spannungsdetektor zur Detektierung einer Vielzahl von
Spannungspegeln der Spannungsversorgungsanordnung und mit
einer Ladungssteueranordnung zur Steuerung der Speicherung
und Abgabe elektrischer Energie in und von der
Spannungsversorgungsanordnung in Abhängigkeit vom Ergebnis der
Detektierung durch den Spannungsdetektor, die dadurch
gekennzeichnet ist, daß der Spannungsdetektor eine Abtast-Signal-
Auswahlschaltung zur Erzeugung von Abtastsignalen mit
unterschiedlichen Perioden in Abhängigkeit vom Ergebnis der
Spannungsdetektierung sowie eine Vielzahl von
Spannungsdetektoren zur Detektierung einer Vielzahl von
Spannungspegeln des ersten Kondensators und des zweiten Kondensators
umfaßt.
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Die Abtast-Signalauswahlschaltung kann zur Erzeugung eines
ersten Abtastsignals mit einer relativ kurzen Periode bei
Spannungsversorgung der elektronischen Uhr durch den
zweiten Kondensator sowie zur Erzeugung eines zweiten
Abtastsignals mit einer relativ langen Periode bei
Spannungsversorgung der elektronischen Uhr durch den ersten Kondensator
dienen.
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Vorzugsweise umfassen die Spannungsdetektoren jeweils eine
Vielzahl von Schaltelementen zur Auswahl der zu
detektierenden Spannung sowie einen Spannungskomparator zum Vergleich
der ausgewählten Spannung mit einer Referenzspannung.
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In einer bevorzugten Ausführungsform dient die
Schrittschaltmotor-Treiberschaltung zur Erzeugung von
Treiberimpulsen zwecks Realisierung unterschiedlicher Gangarten eines
Zeitanzeigeelementes in Abhängigkeit vom Ergebnis der
Spannungsdetektierung. Daher kann die
Schrittschaltmotor-Treiberschaltung zur Erzeugung eines ersten Treiberimpulses für
Normalgangart des Zeitanzeigeelementes bei
Spannungsversorgung der elektronischen Uhr durch den ersten Kondensator
sowie zur Erzeugung eines zweiten Treiberimpulses für sich von
der Normalgangart unterscheidende nicht normale Gangart des
Zeitanzeigeelementes bei Spannungsversorgung der
elektronischen Uhr durch den zweiten Kondensator dienen.
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Vorzugsweise ist die elektronische Uhr mit einer ersten
Rücksetzschaltung zur Rücksetzung der Schrittschaltmotor-
Treiberschaltung, nicht jedoch des Oszillators und des
Frequenzteilers in Abhängigkeit von einer externen Betätigung
und mit einer zweiten Rücksetzschaltung zur Rücksetzung
wenigstens des Frequenzteilers für eine kurze Zeit nach dem
Abfallen eines Rücksetzzustandes der ersten
Rücksetzschaltung versehen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
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Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen
elektronischen Uhr;
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Fig. 2 ein Schaltbild, aus dem die Zustände einer
Ladungssteueranordnung der elektronischen Uhr nach Fig. 1
ersichtlich sind;
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Fig. 3 ein Schaltbild eines Spannungsdetektors der
elektronischen Uhr nach Fig. 1;
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Fig. 4 ein einfaches Schaltbild einer
Abtast-Signalauswahlschaltung der elektronischen Uhr nach Fig. 1;
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Fig. 5 ein Schaltbild einer ersten Rücksetzschaltung sowie
einer zweiten Rücksetzschaltung der elektronischen
Uhr nach Fig. 1;
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Fig. 6 ein der Fig. 5 zugeordnetes Zeittaktdiagramm;
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Fig. 7 ein Schaltbild eines Spannungsdetektors nach Fig.
3;
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Fig. 8 ein der Fig. 7 zugeordnetes Zeittaktdiagramm; und
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Fig. 9 ein Diagramm des Zusammenhangs zwischen einer
Spannung VC1 und der Bewegung von Zeitzeigern in
der erfindungsgemäßen elektronischen Uhr.
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Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
elektronischen Uhr. Diese elektronische Uhr besitzt einen
Oszillator 1, welcher beispielsweise auf einer Frequenz von
32768 Hz schwingt, einen die Frequenz des Ausgangssignals
des Oszillators 1 teilenden Frequenzteiler 2, eine
Impulssyntheseschaltung 3, welche geeignete Signale vom
Frequenzteiler 2 aufnimmt, sowie einen Spannungsdetektor 4, welcher
ein Abtastsignal von der Impulssyntheseschaltung 3 aufnimmt
und die Spannung einer Vielzahl von in einer
Spannungsversorgungsanordnung 9 enthaltenen Kondensatoren detektiert.
Ein Ausgang des Spannungsdetektors 4 ist mit einer
Ladungssteueranordnung 6 und einer
Schrittschaltmotor-Treiberschaltung 5 verbunden. Die Ladungssteueranordnung 6 nimmt das
Ausgangssignal des Spannungsdetektors auf und steuert die
Schaltoperation von Ladungs/Entladungszuständen der
Kondensatoren. Die Schrittschaltmotor-Treiberschaltung 5 nimmt ein
Ausgangssignal vom Spannungsdetektor 4 sowie ein
Ausgangssignal von der Impulssyntheseschaltung 3 auf und sendet ein
Treibersignal zu einem Schrittschaltmotor 10. Dieser
Schrittschaltmotor 10 treibt ein Anzeigeelement 11, wie
beispielsweise einen Stunden-, Minuten- und Sekundenzeiger an.
Eine erste Rücksetzschaltung 8 stoppt die Erzeugung des
Treibersignals bei einem durch eine externe Betätigung
festgelegten Rücksetzzustand, während eine zweite
Rücksetzschaltung 7 den Frequenzteiler 2 für eine kurze Zeitperiode nach
Abfallen des Rücksetzzustandes rücksetzt.
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Fig. 2 zeigt ein Diagramm der Zustände der
Ladungssteueranordnung 6, wobei ein Symbol GEN einen Generator, wie
beispielsweise eine Solarzelle oder einen manuell betätigten
Generator C1, einen elektrischen Doppelschichtkondensator
mit relativ großer Kapazität von beispielsweise 0,33 F und
C2 einen Tantalkondensator nit einer relativ kleinen
Kapazität von beispielsweise 6,8 uF bezeichnet. Symbole D2 und D3
bezeichnen Rückwärtsstrom-Sperrdioden und ein Symbol D1
bezeichnet eine Diode, welche im Generator enthalten ist.
Symbole S1, S2 und S3 bezeichnen Schalter zur Änderung einer
Schleife für elektrische Aufladungs/Entladungszustände. Ein
Symbol VC1 bezeichnet eine Spannung am Kondensator C1, VC2
eine Spannung am Kondensator C2, während VDD und VSS
Spannungen bezeichnen, mit denen die
Spannungsversorgungsanordnung 9 eine die Schaltungen nach Fig. 1 enthaltene
Logikschaltung 20 versorgt.
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Symbole VSD und VSB bezeichnen die Anodenspannung bzw. die
Kathodenspannung der Diode D2. VOP1 ist als Spannung
definiert, bei der die Logikschaltung arbeitet, während VSTP als
minimale Betriebsspannung der Logikschaltung 20 definiert.
VOP2 ist folgendermaßen definiert:
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VSTP < VOP2 < VOP1
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VFUL bezeichnet eine maximale Nennspannung der
Kondensatoren.
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In Fig. 2 zeigt ein Zustand A den Zustand unter der
Bedingung VC1 < VOP2 und VC2 < VOP2. In diesem Fall sind die
Schalter S1, S2 und S3 voll geöffnet, so daß der durch den
Generator GEN erzeugte elektrische Strom der Logikschaltung
20 über eine Schleife "a" zugeführt wird. Der Kondensator C2
wird daher sofort elektrisch geladen. Im Zustand A wird die
Spannung VC2 detektiert. Ist VO2 > VOP1, so ändert sich der
Zustand (A) in einen Zustand B. In diesem Zustand (B) sind
die Schalter S1 und S3 geöffnet, während der Schalter S2
geschlossen ist. Der Generator GEN und der Kondensator C1
werden unabhängig miteinander verbunden, wobei der
elektrische Strom vom Generator GEN den Kondensator C1 über
einen Weg "b" lädt. Während dieser Periode wird der
Logikschaltung 20 eine Spannung VC2 zugeführt, wobei vom
Kondensator C2 über den Weg "b" ein Entladestrom fließt. Im
Zustand (B) wird die Spannung VC2 detektiert. Ist VC2 < VOP2,
so erfolgt eine Rückkehr vom Zustand (B) zum Zustand (A).
Die Spannung VC1 wird auch in Zustand (B) detektiert. Ist
VC1 < VOP1, so ändert sich dieser Zustand in einen Zustand
(C). Wie im folgenden genauer erläutert wird, werden die
Zeitzeiger in den Zuständen (A) und (B) in einer sich von
der Normalbewegung unterscheidenden Weise bewegt.
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Im Zustand (C) nach Fig. 2 sind die Schalter S1 und S2
geschlossen und der Schalter S3 geöffnet. Dies ist ein normal
ausgenutzter Zustand, in dem die Kondensatoren C1 und C2 zur
Versorgung der Logikschaltung 20 mit dem Generator GEN
parallelgeschaltet sind. Ist VC1 < VSTP, so erfolgt eine
Rückkehr von diesem Zustand zum Zustand (A). Ist VC1 > VFUL,
so erfolgt eine Änderung dieses Zustandes in einen Zustand
(D). In diesem Zustand (D) sind die Schalter S1, S2 und S3
geschlossen. Bei geschlossenem Schalter S3 wird dem
Kondensator C1 zur Vermeidung einer Überladung keine
Spannung zugeführt, welche größer als VFUL ist. In diesem Fall
wird die Spannung des Kondensators C1 der Logikschaltung 20
zugeführt. Wird die Spannung VC1 des Kondensators C1 < VFUL,
so wird dieser Zustand in den Zustand (C) zurückgeführt. In
den Zuständen (C) und (D) werden die Zeitzeiger in jeder
Sekunde normal bewegt.
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Fig. 3 zeigt den Spannungsdetektor 4 und die
Spannungssteueranordnung 6, welche die Änderung der
Aufladungs/Entladungszustände nach Fig. 2 ermöglichen.
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Der Spannungsdetektor 4 besteht aus einer
Spannungsdetektorschaltung 25 und einer Steuerschaltung. Die
Spannungssteueranordnung 6 besteht aus MOS-Transistorschaltern S1, S2 und
S3.
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Im folgenden werden eine Spannungsdetektoroperation und eine
Schaltoperation beschrieben.
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An einem Spannungsdetektorausgang 27 werden VSTP und VC1
detektiert. Ist VC1 < VSTP, so nimmt der
Spannungsdetektorausgang 27 einen "L"-Pegel und der Ausgang eines Inverters
32 einen "H" -Pegel an, wobei in Abhängigkeit des
Ausgangssignals von Invertern 37, 38 und Invertern 41, 42 ein durch
NOR-Gatter 33 und 34 gebildete Zwischenspeicherschaltung
rückgesetzt und die Schalter S1 und 52 geöffnet werden. Dies
bedeutet, daß der Zustand (C) nach Fig. 2 in den Zustand (A)
geändert wird.
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An einem Spannungsdetektorausgang 28 werden VOP2 und VC2
detektiert. Ist VC2 < VOP2, so nimmt der
Spannungsdetektorausgang 27 einen "L"-Pegel an, wodurch in Abhängigkeit vom
Ausgangssignal des Inverters 42 eine durch NOR-Gatter 39 und
40 gebildete Zwischenspeicherschaltung rückgesetzt und der
Schalter S2 geöffnet wird. Dies bedeutet, daß der Zustand
(B) nach Fig. 2 in den Zustand (A) geändert wird. Im Zustand
(C) erzeugt jedoch das NOR-Gatter 33 ein Ausgangssignal mit
"H"-Pegel, so daß der Schalter S2 nicht geöffnet wird.
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An einem Spannungsdetektorausgang 29 werden VOPI und VC2
detektiert. Ist VC2 > VOP1, so nimmt der
Spannungsdetektorausgang 29 den "H-Pegel an, wodurch die durch NOR-Gatter 39
und 40 gebildete Zwischenspeicherschaltung gesetzt und der
Schalter S2 geschlossen wird. Dies bedeutet, daß der Zustand
(A) nach Fig. 2 in den Zustand (B) geändert wird.
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An einem Spannungsdetektorausgang 30 werden VOP1 und VCI
detektiert. Ist VC1 > VOP1, so nimmt der
Spannungsdetektorausgang 30 den "H" -Pegel an, wodurch die durch NOR-Gatter 33
und 34 gebildete Zwischenspeicherschaltung gesetzt und der
Schalter S1 geschlossen wird. Dies bedeutet, daß der Zustand
(B) nach Fig. 2 in den Zustand (C) geändert wird.
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An einem Spannungsdetektorausgang 31 werden VFUL und VC1
detektiert. Ist VC1 > VFUL, so nimmt der
Spannungsdetektorausgang 31 den "H"-Pegel und der Ausgang eines Inverters 43 den
"L"-Pegel an, wodurch der Schalter S3 geschlossen wird. Ist
andererseits VC1 < VFUL, so wird der Schalter S3 geöffnet.
Dies bedeutet, daß der Zustand (C) nach Fig. 2 in den
Zustand (D) geändert wird oder umgekehrt.
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Die Spannungsdetektorschaltung 25 umfaßt fünf
Spannungsdetektoren. Abtastsignale SP1, SP2, SP3, SP4 und SP5 für diese
Spannungsdetektoren werden durch die Impulssyntheseschaltung
3 geliefert, während ein Steuersignal SF eine Frequenz der
Ab-tastsignale SP2 und SP3 auswählt, welche zur Detektierung
der Spannung VC2 des Kondensators C2 ausgenutzt werden.
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Fig. 4 zeigt ein einfaches Schaltbild eines Beispiels einer
Abtast-Signalauswahlschaltung 12, welche durch zwei UND-
Gatter 15, 16, welche das Steuersignal SF und Signale mit
1 Hz und 1 kHz vom Frequenzteiler 2 aufnehmen, und ein ODER-
Gatter 17 gebildet wird, das die Ausgangssignale der UND-
Gatter 15, 16 aufnimmt und das Abtastsignal SP2 oder SP3
erzeugt.
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Im folgenden wird die Wirkungsweise der
Abtast-Signalauswahlschaltung beschrieben. Zunächst nimmt das Steuersignal
SF bei Auslösung einer elektrischen Aufladung solange den
"L"-Pegel an, wie der Zustand VC2 < VOP1 aufrechterhalten
wird.
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In Fig. 4 wird daher das Gatter 16 durchgeschaltet und das
Gatter 15 gesperrt, so daß das durch die
Abtast-Signalauswahlschaltung 12 erzeugte Abtastsignal SP2 oder SP3 so
beschaffen ist, daß das Signal mit 1 kHz ausgewählt und die
Spannung mit einer relativ schnellen Periode detektiert
wird. Ist VC2 < VOP1 und VC1 > VOP1, so nimmt das
Steuersignal SF den "H"-Pegel an. Daher wird das Gatter 15
durchgeschaltet und das Gatter 16 gesperrt, wobei das durch die
Abtast-Signalauswahlschaltung 12 erzeugte Abtastsignal SP2
oder SP3 so beschaffen ist, daß das Signal mit 1 Hz
ausgewählt und die Spannung mit einer relativ langsamen Periode
detektiert wird. In den Zuständen (A) und (B) (Fig. 2) in
denen der Aufladungs/Entladungsvorgang für den Kondensator
C2 erfolgt, d.h. im Zustand mit VC1 < VOP1, ist nämlich das
Zeitintervall für die Detektierung der Spannung verkürzt, um
die Spannung in einem relativ kurzen Zeitintervall zu
detektieren. In den Zuständen (C) und (D), in denen der
Aufladungs/Entladungsvorgang für den Kondensator C1 erfolgt d.h.
im Zustand VC1 > VOP1, wird das gleiche Intervall zur
Detektierung der Spannung vergrößert, so daß die Spannung nicht
in einem unnötig kurzen Zeitintervall detektiert wird.
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Fig. 5 zeigt konkret die erste Rücksetzschaltung 8 und die
zweite Rücksetzschaltung 7, wobei Fig. 6 ein deren Funktion
erläuterndes Zeittaktdiagramm zeigt.
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Wird die erste Rücksetzschaltung 8 in Abhängigkeit von einer
externen Betätigung rückgesetzt, so nimmt ein
Rücksetzanschluß 49 den "H"-Pegel an und es werden Daten über eine
Prellverhinderungsschaltung gelesen, welche durch Flip-Flop
53, 54, 55, 56 und 57 gebildet wird. Gemäß Fig. 6 ist zum
Lesen der Daten eine minimale Zeit von 7,32 ms und eine
maximale Zeit von 11,23 ms erforderlich. Erzeugt das Flip-
Flop 55 ein Ausgangssignal mit dem Pegel "H", so wird die
Schrittschaltmotor-Treiberschaltung 5 rückgesetzt, um die
Erzeugung des Treibersignals zu stoppen. Da die erste
Rücksetzschaltung den Frequenzteiler 2 nicht rücksetzt,
arbeitet der Spannungsdetektor 4 in seinem Normalbetrieb.
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Die zweite Rücksetzschaltung 7 erzeugt nach dem Aufheben des
Rücksetzzustandes einen monostabilen Impuls mit einer Breite
von 0,49 ms. Gemäß dem Zeittaktdiagramm nach Fig. 6 wird der
monostabile Impuls durch ein NOR-Gatter 58 nach Ablauf einer
Zeit von höchstens 0,98 ms vom Abfallen des
Rücksetzzustandes an erzeugt. Mittels dieses monostabilen Impulses wird
eine Frequenzteilerstufe des Frequenzteilers 2 nach 512 Hz
rückgesetzt, wobei das Treibersignal nach Ablauf von etwa
1 s erzeugt wird.
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Bei Erzeugung des Treibersignals erhält ein NAND-Gatter 50
ein Eingangssignal RIS von der
Schrittschaltmotor-Treiberschaltung 5, wobei es sich um ein Sperrsignal für die
Rücksetzoperation handelt.
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Fig. 7 zeigt einen Spannungsdetektor zur Detektierung von
VC2 > VOP1 und VC1 > VOP1 in der Spannungsdetektorschaltung
25 nach Fig. 3. Generell bestehen die Spannungsdetektoren
jeweils aus Impedanzelementen, welche die Spannung VC1 oder
VC2 gemäß dem jeweiligen Detektorspannungspegel teilen,
sowie einem Spannungskomparator, welcher die geteilte
Spannung VDIV mit einer durch eine Spannungsreferenz 61
erzeugten Referenzspannung VREF vergleicht. Gemäß Fig. 7 wird
die Spannung VOP1 mit den Spannungen VC1 und VC2
verglichen, so daß Impedanzelemente Z1, Z2 und ein
Spannungskomparator 60 für beide Spannungen VC1 und VC2 verwendet
werden.
Weiterhin sind Schaltelemente TR1 und TR2, welche die
zu detektierende Spannung VC1 oder VC2 auswählen, sowie UND-
Gatter 62, 63 vorgesehen, welche das Ausgangssignal des
Spannungskomparators 60 auswählen. Im folgenden wird die
Wirkungsweise des Spannungskomparators nach Fig. 7
beschrieben. Das durch die Impulssyntheseschaltung 3 erzeugte
Abtastsignal SP3 oder SP4 schaltet das Schaltelement TR1 oder
TR2 ein, wobei die zu detektierende Klemmenspannung VC1 oder
VC2 durch die Impedanzelemente Z1 und Z2 geteilt wird. Die
resultierende geteilte Spannung VDIV wird durch den
Spannungskomparator 60 mit der Referenzspannung VREF verglichen
und das Vergleichsergebnis als Ausgangssignal erzeugt wird.
Bei Aufnahme des Aufnahinesignals erzeugt das UND-Gatter 62
oder 63 das Spannungsdetektorausgangssignal 29 oder 30 in
Abhängigkeit vom Abtastsignal SP3 oder SP4.
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Im folgenden wird die Wirkungsweise anhand des Zeitdiagramms
nach Fig. 8 weiter erläutert. Die Abtastsignale SP3 und SP4
werden nach Bedarf unter Aufrechterhaltung einer
vorgegebenen Periode erzeugt. Beispielsweise werden diese Signale
gemäß Fig. 8 erzeugt. Nimmt das Abtastsignal SP4 den "H"-Pegel
an, so wird das Schaltelement TR1 durchgeschaltet und die zu
detektierende Spannung VC1 durch die Impedanzelemente Z1 und
Z2 geteilt. Unter Vernachlässigung des Spannungsabfalls am
Schaltelement TR1 ist die geteilte Spannung VDIV durch
folgende Beziehung gegeben:
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VDIV(SP4) = VC1 x Z1/(Z1 + Z2)
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Nimmt das Abtastsignal SP3 den "H"-Pegel an, so ist die
geteilte Spannung VDIV entsprechend durch folgende
Beziehung gegeben:
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VDIV(SP3) = VC2 x Z1/(Z1 + Z2)
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Der Komparator 60 vergleicht die Referenzspannung VREF mit
dem geteilten Ausgangssignal VDIV und erzeugt das Ergebnis
als Ausgangssignal. Der Zustand, in den das Ausgangssignal
den "H"-Pegel annimmt, ist daher durch folgende Beziehungen
gegeben:
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VC1 > VREF x (Z1 + Z2)/Z1
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VC2 > VREF x (Z1 + Z2)/Z1
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Ändern sich die zu detektierenden Klemmenspannungen VC1 und
VC2 gemäß Fig. 8, so verläuft daher das Ausgangssignal in
Abschnitten T1, T2 und T3 folgendermaßen:
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T1 - das Ausgangssignal nimmt mit den Abtastsignalen SP3
oder SP4 den "H" -Pegel nicht an.
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T2 - Das Ausgangssignal nimmt mit dem Abtastsignal SP4
den "H" -Pegel nicht aber diesen Pegel mit dem
Abtastsignal SP3 an.
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T3 - Das Ausgangsignal nimmt mit dem Abtastsignal SP3
und SP4 den "H" -Pegel an.
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Fig. 9 zeigt den Zusammenhang zwischen der Spannung VC1 und
der Bewegung der Zeitzeiger, wobei der Aufladevorgang vom
Wert 0 der Spannung VC1 des Kondensators C1 bis zum Wert
VFUL fortgesetzt wird, wonach die Aufladung gestoppt wird.
Der Zustand (A) oder (B) gemäß Fig. 2 wird von 0 V bis VOP1
gebildet; während dieser Periode wird der
Schrittschaltmotor durch die Spannung VC2 angesteuert. Der Sekundenzeiger
wird alle zwei Sekunden bewegt, um darauf hinzuweisen, daß
die elektronische Uhr nicht mehr arbeitet, wenn der
Ladevorgang nicht bald durchgeführt wird. Wird der Ladevorgang
fortgesetzt, so wird der Zustand (C) gebildet, in dem der
Schrittschaltmotor durch die Spannung VC1 betrieben wird und
der Sekundenzeiger sich jede Sekunde normal bewegt. Erreicht
die Spannung VC1 VFUL, so wird der Zustand (D) gebildet und
die Spannung VC1 geklemmt. Wird der Ladevorgang in diesem
Augenblick nicht gestoppt, so nimmt die Spannung VC1
aufgrund der elektrischen Entladung ab und der Sekundenzeiger
wird jede Sekunde normal bewegt, bis die Spannung VC1 auf
VOP2 fällt. Wird die Spannung VC1 kleiner als VOP2, so wird
der Sekundenzeiger wiederum alle zwei Sekunden bewegt, um
darauf hinzuweisen, daß die Spannung VC1 klein ist. Fällt
die Spannung VC1 unter VSTP, so wird der Zustand (A) wieder
eingenommen. Wird der Ladevorgang dann immer noch nicht
durchgeführt, so hört die elektronische Uhr auf zu arbeiten.
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An Stelle einer Ausführungsform, bei der der Sekundenzeiger
in einem Bereich der Spannung VC1 von 0 V bis VOP1 alle zwei
Sekunden bewegt wird, ist es auch möglich, den
Sekundenzeiger stattdessen alle drei Sekunden zu bewegen, um von dessen
Bewegung zu unterscheiden, wenn die Spannung VC1 kleiner als
VOP 2 ist.
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In einer elektronischen Uhr mit lediglich einem
Minutenzeiger und einem Stundenzeiger kann in einfacher Weise einer
dieser Zeiger in der Weise bewegt werden, daß der
Schrittschaltmotor jede Sekunde vor und zurück gedreht wird.
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In der oben beschriebenen elektronischen Uhr gemäß der
Erfindung ist die Ladungssteueranordnung mit einer
Spannungsabtastsignal-Auswahlschaltung versehen, wobei die Periode
für die Detektierung der Spannung auf den Kondensatoren in
Abhängigkeit von der Klemmenspannung des Kondensators so
geändert wird, daß dem Kondensator mit relativ kleiner
Kapazität keine Spannung aufgeprägt wird, welche größer als die
maximale Nennspannung ist, so daß er seine Funktion nicht
verliert oder zusammenbricht.
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Weiterhin erlauben die erste Rücksetzschaltung die zweite
Rücksetzschaltung die Fortsetzung des
Aufladungs/Entladungsvorgangs
unabhängig vom Rücksetzzustand oder
Nichtrücksetzzustand und ohne die Notwendigkeit von zusätzlichen
Elementen.
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Während die elektronische Uhr nur durch den Kondensator mit
der kleinen Kapazität mit Spannung versorgt wird, werden die
Zeitzeiger in einer von ihrer Normalbewegung
unterschiedlichen Art bewegt wodurch angezeigt wird, daß der Kondensator
elektrisch geladen wird. Dies unterstützt die Lösung des
Problems des Stehenbleibens der elektronischen Uhr, wenn der
Benutzer nicht wahrnimmt, daß der Kondensator geladen werden
muß. Die elektronische Uhr ist daher zuverlässig verwendbar.
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Darüber hinaus enthält der Spannungsdetektor lediglich eine
geringere Anzahl von Elementen im Vergleich zu
Spannungsdetektoren konventioneller elektronischer Uhren. Dadurch kann
die Anzahl von Teilen einer elektronischen Uhr verringert
oder die Größe der Teile reduziert und damit die Größe der
elektronischen Uhr als Ganzes bei geringeren
Herstellungskosten reduziert werden.