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Allgemeiner
Stand der Technik
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltung
zur Antriebssteuerung einer elektronischen Uhr mit einem Generator,
einer Ladevorrichtung oder einer aufladbaren Batterie.
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Stand der
Technik
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Es
gibt elektronische Uhren mit Generatoren und Uhrschaltungen, die
mit Strom von den Generatoren angetrieben werden. Es gibt weitere
Typen elektronischer Uhren, die Uhrschaltungen und aufladbare Stromquellen
aufweisen, wie zum Beispiel eine aufladbare Batterie oder einen
Kondensator, die darin eingebaut sind oder als eine herausnehmbare Einheit
zum Speichern von Elektrizität
eingesetzt sind, die in der aufladbaren Stromquelle elektrischen Strom
speichern, der von internen oder externen Generatoren erzeugt wird,
und die durch diesen Strom arbeiten. Es gibt verschiedene Arten
von Generatoren für
elektronische Uhren, wie zum Beispiel einen Drehgenerator, der durch
kinetische Energie angetrieben wird, die durch ein oszillierendes
Gewicht und dergleichen aufgenommen wird, und Solarzellen und dergleichen,
die Lichtenergie aufnehmen. Einige aufladbare Batterien für elektronische
Uhren empfangen elektrische Energie, die durch externe Generatoren erzeugt
wird, mit einer elektrischen Direktverbindung oder Induktion durch
elektromagnetische Wellen.
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Es
gibt eine Reihe von Anforderungen an die erwähnte elektronische Uhr, die
eine Generatorfunktion oder eine Elektrizitätsspeicherfunktion hat. Eine besteht
darin, es zu ermöglichen,
eine Stabilität
des anfänglichen
Zeitanzeige betriebes aufrecht zu erhalten, wenn die Uhr lange Zeit
nicht berührt
wurde. Eine andere besteht darin, den regulären Schaltkreisbetrieb wieder
aufzunehmen, wenn der gespeicherte elektrische Strom abnimmt und
der Schaltkreisbetrieb aufhört
und dann die gespeicherte Elektrizität zurückkehrt. Eine weitere besteht
darin, den Benutzer über
die genaue Menge der verbleibenden gespeicherten Elektrizität zu informieren.
Zum Stand der Technik gehörende
Versuche, diesen Anforderungen gerecht zu werden, sind in der internationalen Publikation
WO98/06013, auch als
EP 0855633 veröffentlicht,
mit dem Titel "Electrical
timepiece", in der japanischen
Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 11-64546 mit dem Titel "An electronic apparatus with
generating apparatus and resetting method of an electronic apparatus
with generating apparatus" und in
der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 11-64548
mit dem Titel "An
electronic apparatus with generating apparatus, a controlling method
over a power source state of an electronic apparatus with generating
apparatus, and a storage media storing a program which controls
a power source state of an electronic apparatus with generating
apparatus". Als
nächstes
werden die groben Fakten und technischen Beschränkungen dieses Standes der
Technik, der in der oben genannten Publikation beschrieben ist,
besprochen.
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Die
internationale Publikation WO98/06013 stellt die folgenden beiden
Techniken vor. Die erste ist eine Technik, bei der, wenn die gespeicherte
Elektrizität
unter eine vorgeschriebene Bezugsspannung absinkt, eine Zeitanzeige
gestoppt wird, und wenn eine Bedingung zur Wiederaufnahme des Betriebes erfüllt ist,
der Zeitmessungsbetrieb wieder aufgenommen wird und wenigstens für einen
vorgeschriebenen Zeitraum fortgesetzt wird. Die zweite ist eine Technik,
bei der, wenn die gespeicherte Elektrizität unter eine vorgeschriebene
Bezugsspannung absinkt, eine Zeitanzeige gestoppt wird, und wenn
ein Stromerzeugungsdetektierungsmittel detektiert, dass elektrische
Energie oberhalb eines vorgegebenen Pegels erzeugt wird, so wird
der Zeitmessungsbetrieb wieder aufgenommen und wenigstens für einen vorgeschriebenen
Zeitraum fortgesetzt. Wenn bei der ersten Technik eine Detektion
einer Zeiteinstellung durch den Benutzer erfolgt, so ist die Bedingung
zur Wiederaufnahme des Betriebes erfüllt. Darum kann der Zeitmessungsbetrieb
wieder aufgenommen werden, selbst wenn kein Laden des Speichermittels
erfolgt. Unter dieser Bedingung kann – ohne Laden des Speichermittels – der Zeitmessungsbetrieb
immer aufs Neue wieder aufgenommen und angehalten werden, und die
gespeicherte Elektrizität
wird aufgebraucht. Darum ist es leicht möglich, dass die gespeicherte
Elektrizität
von der vorgeschriebenen Bedingung zum Fortführen der Zeitmessung abweicht,
und es wird unmöglich,
eine bekannt gegebene Zeit zur Zeitmessung zu garantieren.
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Gleichzeitig
wird bei der ersten Technik – wenn
die Erfüllung
der Bedingung für
die Wiederaufnahme des Betriebes detektiert wird – der Zeitmessungsbetrieb
wieder aufgenommen, und die oben erwähnte Bezugsspannung wird um
eine Stufe verringert, wodurch der wieder aufgenommene Zeitmessungsbetrieb
fortgesetzt wird, bis die gespeicherte Elektrizität auf einen
Wert unterhalb der veränderten Bezugsspannung
absinkt. In diesem Fall nimmt die gespeicherte Elektrizität, die für die Wiederaufnahme des
Zeitmessungsbetriebes nach dem Anhalten benötigt wird, Schritt für Schritt
ab. Darum wird bei wiederholter Ausführung dieses Vorgangs der Zeitmessungsbetrieb
so lange fortgeführt,
bis die gespeicherte Elektrizität
schließlich
erschöpft
ist. Des Weiteren besteht die Möglichkeit,
dass nach dem Anhalten der Uhransteuerschaltung ein Leckstrom in
der Uhransteuerschaltung die gespeicherte Elektrizität in kurzer
Zeit auf nahezu null aufbraucht. Wenn die Uhr wieder verwendet wird,
so braucht die gespeicherte Elektrizität eine lange Ladezeit, um ein
Antriebsstartpotenzial für
die Uhr zu erreichen, wodurch das Wiederanlaufverhalten verschlechtert
wird, was ein Problem bei dieser Technik darstellt.
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Wenn
andererseits bei der zweiten Technik das Stromerzeugungsdetektierungsmittel
detektiert, dass elektrische Energie in einer Menge oberhalb eines
vorgegebenen Schwellenpegels erzeugt wird, so wird der Zeitmessungsbetrieb
wieder aufgenommen. Darum besteht im Fall einer bestimmten Beziehung zwischen
gespeicherter Elektrizität
und dem Schwellenpegel die Möglichkeit,
dass auch eine Erzeugung, die zu keinem Ladevorgang führt, die
Uhr wieder in Gang setzt. In diesem Fall werden das Wiederingangsetzen
und Stoppen der Uhr alternativ ohne Laden wiederholt. Das führt zu einem
Aufbrauchen der gespeicherten Elektrizität. Infolge dessen wird die vorgeschriebene
Bedingung zum Fortsetzen des Betriebes der Uhr schneller verpasst,
weshalb die Möglichkeit
besteht, dass ein bekannt gegebener Uhrbetriebszeitraum nicht garantiert
wird.
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Die
japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 11-64546 stellt eine
Technik vor, bei der – nachdem
eine Batteriespannung unter eine Antriebsspannung für die Uhr
abgesunken ist und der Betrieb von Schaltkreisen der Uhr gestoppt
wurde und dann das Laden durch die Solarzelle wieder aufgenommen
wird und die Batteriespannung auf einen Wert zurückkehrt, der größer ist
als die Antriebsspannung für
die Uhr – ein
Rücksetzungssignal
ausgegeben wird, um den Betrieb der Schaltkreise wieder auf Normalbetrieb
zurückzuführen. Bei
dieser Technik wird jedoch der Schaltkreisbetrieb fortgeführt, bis
die Batteriespannung unter die Antriebsspannung für die Uhr
absinkt. Es besteht die Möglichkeit,
dass – nachdem
die Batteriespannung unter die Antriebsspannung für die Uhr
absinkt und die Schaltkreise gestoppt werden und die Uhr unberührt bleibt – ein Leckstrom
in den Schaltkreisen die gespeicherte Elektrizität in kurzer Zeit auf nahezu
null aufbraucht. Wenn dann die Uhr wieder benutzt wird, so braucht die
gespeicherte Elektrizität
eine lange Ladezeit, um ein Antriebsstartpotenzial für die Uhr
zu erreichen, wodurch das Wiederanlaufverhalten verschlechtert wird,
was ein Problem bei dieser Technik darstellt.
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Wenn
des Weiteren die Batteriespannung größer wird als die Antriebsspannung
der Uhr, so wird einen Rücksetzungssignal
ausgegeben, und die Schaltkreise nehmen den Betrieb wieder auf.
Darum kann – ohne
Erzeugung durch eine Solarzelle und dergleichen – eine Selbsterholungseigenschaft
von Batterien möglicherweise
dazu führen,
dass die Uhr oder der Schaltkreis den Betrieb wieder aufnehmen. Weil
die gespeicherte Elektrizität
in der Batterie gering ist, dauert in diesem Fall der Betrieb nicht
lange fort. Die Wiederholung dieses Vorgangs braucht die gespeicherte
Elektrizität
in der Batterie in kurzer Zeit auf nahezu null auf. Wenn also die
Uhr wieder benutzt wird, so braucht die gespeicherte Elektrizität eine lange
Ladezeit, um ein Antriebsstartpotenzial für die Uhr zu erreichen, wodurch
das Wiederanlaufverhalten verschlechtert wird, was ein Problem bei
dieser Technik darstellt.
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Die
japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 11-64546 stellt eine
Technik vor, bei der ein Benutzer über den Entladezustand der
Batterie informiert wird, was zur Folge hat, dass versucht wird,
ein plötzliches
Stehenbleiben der Uhr ohne Bekanntgabe zu verhindern. Um diesen
Zweck zu erreichen, wird ein Batterie-Reststand angezeigt, wenn die
Batteriespannung sinkt und das Spannungsdetektierungsergebnis unter
einem ersten Spannungswert liegt; wird der Betrieb eines Summers
oder eines Elektrolumineszenzelements zum Beleuchten des Anzeigefeldes
verhindert, wenn das Spannungsdetektierungsergebnis unter einen
zweiten Spannungswert abfällt;
und wird der Zeitanzeigebetrieb verhindert, wenn das Spannungsdetektierungsergebnis
unter einen dritten Spannungswert abfällt. Diese Technik gibt anhand
der Spannungsdetektierungsergebnisse den Entladezustand der Batterie
durch den oben beschriebenen Betrieb der Uhr bekannt. Allerdings
verändert
sich die Beziehung zwischen der Spannung der Batterie (48)
und der gespeicherten Elektrizität
auf der Basis des Ladezustands, der Ungleichmäßigkeit der Qualität der Batterie
(48), einer Qualitätsverschlechterung,
der Temperaturcharakteristik und dergleichen. Darum bedeutet selbst
die identische Spannung nicht die gleiche mögliche Betriebsdauer, was zu
der Möglichkeit
führt,
dass eine präzise
Bekanntgabe des Entladezustandes der Batterie (48) nicht
erreicht wird. Insbesondere auf der letzten Entladestufe der Batterie
(48), dass heißt,
in der Zeit, unmittelbar bevor die Uhr stehen bleibt, ist es wünschenswert,
einen Benutzer genauer über
die Restlaufzeit der Uhr zu informieren. Jedoch besteht bei dieser
Technik die Möglichkeit,
dass unter einer bestimmten Bedingung die Uhr stehen bleibt. bevor der
Benutzer dies zur Kenntnis nimmt.
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Vor
dem Hintergrund der oben beschriebenen Situation besteht die Aufgabe
der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer elektronischen Uhr
und ihrer elektronischen Schaltung mit einem Antriebssteuerungsverfahren,
das einen stabileren Zeitmessungsbetrieb, wenn die gespeicherte
Elektrizität gering
ist, ein schnelleres Wiederanlaufverhalten und eine präzisere Bekanntgabe
der verbleibenden Betriebsdauer ermöglicht.
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Kurzdarstellung
der Erfindung
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Um
alle oben angesprochenen Probleme zu lösen, stellt die vorliegende
Erfindung eine elektronische Uhr nach Anspruch 1 und ein Verfahren
zum Steuern einer elektronischen Uhr nach Anspruch 25 bereit.
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Mit
der oben dargelegten Konstruktion erfolgt in einem Fall, in dem
die Spannung der Batterie (48) abnimmt und niedriger als
eine erste vorgeschriebene Spannung wird, die höher als die Uhransteuerschaltungs-Stoppspannung
ist, wenn die Ladedetektierungsfunktion über einen vorgeschriebenen Zeitraum
hinweg einen Nichtladezustand misst, ein Zwangsstopp des Zeitmessungsbetriebes
durch Absenken oder Abschalten eines Stromes für die Uhransteuerschaltung.
Dadurch erfolgt bei der ersten Spannung, die höher als die Uhransteuerschaltungs-Stoppspannung
ist, der Zwangsstopp des Zeitmessungsbetriebes, und gleichzeitig
wird der Betriebstrom gesenkt oder abgeschaltet, weshalb es länger dauert,
bis die Spannung der Batterie (48) auf einen Grad von ungefähr null
gesunken ist, und es wird möglich,
dass die Uhr ihren Betrieb nach einem kurzen Ladezeitraum wieder
aufnimmt, wenn sie das nächste
Mal benutzt wird. Nachdem die Spannung der Batterie (48)
unter die erste vorgeschriebene Spannung abgesunken ist und der
Nichtladezustand einen vorgeschriebenen Zeitraum andauert, hält der Uhrbetrieb
an. Somit kann für
den Benutzer die genaue Restzeit der Zeitmessung garantiert werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockschaubild, das in groben Zügen eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
ein Blockschaubild, das die Aufbauten jedes Teils der Uhr von 1 zeigt.
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3 ist ein Schaltbild, das die Zusammensetzungen
zweier Beispiele (a) und (b) der Ladungsdetektorschaltung 202 zeigt.
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4 ist
ein Schaltbild, das die Zusammensetzungen des Zwangsstoppsteuerzählers 208 und der
Uhrantriebszwangsstoppsteuerschaltung 209 von 2 zeigt.
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5 ist
eine erläuternde
Zeichnung für
das Steuerungsverfahren, das zwei zuvor festgelegte erste und zweite
Spannungen als Standard für
die Uhrantriebszwangsstoppsteuerung verwendet.
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6 ist
eine erläuternde
Zeichnung für
das Steuerungsverfahren, das drei zuvor festgelegte erste, zweite
und dritte Spannungen als Standard für die Uhrantriebszwangsstoppsteuerung
verwendet.
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7 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess
während
des Zwangsstopps durch das in den 5 und 6 gezeigte
Steuerungsverfahren zeigt.
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8 ist
ein Flussdiagramm, das einen Prozess während des Zwangsstopps durch
das in 5 gezeigte Steuerungsverfahren zeigt.
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9 ist
ein Flussdiagramm, das einen Prozess während des Zwangsstopps durch
das in 6 gezeigte Steuerungsverfahren zeigt.
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10 ist
ein Zeitverlaufsdiagramm, das einen Betrieb durch das in 5 gezeigte
Steuerungsverfahren zeigt.
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11 ist
ein Zeitverlaufsdiagramm, das einen weiteren Betrieb durch das in 5 gezeigte Steuerungsverfahren
zeigt.
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12 ist
ein Zeitverlaufsdiagramm, das einen Betrieb durch das in 6 gezeigte
Steuerungsverfahren zeigt.
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13 ist
ein Zeitverlaufsdiagramm, das einen weiteren Betrieb durch das in 6 gezeigte Steuerungsverfahren
zeigt.
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14 ist
ein Blockschaubild zum Erläutern eines
Zielschaltkreises für
einen Zwangsstopp in der Uhr von 2.
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15 ist
ein Blockschaubild, das einen Aufbau der Quarzoszillationsschaltung 1401 in 14 zeigt.
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16 ist
ein Blockschaubild, das eine Variante der Quarzoszillationsschaltung 1401 in 14 zeigt.
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17 ist ein Blockschaubild, das eine weitere
Variante der Quarzoszillationsschaltung 1401 in 14 zeigt.
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18 ist
ein Blockschaubild, das einen Aufbau der Konstantspannungsgeneratorschaltung 1405 in 14 zeigt.
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19 ist
ein Blockschaubild, das einen beispielhaften Aufbau der Anhebe-
und Absenkschaltung 49 in 2 zeigt.
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20 ist
ein Blockschaubild, das eine Variante der Konfiguration für Signalleitungen
zeigt, die von der Uhrsteuerschaltung zu der Motoransteuerschaltung
E in 2 verlaufen.
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21 ist
ein Blockschaubild, das einen beispielhaften Aufbau einer externen
Einheit zur Signaleingabe der Uhrsteuerschaltung 203 in 2 zeigt.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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1 ist
ein Blockschaubild, das in groben Zügen eine elektronische Uhr 1 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Die in 1 gezeigte
elektronische Uhr 1 ist eine Armbanduhr. Der Benutzer dieser
Uhr trägt
sie unter Nutzung des Armbandes, das in der Zeichnung nicht gezeigt
ist, aber am Uhrkörper
befestigt ist. Die elektronische Uhr 1 umfasst ein Generatorsystem
A, ein Stromversorgungssystem B, eine Steuereinheit C und eine Motoreinheit
D. Das Generatorsystem A erzeugt Wechselstrom. Das Stromversorgungssystem B
richtet den Wechselstrom gleich, um den Gleichstrom zu erzeugen,
speist dann den Gleichstrom in eine Batterieeinheit 48 ein,
hebt oder senkt dann die gespeicherte Spannung der Batterieein heit
und speist dann die angehobene oder abgesenkte Spannung in die Schaltkreise
in der Uhr ein. Die Steuereinheit C steuert den Gesamtbetrieb der
Uhr. Die Motoreinheit D treibt einen Schrittmotor 10 an,
der einen Sekundenzeiger 61, einen Minutenzeiger 62 und
einen Stundenzeiger 63 antreibt.
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Die
Stromerzeugungsvorrichtung 40 ist zum Beispiel ein mit
elektromagnetischer Induktion arbeitender Wechselstromgenerator.
Das Generatorsystem A umfasst eine Stromerzeugungsvorrichtung 40, ein
oszillierendes Gewicht 45 und ein Beschleunigungszahnrad 46.
Das oszillierende Gewicht 45 wird durch eine Bewegung des
Armes des Benutzers in Drehbewegung versetzt. Die Bewegung des oszillierenden
Gewichts 45 wird über
das Beschleunigungszahnrad 46 zu einem Generatorrotor 43 übertragen. Der
Generatorrotor 43 dreht sich in einem Generatorstator 42.
Dann wird Elektrizität
in einer Spule 44 induziert.
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Das
Stromversorgungssystem B umfasst eine Gleichrichterschaltung 47,
eine Batterieeinheit 48 und eine Spannungsanhebe- und -absenkschaltung 49.
Die Gleichrichterschaltung 47 richtet Wechselstrom gleich,
der von dem Generatorsystem A kommt. Die Batterieeinheit 48 umfasst
einen Kondensator oder eine aufladbare Batterie, wie zum Beispiel
eine Lithiumbatterie. Der gleichgerichtete Strom von der Gleichrichterschaltung 47 fließt in eine
positive Elektrode der Batterieeinheit 48. Der Strom wird von
einer negativen Elektrode der Batterieeinheit ausgegeben und in
die Gleichrichterschaltung zurückgeführt. Die
Batterieeinheit 48 speichert den zugeführten Strom. Die Spannungsanhebe-
und -absenkschaltung 49 verwendet mehr als einen Kondensator
zum mehrmaligen Anheben oder Absenken der gespeicherten Spannung
der Batterieeinheit 48. Die Ausgangsspannung der Spannungsanhebe-
und -absenkschaltung 49 kann durch ein Steuersignal ϕ11
von der Steuereinheit C gesteuert werden.
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In 1 sind
die positive Elektrode der Batterie 48 und der GND-Anschluss
der Spannungsanhebe- und -absenkschaltung 49 mit einer
Masseleitung verbunden. Das elektronische Potenzial der Masseleitung
ist als VDD (= 0 V) definiert. Die negative Elektrode der Batterie 48 dient
als Ausgangsanschluss der gespeicherten Spannung VTKN der Batterie.
Die Anhebe- und Absenkschaltung 49 hebt und senkt die Spannung
VTKN, um die Spannung VSS zwischen ihrem Ausgangsanschluss und dem GND-Anschluss
auszugeben. Die Ausgangsspannung VSS der Anhebe- und Absenkschaltung 49 ist als
eine zweite Seitenspannung VSS mit niedrigerem elektrischen Potenzial
definiert. Die Ausgangsspannung zwischen beiden Enden der Stromerzeugungsvorrichtung 40 wird
in die Steuereinheit C als ein Steuersignal ϕ13 eingespeist.
Die Spannung VSS wird in die Steuereinheit C als ein Steuersignal ϕ12 eingespeist.
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Die
Motoransteuerschaltung E erzeugt einen Ansteuerimpuls auf der Grundlage
eines Ansteuertaktes, der von der Steuereinheit C erzeugt wird,
und speist dann den Ansteuerimpuls in einen Schrittmotor 10 in
der Motoreinheit D ein. Der Schrittmotor 10 dreht sich
gemäß einer
Anzahl der Ansteuerimpulse. Ein Drehteil des Schrittmotors 10 ist über ein
Ritzel mit einem Sekundenzwischenrad 51 verbunden. Darum
wird die Drehbewegung des Schrittmotors 10 mittels des
Sekundenzwischenrades 61 und des Sekundenrades 52 zu
dem Sekundenzeiger 61 übertragen.
Dann erfolgt die Sekundenanzeige. Des weiteren wird die Drehbewegung
des Sekundenrades 52 zu einem Minutenzwischenrad 53,
einem Minutenrad 54, einen Minutenrad 55 und einem
Stundenrad 56 übertragen.
Das Minutenrad ist mit einem Minutenzeiger 62 verbunden.
Das Stundenrad ist mit einem Stundenzeiger 63 verbunden.
Darum arbeiten diese Zeiger mit der Drehbewegung des Schrittmotors 10 so
zusammen, dass Stunden- und Minutenanzeigen erfolgen.
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Es
ist möglich,
weitere Getriebesysteme mit dem Zahnradkomplex 50 zu verbinden,
um einen Kalender und so weiter anzuzeigen. Um zum Beispiel das
Datum anzuzeigen, können
wir ein Datumszwischenrad, eine Datumsscheibe und so weiter einsetzen.
Des Weiteren können
wir einen Kalenderkorrekturzahnradkomplex einsetzen (wie zum Beispiel
ein erstes Kalenderkorrekturrad, ein zweites Kalenderkorrekturrad,
ein Kalenderkorrekturrad und eine Datumsscheibe).
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Es
wird nun – unter
Bezug auf 2 – jede Struktur der Uhr von 1 eingehender
beschrieben. 2 ist ein Blockschaubild, das
die Steuereinheit C von 1 im Detail sowie die Signalflüsse zwischen
den Einheiten A bis E in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt. In 2 sind die Blöcke 201 bis 209 Schaltkreisblöcke in der
Steuereinheit C, mit Ausnahme derjenigen, die mit einer Strichlinie
umgeben sind.
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Die
Stromerzeugungsdetektorschaltung 201 detektiert die Stromerzeugung
durch das Generatorsystem A auf der Grundlage eines Signals SI der
erzeugten Spannung. Das Signal SI der erzeugten Spannung zeigt die
Spannung ϕ13 zwischen Ausgangsanschlüssen des Systems A an. Die
Schaltung 201 gibt ein Stromerzeugungsdetektierungssignal
SZ aus, das anzeigt, ob die Spannung durch das Generatorsystem A
erzeugt wird oder nicht. Die Schaltung 201 umfasst eine
Komparatorschaltung, die das Signal SI der erzeugten Spannung mit
einer vorgegebenen Bezugsspannung Vref vergleicht. Wenn der Pegel
der Spannung SI höher
ist als die vorgegebene Bezugsspannung Vref, so gibt die Schaltung 201 ein Stromerzeugungsdetektierungssignal
SZ mit hohem Pegel aus.
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Eine
Ladungsdetektorschaltung 202 detektiert unter Nutzung des
Signals SI der erzeugten Spannung und des Signals SC der gespeicherten Spannung,
das die gespeicherte Spannung VTKN der Batterie anzeigt, ob sich
das Generatorsystem A in einem Zustand befindet, der ein Aufladen
der Batterie 48 gestattet, oder nicht. Die Schaltung 202 gibt das
detektierte Ergebnis als ein Ladedetektierungssignal SA aus. Die
Schaltung 202 umfasst eine Komparatorschaltung, die das
Signal SI der erzeugten Spannung mit dem Signal SC der gespeicherten Spannung
vergleicht. Wenn der Pegel des Signals SI der erzeugten Spannung
größer ist
als der Pegel des Signals SC der gespeicherten Spannung, so gibt
die Schaltung 202 das Ladedetektierungssignal SA mit hohem
Pegel aus.
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3A und 3B zeigen
zwei Beispiele der Zusammensetzung der Ladungsdetektorschaltung 202.
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3A ist
ein Schaltbild, das die Konfiguration des ersten Beispiels der Schaltung 202 zeigt.
Die Schaltung 202 umfasst einen ersten und einen zweiten
Komparator COMP1 und COMP2, einen ersten, einen zweiten, einen dritten
und einen vierten Transistor Q1, Q2, Q3 und Q4, eine NAND-Schaltung
GI und eine Glättungsschaltung
C1. Die Abzugselektroden der Transistoren Q1 und Q3 sind gemeinsam
an einen einzelnen Anschluss der Generatorspule 44 angeschlossen.
Die Abzugselektroden der Transistoren Q2 und Q4 sind gemeinsam an
einen anderen Anschluss der Generatorspule 44 angeschlossen. Die
Quellenelektroden der Transistoren Q1 und Q2 sind gemeinsam an die
positive Elektrode der Batterie 48 angeschlossen. Die Quellenelektroden
der Transistoren Q3 und Q4 sind gemeinsam an die negative Elektrode
der Batterie 48 angeschlossen.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
die elektronischen Potenziale der positiven und der negativen Elektrode
der Batterie 48 als VDD (= 0 V) bzw. VTKN definiert (im
Weiteren als die Spannungen VDD und VTKN bezeichnet). Die elektronischen Potenziale
von zwei Anschlüssen
der Generatorspule 44 sind als V1 und V2 definiert (im
Weiteren als die Spannungen V1 und V2 bezeichnet).
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Der
erste Komparator COMP1 vergleicht die Spannung V1 eines Ausgangsanschlusses
der Generatorspule 44 (in 1 gezeigt)
mit der Spannung VDD. Die Komparator schaltet den ersten Transistor Q1
auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses ein und aus. Der zweite
Komparator COMP2 vergleicht die Spannung V2 eines anderen Ausgangsanschlusses
der Spule 44 mit der Spannung VDD. Der Komparator schaltet
den zweiten Transistor Q2 auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses
an und aus. Der dritte Transistor Q3 ist zwischen die negative Elektrode
(mit der Spannung VTKN) der Batterie 48 und einen Ausgangsanschluss
der Generatorspule 44 als eine aktive Last eingefügt. Der
vierte Transistor Q4 ist zwischen die negative Elektrode (mit der Spannung
VTKN) der Batterie 48 und einen anderen Ausgangsanschluss
der Generatorspule 44 als eine aktive Last eingefügt. Die
Ausgangssignale des ersten und des zweiten Komparators werden in
die NAND-Schaltung G1 eingespeist. Die Glättungsschaltung C1 glättet das
Ausgangssignal der NAND G1, um ein Ladedetektierungssignal SA zu
erzeugen.
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Als
nächstes
wird der Betrieb des ersten Beispiels beschrieben.
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Zuerst
wird ein Betrieb beschrieben, wenn der absolute Wert der Spannung
V1–V2,
die zwischen den zwei Anschlüssen
der Generatorspule 44 erzeugt wird, niedriger ist als der
absolute Wert der gespeicherten Spannung VTKN der Batterie 48,
und nicht hoch genug ist, um die Batterie 48 zu laden.
In diesem Fall haben die Ausgangssignale des ersten und des zweiten
Komparators einen hohen Pegel. Somit ist weder der erste noch der
zweite Transistor eingeschaltet. Darum fließt kein Strom, und die Batterie 48 wird
nicht geladen.
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Nehmen
wir als nächstes
einen Fall an, in dem der absolute Wert der Spannung V1–V2, die zwischen
den zwei Anschlüssen
der Generatorspule 44 erzeugt wird, höher wird und die Spitze des
absoluten Wertes den absoluten Wert der gespeicherten Spannung VTKN
der Batterie 48 übersteigt
und hoch genug ist, um die Batterie 48 zu laden. In diesem
Fall gibt es zwei Zustände:
zum einen V1 > V2
und zum anderen V2 > V1.
Wenn V1 höher
ist als V2, so gibt der erste Komparator COMP1 ein Signal mit niedrigem
Pegel aus, dann fließt
ein Strom von der Generatorspule 44, dann zu dem ersten
Transistor Q1, dann zu der Batterie 48, dann zu dem vierten
Transistor Q4. Wenn andererseits V2 höher ist als V1, so gibt der
zweite Komparator COMP2 Signal mit niedrigem Pegel aus, dann fließt ein Strom
von der Generatorspule 44, dann zu dem zweiten Transistor
Q2, dann zu der Batterie 48, dann zu dem dritten Transistor
Q3.
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Wie
oben beschrieben, wird das Ausgangssignal der NAND-Schaltung G1 zu einem
hohen Pegel, wenn der absolute Wert der Spitzenspannung, die durch
die Generatorspule 44 erzeugt wird, hoch genug ist und
eines der Ausgangssignale des ersten oder des zweiten Komparators
niedrig ist. Das Ausgangssignal der NAND-Schaltung GI wird geglättet, um
das Ladedetektierungssignal SA zu erzeugen.
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3B ist
ein Schaltbild, das die Konfiguration des zweiten Beispiels der
Ladungsdetektorschaltung 202 in 2 zeigt.
Die Schaltung 202 in 3B unterscheidet
sich von der in 3A durch den dritten und vierten
Komparator COMP3 und COMP4 und zwei Doppeleingangs-AND-Gatter G2
und G3. Der dritte Komparator COMP3 vergleicht die Spannung VTKN
mit V1, was die Spannung eines Ausgangsanschlusses der Generatorspule 44 ist.
Dann speist der Komparator das Ausgangssignal, welches das Vergleichsergebnis
anzeigt, in das Gatter des Transistors Q3 ein. Der vierte Komparator
COMP4 vergleicht die Spannung VTKN mit V2, was die Spannung eines anderen
Ausgangsanschlusses der Generatorspule 44 ist. Dann speist
der Komparator das Ausgangssignal, welches das Vergleichsergebnis
anzeigt, in das Gatter des Transistors Q4 ein. Die Doppeleingangs-AND-Gatter
G2 und G3 haben einen aktiven hohen Eingangsanschluss und einen
aktiven niedrigen Eingangsanschluss. Das Ausgangssignal des ersten
Komparators COMP1 wird in den aktiven hohen Eingangsanschluss des
AND-Gatters G2 eingespeist. Das Ausgangssignal des zweiten Komparators
COMP2 wird in den aktiven hohen Eingangsanschluss des AND-Gatters
G3 eingespeist. Ein Überladungsverhinderungssteuersignal
SLIM wird in die niedrigen aktiven Eingangsanschlüsse der
AND-Gatter G2 und G3 eingespeist. Das Überladungsverhinderungssteuersignal
SLIM ist ein Signal, das durch eine Uhrsteuerschaltung 203 oder
eine Spannungsdetektierungsschaltung 207 erzeugt wird.
Wenn die gespeicherte Spannung der Batterie 48 eine zuvor festgelegte
zulässige
Spannung der Batterie übersteigt,
so wird das Signal SLIM zu einem hohen Pegel. Wenn die gespeicherte
Spannung der Batterie 48 niedriger ist als eine zuvor festgelegte
zulässige Spannung,
so hat das Signal SLIM einen niedrigen Pegel. Wenn das Signal SLIM
einen niedrigen Pegel hat, so agiert die Ladungsdetektorschaltung 202 in 3B in
der gleichen Weise wie die Schaltung in 3A. Das
heißt,
die Schaltung 202 in 23B setzt
das Ladedetektierungssignal SA auf einen hohen Pegel, wenn sie das
Laden der Batterie 48 detektiert. Wenn andererseits das
Signal SLIM einen hohen Pegel hat, so werden die Doppeleingangs-AND-Gatter
G2 und G3 zu einem niedrigen Pegel, woraufhin der erste und der
zweite Transistor Q1 und Q2 eingeschaltet werden. Darum werden die Anschlüsse an beiden
Enden der Generatorspule 44 kurzgeschlossen, weshalb die
Batterie 48 nicht geladen wird.
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In 2 speist
der Gleichrichter 47 eine gleichgerichtete Vollwellenspannung
der Spannung SI als ein Gleichrichtungsausgangssignal SB in die Batterieeinheit 48 ein.
Die gespeicherte Spannung VRKN der Batterieeinheit 48 wird
durch die Anhebe- und Absenkschaltung 49 angehoben und
abgesenkt. Das Ergebnis dieses Anhebens und Absenkens wird in die
Uhrsteuerschaltung 203 als ein Signal SD des Ergebnisses des
Anhebens und Absenkens der gespeicherten Spannung eingespeist.
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Die
Uhrsteuerschaltung 203 umfasst eine Oszillatorschaltung,
eine Frequenzteilerschaltung und eine Signalverarbeitungsschaltung
(wie zum Beispiel eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit)). Die Oszillatorschaltung
ist zum Beispiel ein Quarzkristalloszillator. Die Frequenzteilerschaltung
teilt das Ausgangssignal der Oszillatorschaltung. Die Signalverarbeitungseinheit
erzeugt auf der Grundlage des Ausgangssignals der Teilerschaltung
mehrere Steuersignale für
jede Komponente. Die Steuersignale enthalten ein Motorantriebssteuersignal
SE. Die Motoransteuerschaltung E verwendet eine Spannung zwischen
VSS und VDD als eine Stromquelle und erzeugt ein Motoransteuerungssignal
SF für
die Motoreinheit D auf der Grundlage des Motorantriebssteuersignals
SE. Das heißt,
das Motorantriebssteuersignal SE ist ein Steuersignal zum Steuern
der Erzeugung des Motorantriebssteuersignals SF durch die Motoransteuerschaltung
E. Unter der Steuerung auf der Grundlage des Motorantriebssteuersignals
SE erzeugt die Motoransteuerschaltung E – als das Motorantriebssteuersignal
SF – einen
Normalansteuerungsimpuls, einen Drehbewegungsdetektierungsimpuls,
einen Hochfrequenzmagnetfelddetektierungsimpuls, einen Magnetfelddetektierungsimpuls
und einen Hilfsimpuls und so weiter. Der Normalansteuerungsimpuls
wird erzeugt, wenn der Motor der Motoreinheit D in einem Normalbetrieb
angesteuert wird. Der Drehbewegungsdetektierungsimpuls wird erzeugt,
wenn detektiert wird, ob der Motor der Motoreinheit D sich dreht
oder nicht. Der Hochfrequenzmagnetfelddetektierungsimpuls wird erzeugt,
um zu detektieren, ob das Hochfrequenzmagnetfeld erzeugt wird oder
nicht. Der Magnetfelddetektierungsimpuls wird beim Detektieren eines
externen Magnetfeldes erzeugt. Der Hilfsimpuls hat eine höhere effektive elektrische
Leistung als der Normalansteuerungsimpuls. Der Hilfsimpuls wird
erzeugt, wenn sich die Motoreinheit D nicht durch den Normalansteuerungsimpuls
dreht.
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Eine
Hochfrequenzmagnetfelddetektierungsschaltung 204, eine
Wechselmagnetfelddetektierungsschaltung 205 und eine Drehbewegungsdetektierungsschaltung 206 sind
Schaltkreise zum Detektieren des Vorhandenseins eines Hochfrequenzmagnetfeldes,
eines Wechselmagnetfeldes bzw. einer Drehbewegung des Antriebsrotors
des Schrittmotors 10.
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Wenn
der Hochfrequenzmagnetfelddetektierungsimpuls die Motoreinheit D
ansteuert, so vergleicht die Hochfrequenzmagnetfelddetektierungsschaltung 204 eine
Wechselspannung SJ, die in der Motorspule des Motors 10 induziert
wird, mit einer zuvor festgelegten Bezugsspannung, um das Vorhandensein
eines Hochfrequenzmagnetfeldes zu detektieren.
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Wenn
der Wechselmagnetfelddetektierungsimpuls die Motoreinheit D ansteuert,
so vergleicht die Wechselmagnetfelddetektierungsschaltung 205 die induzierte
Wechselspannung SJ mit einer zuvor festgelegten Bezugsspannung,
um das Vorhandensein eines Hochfrequenzwechselmagnetfeldes zu detektieren.
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Wenn
der Drehbewegungsdetektierungsimpuls die Motoreinheit D ansteuert,
so vergleicht die Drehbewegungsdetektierungsschaltung 206 die
induzierte Wechselspannung SJ mit einer zuvor festgelegten Bezugsspannung,
um das Vorhandensein einer Drehbewegung des Antriebsrotors des Schrittmotors 10 zu
detektieren.
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Die
detektierten Ergebnisse der Hochfrequenzmagnetfelddetektierungsschaltung 204,
der Wechselmagnetfelddetektierungsschaltung 205 und der
Drehbewegungsdetektierungsschaltung 206 werden in die Uhrsteuerschaltung 203 als
ein Hochfrequenzmagnetfelddetektierungsergebnissignal SK, ein Wechselmagnetfelddetektierungsergebnissignal
SL und ein Drehbewegungsdetektierungsschaltungsergebnissignal SM
eingespeist.
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Die
Spannungsdetektierungsschaltung 207 empfängt das
Signal SC der gespeicherten Spannung (das die gespeicherte Spannung
VTKN anzeigt) in einem Moment des Spannungsdetektierungssteuersignals
SR und vergleicht dann das Signal SC mit einer ersten, einer zweiten
und einer dritten zuvor festgelegten Spannung VBLD, VOFF und VON,
die alle später
noch erklärt
werden, und mehreren zuvor festgelegten Vergleichsspannungen, die die
Indikatoranzeigeumschaltspannungen VINDA, VINDB und VINDC enthalten,
die ebenfalls alle später
noch erklärt
werden. Die Schaltung 207 gibt dann ein Uhrbewegungszwangsstoppdetektierungssignal SH,
ein Spannungsdetektierungsergebnissignal SS und ein Vergleichsergebnissignal
SY aus, die jeweils die Ergebnisse des Vergleichs anzeigen. Das Uhrbewegungszwangsstoppdetektierungssignal
SH ist ein Ergebnissignal, welches das Ergebnis des Vergleichs zwischen
dem Signal SC der gespeicherten Spannung und der zweiten zuvor festgelegten
Spannung VOFF anzeigt. Wenn die Spannung VTKN höher ist als die Spannung VBLD,
so hat das Signal SH einen hohen Pegel. Das Spannungsdetektierungsergebnissignal
SS zeigt das Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Signal SC der
gespeicherten Spannung und der ersten zuvor festgelegten Spannung VBLD
an. Wenn die Spannung VTKN höher
ist als die Spannung VOFF, so hat das Signal SS einen hohen Pegel.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann anstelle des gespeicherten Signals
SC das Signal SD des Ergebnisses des Anhebens und Absenkens der
gespeicherten Spannungen mit den Spannungen VBLD, VOFF und VON verglichen
werden, um die Signale SH, SS und SY zu erhalten. Wenn zum Beispiel
der absolute Wert von VTKN gleich 0,625 V (= VBLD) ist und das Verhältnis der
Anhebe- und Absenkschaltung 49 gleich 2 ist, so ergibt
das Detektieren des absoluten Wertes VSS von 1,25 V eine Äquivalenz.
In dieser Ausführungsform
wird das Signal SC der gespeicherten Spannung verwendet, das die
gespeicherte Spannung VTKN anzeigt.
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Wenn
das Signal SH zu einem niedrigen Pegel wird, so beginnt ein Zwangsstoppsteuerzähler 208 mit
der Zeitmessung dieses Zustands auf der Grundlage des Ladedetektierungsergebnissignals SA,
des Uhrantriebszwangsstoppdetektierungssignals SH und des Spannungsdetektierungsergebnissignals
SS. Wenn eine zuvor festgelegte Zeit verstrichen ist, so gibt der
Zähler 208 ein
Zählerausgangssignal
SN von hohem Pegel für
eine Zwangsstoppsteuerung aus. Eine Uhrantriebszwangsstoppsteuerschaltung 209 empfängt das
Ladedetektierungssignal SA und das Zählerausgangssignal SN für eine Zwangsstoppsteuerung
und gibt dann ein Uhrantriebszwangsstoppsignal SO aus. Wenn das
Signal SO einen hohen Pegel hat, so erfolgt die Zwangsstoppsteuerung
bezüglich
der Uhrbewegung.
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Wenden
wir uns nun 4 zu, wo ein Schaltbild gezeigt
ist, das die Zusammensetzungen des Zwangsstoppsteuerzählers 208 und
der Uhrantriebszwangsstoppsteuerschaltung 209 zeigt. Der
Zwangsstoppsteuerzähler 208 umfasst
ein Doppelnegativeingangs-AND (NOR) 401, ein Doppeleingangs-NAND 402,
ein Doppeleingangs-NAND 403, ein Vierfacheingangs-NAND 409,
Zähler 404, 406 und 408 und
Inverter 405 und 407. Das Doppelnegativeingangs-AND
(NOR) 401 empfängt
einen Takt FIB80, der durch die Frequenzteilerschaltung in der Uhrsteuerschaltung 203 mit
einer Periode von 80 Sekunden erzeugt wird, und das Ladedetektierungssignal
SA. Beide Signale treten als ein negatives Logiksignal (aktives
niedriges Signal) ein. Das Doppeleingangs-AND 402 empfängt die
negative Logik des Uhrbewegungszwangsstoppdetektierungssignals S14
und das Spannungsdetektierungsergebnissignal SS. Das Doppeleingangs-NAND 403 empfängt das Ausgangssignal
des AND 401 und ein Ausgangssignal des NAND 409,
was später
noch erklärt
wird. Die Zähler 404 und 406 sind
4-Bit-Zählers. Der
Zähler 408 ist
ein 3-Bit-Zähler.
Ein Ausgang des NAND 403 wird in den Takteingangsanschluss
des Zählers 404 eingespeist.
Ein Bit Q4 des Zählers 404 (23-Bit)
wird durch den Inverter 405 invertiert und dann in den Zähler 406 als
ein Taktsignal eingespeist. Ein Bit Q4 des Zählers 406 wird durch
den Inverter 407 invertiert und dann in den Zähler 408 als
ein Taktsignal eingespeist. Ein Ausgangssignal des AND 402 wird
in die Rücksetzungsanschlüsse der
Zähler 404, 406 und 408 eingespeist.
Die Zähler 404, 406 und 408 werden zurückgesetzt,
wenn das Ausgangssignal des AND 402 niedrig ist. Das NAND 409 empfängt das
Bit Q4 des Zählers 404,
das Bit Q1 (20-Bit) des Zählers 406, das
Bit Q2 (21-Bit) des Zählers 406 und das
Bit Q3 (22-Bit) des Zählers 408. Das NAND 409 empfängt die
Ausgangssignale der Zähler 404, 406 und 408, und
wenn die Zähler
den zuvor festgelegten Zustand erreichen, so gibt das NAND 409 das
Zählerausgangssignal
SN für
eine Zwangsstoppsteuerung aus.
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Wenn
in dieser Konfiguration das Uhrbewegungszwangsstoppdetektierungssignal
SH einen hohen Pegel hat oder das Spannungsdetektierungsergebnissignal
SS einen niedrigen Pegel hat, so werden alle Zählers 404, 406 und 408 zurückgesetzt.
Wenn das Signal SH einen niedrigen Pegel hat und das Signal SS einen
hohen Pegel hat, so wird die Rücksetzung
abgebrochen. Die drei Zähler 404, 406 und 408 zählen den
Takt FIB80, wenn das Ladedetektierungssignal SA einen niedrigen
Pegel hat. Wenn das Signal SA einen hohen Pegel hat, so wird das
Ausgangssignal des AND 401 auf einem hohen Pegel fixiert,
so dass der Zählprozess
stoppt. Wenn das Ausgangssignal des NAND 409 einen niedrigen Pegel
hat, so hat das Ausgangssignal des NAND 403 einen niedrigen
Pegel, so dass der Zählprozess stoppt.
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Die
Uhrantriebszwangsstoppsteuerschaltung 209 in 4 umfasst
eine D-Flipflop-Schaltung 410 und einen Inverter 411.
Der D-Eingangsanschluss der D-Flipflop-Schaltung 410 ist
auf einem hohen Pegel fixiert. Der Inverter 411 inver tiert
das Ladedetektierungssignal SA und speist es dann in den Rücksetzungsanschluss
R der Schaltung 410 ein. Der aktive Pegel für den Rücksetzungsanschluss
R ist ein niedriger Pegel. Darum wird die D-Flipflop-Schaltung 410 zurückgesetzt,
wenn ein Signal mit niedrigem Pegel von dem Inverter 411 in
den Rücksetzungsanschluss
R eingespeist wird. Wenn der Takt CK einen niedrigen Pegel hat,
so liest die Schaltung 410 das Eingangssignal in den D-Eingangsanschluss
und gibt es als das Uhrantriebszwangsstoppsignal SO aus. Wenn also
das Signal SA einen niedrigen Pegel hat und das Signal SN einen
niedrigen Pegel hat, so gibt die D-Flipflop-Schaltung 209 das
Uhrantriebszwangsstoppsignal SO mit einem hohen Pegel aus. Wenn
das Signal SN einen hohen Pegel hat, so bleibt das Signal SO unverändert. Wenn
das Signal SA einen hohen Pegel hat, so wird das Signal SO niedrig,
und danach, wenn das Signal SA niedrig wird und danach das Signal
SN einen niedrigen Pegel hat, wird das Signal SO hoch.
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Es
werden nun anhand der 5 bis 9 die Steuerungsverfahren
zum Ausführen
eines Zwangsstopps der Uhr und eines Rücksetzungsvorgangs des Zwangsstopps,
welche die vorliegende Erfindung aufweist, beschrieben.
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5 zeigt
ein erstes Beispiel des Verfahrens. In dem ersten Beispiel dienen
eine erste und eine zweite Spannung VBLD und VOFF als Bezugsspannungen
zum Steuern des Zwangsstopps. 6 zeigt
ein zweites Beispiel des Verfahrens. In dem zweiten Beispiel dienen
eine erste, eine zweite und eine dritte Spannung V-BLD, VOFF und
VON als Bezugsspannungen zum Steuern des Zwangsstopps. Die 7A und 7B stellen
ein Flussdiagramm dar, das einen Prozess zeigt, mit dem der Zwangsstopp
gemäß den Steuerungsverfahren,
die in den 5 und 6 gezeigt
sind, ausgeführt
wird. 8 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Prozess zeigt, mit
dem der Zwangsstopp gemäß dem ersten
Beispiel des Steuerungsverfahrens, das in 5 gezeigt
ist, zurückgesetzt
wird.
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9 zeigt
ein Flussdiagramm, das einen Prozess zeigt, mit dem der Zwangsstopp
gemäß dem zweiten
Beispiel des Steuerungsverfahrens, das in 6 gezeigt
ist, zurückgesetzt
wird.
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Zuerst
wird das erste Beispiel beschrieben. Wenn in 5 die gespeicherte
Spannung VTKN der Batterie 48 höher ist als eine Indikatoranzeigeänderungsspannung
VINDC, so gibt die Uhrsteuerschaltung 203 eine Anzeige
D aus, was bedeutet, dass die Antriebsrestzeit länger als d Tage beträgt (Prozess S101
zu S102 in 7A). Diese Anzeige wird – entsprechend
einer Bedienung durch den Benutzer, automatisch oder ständig – auf der
Anzeigesektion angezeigt oder wird dadurch angezeigt, dass man den Sekundenzeiger
oder einen anderen Zeiger in eine bestimmte Stellung bringt. Wenn
die Spannung VTKN abnimmt und niedriger wird als die Spannung VINDC,
aber höher
als eine Indikatoranzeigeänderungsspannung
VINDB, so gibt die Schaltung 203 eine Anzeige C aus, was
bedeutet, dass die Antriebsrestzeit länger als c Tage beträgt (Prozess
S103 zu S104). Wenn die Spannung VTKN weiter abnimmt und niedriger
wird als die Spannung VINDB, aber höher als eine Indikatoranzeigeänderungsspannung VINDA,
so gibt die Schaltung 203 eine Anzeige B aus, was bedeutet,
dass die Antriebsrestzeit länger als
b Tage beträgt
(Prozess S105 zu S106). Wenn die Spannung VTKN noch weiter abnimmt
und niedriger wird als die Spannung VINDA, aber höher als
die erste zuvor festgelegte Spannung VBLD, so gibt die Schaltung 203 eine
Anzeige A aus, was bedeutet, dass die Antriebsrestzeit länger als
einen Tag beträgt (Prozess
S107 zu S108).
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Wenn
die Spannung VTKN weiter abnimmt und niedriger wird als die erste
zuvor festgelegte Spannung VBLD, so wird das Anzeigeverfahren in
einen anderen Zustand geschaltet, der dem Benutzer anzeigt, dass
sogar noch weniger Restzeit übrig
ist (Prozess S109 in 7A). In diesem Anzeigezustand
bewegt sich der Sekundenzeiger in Zwei-Sekunden- Intervallen. Auf dieser Stufe beginnt
der Zwangsstoppsteuerzähler 208 in 2 mit
dem Zählen
(Prozess S110 in P1 der 5 und 6). Nach dem
Prozess S110 werden die Prozesse S111, S112, S113, S114 und S115,
die in 7B gezeigt sind, wiederholt
ausgeführt,
wenn die Spannung VTKN niedriger ist als die erste Spannung VBLD
und höher als
die zweite Spannung VOFF und das Laden der Batterie 48 durch
die Generatoreinheit A in S112 nicht detektiert wird. Infolge dessen
wird das Zählen des
Zwangsstoppsteuerzählers 208 fortgesetzt
(der Zeitraum bis zum Erreichen des Punktes PA oder P2 in den 5 und 6).
Wenn das Zählen
eine zuvor festgelegte maximale ununterbrochene Zeit T erreicht,
so wird das Ergebnis der Beurteilung in S115, der in 7B gezeigt
ist, zu JA. Infolge dessen schreitet die Routine zu S116 voran,
und in S116 erfolgt eine Steuerung zum Ausführen eines Zwangsstopps des
Zeitmessungsbetriebes (PA oder P2 in den 5 und 6).
Das heißt,
das Uhrantriebszwangsstoppsignal SO wird in S116 auf einen hohen Pegel
geändert.
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Wenn
andererseits die Spannung VTKN niedriger ist als die erste Spannung
VBLD und höher als
die zweite Spannung VOFF und das Zählen durch den Zwangsstoppsteuerzähler 208 weitergeht,
so kann das Laden der Batterie 48 durch das Generatorsystem
A detektiert werden. Wenn das Laden detektiert wird, so wird das
Zählen
unterbrochen, während das
Laden stattfindet (Prozess S111 zu S112 zu S117 zu S118 zu S112).
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Wenn
des Weiteren die gespeicherte Spannung VTKN niedriger ist als die
erste vorgeschriebene Spannung VBLD und höher als die zweite vorgeschriebene
Spannung VOFF und der Zählwert
des Zwangsstoppsteuerzählers 208 kleiner
ist als T Sekunden der maximalen Haltezeitdauer, so kann die gespeicherte
Spannung VTKN unter die zweite vorgeschriebene Spannung VOFF absinken,
und das Spannungsdetektierungsergebnissignal SS kann zu einem niedrigen
Pegel werden. Wenn die gespeicherte Spannung VTKN niedriger wird
als VOFF, so wird der Zwangsstoppsteuerzähler 209 zurückgesetzt,
und der Zeitmessungsbetrieb wird zwangsgestoppt (Prozess S111 zu
S112 zu S113 zu S119A zu S116 P3 in den 5 und 6).
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Wenn
das Zählen
durch den Zwangsstoppsteuerzähler 208 im
Gange ist und die gespeicherte Spannung VTKN größer wird als die erste zuvor
festgelegte Spannung VBLD, so setzt die Uhrsteuerschaltung 203 den
Anzeigezustand zurück
auf die Anzeige A (Prozess S111 zu S112 zu S117 zu S118 zu S119
zu S107, P4 in den 5 und 6).
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Als
nächstes
werden die Steuerungsverfahren während
des Aufhebens des Zwangsstopps anhand von 8 und 9 beschrieben. 8 zeigt den
Steuerungsprozess, bei dem die erste und die zweite zuvor festgelegte
Spannung VBLD und VOFF als Bezugsspannungen zum Steuern des Aufhebens des
Zwangsstopps dienen. 9 zeigt den Steuerungsprozess,
bei dem die erste, die zweite und die dritte zuvor festgelegte Spannung
VBLD, VOFF und VON als Bezugsspannungen zum Steuern des Aufhebens
des Zwangsstopps dienen. Der Unterschied zwischen den Flussdiagrammen
von 8 und 9 ist die Spannung, die als
Bezugsspannung beim Aufheben des Zwangsstopps verwendet wird (S206
in 8 und S206a in 9). Darum
wird auf die detaillierte Beschreibung von 9 verzichtet.
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In
dem Flussdiagramm von 8 hat im Zustand S201, wenn
sich die Uhr im Zwangsstoppzustand befindet, das Stromerzeugungsdetektierungssignal
SZ einen hohen Pegel. Wenn das Laden detektiert wird (S202), so
lässt die
Uhrsteuerschaltung 203 die Ladungsdetektorschaltung 202 mit
dem Detektieren des Ladens (S203) beginnen, und die Spannungsdetektierungsschaltung 207 beginnt
mit dem Messen (S204). Wenn das Ladedetektierungssignal SA einen
hohen Pegel hat und das Laden detektiert wird, so wird die gespeicherte
Spannung VTKN mit der zweiten zuvor festgelegten Spannung VOFF (S206)
verglichen. Wenn die Spannung VTKN gleich der – oder höher als die – Spannung
VOFF ist, so wird der Zwangsstopp der Uhrbewegung aufgehoben (S205
zu S206 zu S207). Wenn andererseits bei Schritt S202 keine Stromerzeugung
oder bei Schritt S205 kein Laden detektiert wird oder bei Schritt
S206 die Spannung VTKN niedriger ist als die Spannung VOFF, wird
der Zwangsstopp der Uhrbewegung nicht aufgehoben. Dann wird die
oben angesprochene Steuerung wieder auf der Stufe des Uhrantriebszwangsstopps
aufgenommen (S201).
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Als
nächstes
wird anhand der Zeitverlaufsdiagramme in den 10–13 ein
Beispiel des Betriebes dieser Ausführungsform beschrieben. In
den 10–13 verläuft die
Zeit von links nach rechts. Die 10 und 11 zeigen
Fälle,
in denen die erste und die zweite Spannung als Bezugsspannungen
verwendet werden. Die 12 und 13 zeigen
Fälle,
in denen die erste, die zweite und die dritte Spannung als Bezugsspannungen
dienen. Die 10–13 zeigen
die Zustände
der folgenden Signale S1, SZ, SA, SO, SS, SR und SC, die in dem Blockschaubild
von 2 gezeigt sind, und eines Oszillationsstoppdetektierungssignals
SQ. Das Signal SI der erzeugten Spannung zeigt die Spannung an,
die durch das Generatorsystem A erzeugt wird. Das Stromerzeugungsdetektierungssignal
SZ bleibt auf einem hohen Pegel, während das Generatorsystem A
die Spannung erzeugt. Das Ladedetektierungssignal SA bleibt auf
einem hohen Pegel, während
die Batterie 48 geladen wird. Das Uhrantriebszwangsstoppsignal
SO, SS wird zu einem hohen Pegel, wenn der Uhrantrieb angehalten
werden soll. Das Spannungsdetektierungssteuersignal SR ist ein negativer
Impuls, der an einem zuvor festgelegten Zeitraum erzeugt wird. Das
Signal SR wird als ein Abtastimpuls zum Abtasten des Signals SC
der gespeicherten Spannung, das die gespeicherte Spannung anzeigt,
verwendet. Das Oszillationsstoppdetektierungssignal SQ ist das Signal,
das zeigt, dass der Schaltkreis in der Uhrsteuerschaltung 203 stoppt. Wie
in den 10–13 gezeigt,
stimmt der Zeitraum, während
dem das Signal SQ den Bewegungsstopp anzeigt (SQ einen hohen Pegel hat),
nicht mit dem Zeitraum, während
dem das Signal SO einen hohen Pegel hat, und dem Zeitraum, während dem das
Signal SS einen niedrigen Pegel hat, überein. Der Grund dafür sind Bewegungsverzögerungen,
die zum Beispiel durch die Taktzeit, die gespeicherte Spannung oder
die Zusammensetzung des Schaltkreises, der zuerst angehalten wird,
nachdem ein Zwangsstoppsteuersignal ausgegeben wurde, bestimmt werden.
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Nebenbei
bemerkt, zeigen die 10–13 Wellenformtransformationen
für jeden
Teil, wenn die Spannung SI und SC als Parameter geändert werden.
Die Wellenform der gespeicherten Spannung SI, die in den 10–13 gezeigt ist,
ist diejenige nach dem Prozess der Vollwellengleichrichtung. In
den Beispielen, die in den 10–13 gezeigt
sind, ist das Signal SC der gespeicherten Spannung niedriger als
die erste zuvor festgelegte Spannung VBLD. Darum ist links außen in dem
Zeitverlaufsdiagramm der Zählprozess bereits
im Gange.
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Zuerst
wird der in 10 gezeigte beispielhafte Betrieb
beschrieben. In dem gesamten Zeitraum in 10 ist
das Signal SC der gespeicherten Spannung nicht niedriger als die
zweite zuvor festgelegte Spannung VOFF. Während des Zeitraums zwischen
t101 und t104 und nach t107 ist das Signal SI der erzeugten Spannung
hoch genug, um zu veranlassen, dass das Stromerzeugungsdetektierungssignal
SZ einen hohen Pegel hat. Während
des Zeitraums von t101 bis t104 hat das Signal SZ einen hohen Pegel,
und während
des Zeitraums von t102 bis t103 hat das Ladedetektierungssignal
SA einen hohen Pegel. Darum zählt
der Zwangsstoppsteuerzähler 208 während des
Zeitraums von t102 bis t103 nicht. Bei Zeit t105 erreicht der Zählwert des
Zählers 208 die
zuvor festgelegte Zeit T. Infolge dessen wird das Uhrantriebszwangsstoppsignal
SO zu einem hohen Pegel. Danach befindet sich der Uhrbetrieb im Zwangsstoppzustand,
und das Oszillationsstoppdetektierungssignal SQ wird bei t106 zu
einem hohen Pegel. Bei Zeit t106 hat das Spannungsdetektierungsergebnissignal
SS einen niedrigen Pegel, obgleich das Signal SC der gespeicherten
Spannung (VTKN) nicht niedriger ist als die zweite zuvor festgelegte
Spannung VOFF. Der Grund dafür
ist oben nicht erklärt,
aber es liegt daran, dass die Ausgangsschaltung des Signals SS so
aufgebaut ist, dass das Signal SS einen niedrigen Pegel hat, wenn
sich jeder Schaltkreis im Oszillationsstoppzustand befindet. Während des
Zeitraums von t105 bis t106 wird der Zählwert des Zählers 208 gehalten.
Während
des Zeitraums von t106 bis t109 wurde der Zähler 208 zurückgesetzt.
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Dann
wird bei Zeit t107 eine Stromerzeugung detektiert (das Stromerzeugungsdetektierungssignal
SZ hat einen hohen Pegel). Infolge dessen beginnt die Detektion
durch die Ladedetektierungsschaltung 202 und die Spannungsdetektierungsschaltung 207.
Dann wird bei Zeit t108, wenn das Laden detektiert wird und das
Ladedetektierungssignal SA einen hohen Pegel einnimmt, das Uhrantriebszwangsstoppsignal
SO zu einem niedrigen Pegel, und die Zwangsstoppsteuerung für die Uhrbewegung wird
aufgehoben. Jedoch hat das Spannungsdetektierungsergebnissignal
SS bei Zeit t108 einen niedrigen Pegel. Als nächstes wird bei Zeit t109 das
Spannungsdetektierungssteuersignal SR aktiv (niedriger Pegel). Infolge
dessen kehrt das Signal SS zu einem hohen Pegel zurück, und
die Rücksetzung
des Zwangsstoppsteuerzählers 208 wird
aufgehoben. In diesem Fall kehrt das Signal SS bei Zeit t109 zu
einem hohen Pegel zurück.
Darum gibt es während des
Zeitraums von t108 bis t109 aufgrund des Aufbaus der Schaltung für die Antriebsstoppsteuerung Fälle, wo
die Bewegungssignalwelle nicht mit der Welle übereinstimmt, die in diesem
Diagramm gezeigt ist (temporaler Uhrbetrieb).
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Als
nächstes
wird der beispielhafte Betrieb, der in 11 gezeigt
ist, beschrieben. In diesem Beispiel ist während des Zeitraums zwischen
t201 und t204 und nach t207 die erzeugte Spannung SI hoch genug,
um zu veranlassen, dass das Stromerzeugungsdetektierungssignal SZ
einen hohen Pegel hat. Das Signal SC der gespeicherten Spannung
wird unmittelbar vor der Zeit t205 niedriger als die zweite Spannung
(VOFF) und wird nach der Zeit t208, wenn das Laden beginnt, höher als
die zweite Spannung (VOFF). Während
des Zeitraums von t201 bis t204 hat das Signal SZ einen hohen Pegel,
und während des
Zeitraums von t202 zu t203 hat das Ladedetektierungssignal SA einen
hohen Pegel. Darum zählt der
Zwangsstoppsteuerzähler 208 während des
Zeitraums von t202 bis t203 nicht. Bei Zeit t205 wird das Spannungsdetektierungssteuersignal
SR aktiv. Infolge dessen detektiert die Spannungsdetektierungsschaltung 207,
dass das Signal SC der gespeicherten Spannung niedriger ist als
die zweite zuvor festgelegte Spannung (VOFF). Darum wird das Spannungsdetektierungsergebnissignal
SS zu einem niedrigen Pegel, und die Zwangsstoppsteuerung für den Uhrbetrieb
beginnt, und der Zwangsstoppsteuerzähler 208 wird zurückgesetzt.
Dann wird bei Zeit t206 der Oszillationsstopp detektiert, und das
Oszillationsstoppdetektierungssignal SQ wird zu einem hohen Pegel.
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Bei
Zeit t207 wird die Stromerzeugung detektiert, und das Stromerzeugungsdetektierungssignal SZ
wird zu einem hohen Pegel. Infolge dessen beginnt die Detektion
durch die Ladedetektierungsschaltung 202 und die Spannungsdetektierungsschaltung 207.
Dann wird bei Zeit t208, wenn das Laden detektiert wird und das
Ladedetektierungssignal SA zu einem hohen Pegel wird, das Oszillationsstoppdetektierungssignal
SQ zu einem niedrigen Pegel. Dann wird bei Zeit t209 das Spannungsdetektierungssteuersignal
SR aktiv (niedriger Pegel). Wenn bei t209 die gespeicherte Spannung
SC höher
ist als die zweite zuvor festgelegte Spannung (VOFF), so hat das
Uhrantriebszwangsstoppsignal SO einen niedrigen Pegel. Darum wird
die Zwangsstoppsteuerung für
den Uhrbetrieb aufgehoben, und die Rücksetzung des Zwangsstoppsteuerzählers 208 wird
bei t209 aufgehoben.
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Als
nächstes
wird der in 12 gezeigte beispielhafte Betrieb
beschrieben. In 12 dienen die erste, die zweite
und die dritte Spannung als Bezugsspannungen. In dem gesamten Zeitraum
in 12 ist das Signal SC der gespeicherten Spannung
nicht niedriger als die zweite zuvor festgelegte Spannung VOFF.
Während
des Zeitraums zwischen t301 und t304 und nach t307 ist das Signal
SI der erzeugten Spannung hoch genug, um zu veranlassen, dass das Stromerzeugungsdetektierungssignal
SZ einen hohen Pegel hat. Das Signal SC der gespeicherten Spannung
wird bei Zeit t306 niedriger als die dritte zuvor festgelegte Spannung
(VON) und wird dann unmittelbar vor der Zeit t309 höher als
die dritte Spannung. In dieser Situation hat das Signal SZ während des
Zeitraums von t301 bis t304 einen hohen Pegel, und während der
Zeit von t302 bis t303 hat das Ladedetektierungssignal SA einen
hohen Pegel. Darum zählt
der Zwangsstoppsteuerzähler 208 während des
Zeitraums von t302 bis t303 nicht. Bei Zeit t305 erreicht der Zählwert des
Zählers 208 die
zuvor festgelegte Zeit T, und das Uhrantriebszwangsstoppsignal SO
wird zu einem hohen Pegel. Dann befindet sich bei Zeit t306 der
Uhrbetrieb im Zwangsstoppzustand, und das Oszillationsstoppdetektierungssignal SQ
hat einen hohen Pegel. Bei Zeit t306 hat das Spannungsdetektierungsergebnissignal
SS einen niedrigen Pegel. Während
des Zeitraums von t305 bis t306 wird der Zählwert des Zählers 208 beibehalten.
Während
des Zeitraums von t306 bis t309 wurde der Zähler 208 zurückgesetzt.
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Dann
wird bei Zeit t307 die Stromerzeugung detektiert, und das Stromerzeugungsdetektierungssignal
SZ wird zu einem hohen Pegel. Infolge dessen beginnt die Detektion
durch die Ladedetektierungsschaltung 202 und die Spannungsdetektierungsschaltung 207.
Dann wird bei Zeit t308, wenn das Laden detektiert wird und das
Ladedetektierungssignal SA zu einem hohen Pegel wird, das Uhrantriebszwangsstoppsignal
SO zu einem niedrigen Pegel, und die Zwangsstoppsteuerung für die Uhrbetrieb wird
aufgehoben. Jedoch hat das Spannungsdetektierungsergebnissignal
SS bei Zeit t308 einen niedrigen Pegel. Als nächstes kehrt bei Zeit t309 – wenn das
Spannungsdetektierungssteuersignal SR aktiv wird (niedriger Pegel)
und die gespeicherte Spannung SC, die höher als die dritte zuvor festgelegte Spannung
(VON) ist, detektiert wird – das
Signal SS zum hohen Pegel zurück,
und die Rücksetzung
des Zwangsstoppsteuerzählers 208 wird
aufgehoben. In diesem Fall kehrt das Signal SS bei Zeit t309 zu
einem hohen Pegel zurück.
Darum gibt es infolge des Aufbaus der Schaltung für die Antriebsstoppsteuerung
Fälle,
wo die Bewegungssignalwelle während des
Zeitraums von t308 bis t309 nicht mit der in diesem Diagramm gezeigten
Welle übereinstimmt
(temporale Uhrbewegung).
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Als
nächstes
wird der in 13 gezeigte beispielhafte Betrieb
beschrieben. In 13 ist während des Zeitraums zwischen
t401 und t404 und nach t407 das Signal SI der erzeugten Spannung
hoch genug, um zu veranlassen, dass das Stromerzeugungsdetektierungssignal
SZ einen hohen Pegel hat, und die gespeicherte Spannung wird unmittelbar
vor der Zeit t405 niedriger als die zweite Spannung (VOFF) und wird
nach der Zeit t408 größer als
die dritte Spannung (VON), wenn das Laden beginnt. Während des
Zeitraums von t401 bis t404 hat das Signal SZ einen hohen Pegel,
und während
des Zeitraums von t402 bis t403 hat das Ladedetektierungssignal
SA einen hohen Pegel. Darum zählt
der Zwangsstoppsteuerzähler 208 während des
Zeitraums von t402 bis t403 nicht. Bei Zeit t405, wenn das Spannungsdetektierungssteuersignal
SR aktiv wird, wird detektiert, dass die gespeicherte Spannung niedriger
ist als die zweite zuvor festgelegte Spannung (VOFF). Darum wird
das Spannungsdetektierungsergebnissignal SS zu einem niedrigen Pegel,
und die Zwangsstoppsteuerung für
den Uhrbetrieb beginnt, und der Zwangsstoppsteuerzähler 208 wird
zurückgesetzt.
Dann wird bei Zeit t406 der Oszillationsstopp detektiert, und das
Oszillationsstoppdetektierungssignal SQ wird zu einem hohen Pegel.
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Bei
Zeit t407 wird die Stromerzeugung detektiert, und das Stromerzeugungsdetektierungssignal SZ
wird zu einem hohen Pegel. Infolge dessen beginnt die Detektion
durch die Ladedetektierungsschaltung 202 und die Spannungsdetektierungsschaltung 207.
Dann wird bei Zeit t408 – wenn
das Laden detektiert wird und das Ladedetektierungssignal SA zu
einem hohen Pegel – das
Oszillationsstoppdetektierungssignal SQ zu einem niedrigen Pegel.
Dann wird bei Zeit t409 das Spannungsdetektierungssteuersignal SR
aktiv (niedriger Pegel). Wenn die gespeicherte Spannung SC bei Zeit
t409 höher
ist als die zweite zuvor festgelegte Spannung (VON), so hat das
Uhrantriebszwangsstoppsignal SO einen niedrigen Pegel. Darum wird
die Zwangsstoppsteuerung für
den Uhrbetrieb aufgehoben, und die Rücksetzung des Zwangsstoppsteuerzählers 208 wird aufgehoben.
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Es
werden nun anhand der 14–21 die
Schaltungsaufbauten beschrieben, die ein direktes Ziel der Zwangsstoppsteuerung
für den
Uhrbetrieb sind. 14 zeigt ein Blockschaubild
eines Teils des Aufbaus im Inneren der Uhrsteuerschaltung 203 und
einen Aufbau um sie herum. In den folgenden Figuren werden die gleichen
Bezugssymbole wie in 2 verwendet, so dass auf die
Erläuterung
der gleichen Bezugssymbole verzichtet wird.
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Die
in 14 gezeigte Uhrsteuerschaltung 203 hat
eine Quarzoszillationsschaltung 1401, einen Wellenformgleichrichter-
und Hochfrequenzteilerschaltung 1403, eine Konstantspannungsgeneratorschaltung 1405,
eine Niederfrequenzteilerschaltung 1406 und eine Funktionsschaltung 1407.
Ein externer Quarzoszillator 1402 ist mit der Quarzoszillationsschaltung 1401 verbunden.
Die Quarzoszillationsschaltung 1401 erzeugt ein Oszillationssignal
SU mit fester Frequenz, die durch den externen Quarzoszillator 1402 bestimmt
wird. Die Wellenformgleichrichter- und Hochfrequenzteilerschaltung 1403 empfängt das
Signal SU, richtet es gleich und teilt es und bildet dann ein Signal,
das mehrere verschiedene Frequenzen hat, und gibt es dann als ein
geteiltes Ausgangssignal SV aus. Die Konstantspannungsgeneratorschaltung 1405 verwendet
eine angehobene und abgesenkte Spannung (VSS – VDD) von der Anhebe- und
Absenkschaltung 49 als Stromversorgung und versorgt die
Quarzoszillationsschaltung 1401, die Wellenformgleichrichter-
und Hochfrequenzteilerschaltung 1403 und dergleichen mit
einer Konstantspannung ST, die niedriger ist als die angehobene und
abgesenkte Spannung (VSS – VDD).
Die Niederfrequenzteilerschaltung 1406 teilt das geteilte
Ausgangssignal SV weiter und ändert
die Spannung und gibt es dann als ein geteiltes Ausgangssignal SW aus.
Die Funktionsschaltung 1407 erzeugt unter Nutzung des Ausgangs
SW das Motorantriebssteuersignal SE. Darum befindet sich im Inneren
der Uhrsteuerschaltung 203 zwei verschiedene Schaltkreise
im Hinblick auf die Stromquellenspannung. Die einen sind jene in
der versorgungsspannungsangesteuerten Schaltung 1408, und
die anderen sind jene in einer konstantspannungsangesteuerten Schaltung 1404.
Die versorgungsspannungsangesteuerte Schaltung 1408 ist
eine Schaltung, die auf der Grundlage der Stromquellenspannung (VSS – VDD) arbeitet,
die von der Anhebe- und Absenkschaltung 49 kommt, und die
Schaltung 1408 umfasst die Funktionsschaltung 1407,
die dieselbe Stromversorgung für
die Motoransteuerschaltung E verwendet, die Niederfrequenzteilerschaltung 1406,
die Konstantspannungsgeneratorschaltung 1405 und weitere.
Die konstantspannungsangesteuerte Schaltung 1404 ist eine
Schaltung, die auf der Grundlage der Konstantspannung ST arbeitet,
die von der Konstantspannungserzeugungsschaltung 1405 zugeführt wird,
und die Schaltung 1404 umfasst die Quarzoszillationsschaltung 1401,
die Wellenformgleichrichter- und Hochfrequenzteilerschaltung 1403 und
weitere, wobei diese eine niedrigere Spannung als die Versorgungsspannung
in der Motoransteuerschaltung E und eine gute Spannungsstabilität erfordern.
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In 14 erfolgt
die Zwangsstoppsteuerung an Zielschalt kreisen, einschließlich der
Quarzoszillationsschaltung 1401, des Konstantspannungsgenerators 1405,
der Funktionsschaltung 1407 und der Motoransteuerschaltung
E. Wenn die Batteriespannung SC abnimmt, so wird der Betrieb der
Zielschaltkreise durch das Uhrenzwangsstoppsignal SO oder eine Signalkombination
des Signals SO und des Spannungsdetektierungsergebnissignals SS
gestoppt. Die Zielschaltkreise können
allein oder als eine Kombination aus anderen Schaltkreisen verwendet
werden, um die Zwangsstoppsteuerung auszuführen. Es ist möglich, verschiedene
Signale in die Zielschaltkreise einzuspeisen. Zum Beispiel stoppt das
Uhrantriebszwangsstoppsignal SO die Quarzoszillationsschaltung 1401,
und das Spannungsdetektierungsergebnissignal SS stoppt die Anhebe-
und Absenkschaltung 49. Die Konfiguration der Zielschaltkreise,
deren Betrieb durch das Uhrantriebszwangsstoppsignal SO oder eine
Kombination des Signals SO und des Spannungsdetektierungsergebnissignals
SS gestoppt wird, wird im Folgenden beschrieben.
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15 zeigt
ein Beispiel der Quarzoszillationsschaltung 1401 in 14.
Die Schaltung 1401 umfasst einen Oszillationsinverter 1501,
Phasenkompensationskondensatoren 1503 und 1504,
einen Rückkopplungswiderstand 1505 und
ein Schaltelement 1502, das zum Beispiel ein n-Kanal-Feldeffekttransistor
sein kann. Der Oszillationsinverter 1501 ist zwischen die
Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des
Quarzoszillators 1402 eingefügt. Der Phasenkompensationskondensator 1503 ist
zwischen GND (VDD) und den Eingangsanschluss des Oszillationsinverters 1501 eingefügt. Der
Phasenkompensationskondensator 1504 ist zwischen GND (VDD)
und den Ausgangsanschluss des Oszillationsinverters 1501 eingefügt. Der
Rückkopplungswiderstand 1505 ist
parallel mit dem Quarzoszillator 1402 verbunden. Das Schaltelement 1502 ist
zwischen die Leitung zum Zuführen
des Konstantstromausgangs ST und den Stromversorgungsanschluss des
Oszillationsinverters 1501 eingefügt. Ein Doppeleingangs-NOR-Gatter 1506 ist
zum Einspeisen eines Gatter-Ein/Aus-Steuersignals in die Gatterelektrode des
Schaltelements 1502 vorhanden. Das NOR-Gatter 1506 empfängt das
Uhrantriebszwangsstoppsignal SO als einen positiven Logikeingang
und das Spannungsdetektierungsergebnissignal SS als einen negativen
Logikeingang. Wenn also das Signal SO einen niedrigen Pegel hat
und das Signal SS einen hohen Pegel hat, so gibt das NOR 1506 ein
Signal mit hohem Pegel aus. Dadurch wird das Schaltelement 1502 eingeschaltet,
und es erfolgt eine Oszillation in der Quarzoszillationsschaltung 1401,
und als ein Quarzoszillationsschaltungsausgangssignal SU wird ein
Oszillationssignal mit einer zuvor festgelegten Frequenz ausgegeben.
Wenn das Signal SO einen hohen Pegel hat oder das Signal SS einen
niedrigen Pegel hat, so gibt das NOR-Gatter 1506 ein Signal
mit niedrigem Pegel aus, so dass das Schaltelement 1502 ausgeschaltet
wird und die Oszillation stoppt.
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In
dem in 15 gezeigten Beispiel wird eine
Kombination der Signale SO und SS als ein Signal zum Steuern des
Ein- und Ausschaltens
des Schaltelements 1502 verwendet. Es können jedoch auch andere Signale
als ein solches Signal verwendet werden. Zum Beispiel ist es möglich, nur
das Signal SO zum Steuern des Ein- und Ausschaltens des Schaltelements 1502 zu
verwenden. In diesem Fall kann das NOR-Gatter 1506 durch einen Inverter
ersetzt werden. Oder es ist auch möglich, einen p-Kanal-Transistor
anstelle eines n-Kanal-Transistors für das Schaltelement zu verwenden.
In diesem Fall ist der p-Kanal-Transistor in Reihe an den Stromversorgungsanschluss
auf der VDD-Seite des Inverters 1501 angeschlossen und
empfängt
das Signal SO am Gatteranschluss ohne Ändern der Logik. Es ist auch
möglich,
ein Übertragungsgatter
für das
Schaltelement 1502 zu verwenden. Es ist wünschenswert, für das Schaltelement 1502 nach
Möglichkeit
ein Element mit geringerem EIN-Zustands-Widerstand, niedrigerer
Schwellenspannung VTH und höherer Gleichstromverstärkungsrate
zu verwenden.
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Es
wird nun anhand von 16 eine Quarzoszillationsschal tung 1401a beschrieben,
bei der es sich um eine Variante der Quarzoszillationsschaltung 1401 in 15 handelt.
In der Schaltung 1401a ist ein Schaltelement 1602,
bei dem es sich um einen p-Kanal-Feldeffekttransistor handelt, zwischen
GND (VDD) und den positiven Stromversorgungsanschluss des Oszillationsinverters 1602 eingefügt. Des
Weiteren ist Schaltelement, bei dem es sich um einen n-Kanal-Feldeffekttransistor
handelt, zwischen die Leitung zum Zuführen der Konstantspannung ST und
den negativen Stromversorgungsanschluss des Oszillationsinverters 1603 eingefügt. Des
Weiteren ist ein Schaltelement 1604, bei dem es sich um
einen p-Kanal-Feldeffekttransistor handelt, zwischen den Ausgangsanschluss
des Inverters 1601 und die Spannung VDD eingefügt. Der
Gatteranschluss des Schaltelements 1602 empfängt das
Ausgangssignal des NOR-Gatters 1506, und der Gatteranschluss
des Schaltelements 1603 empfängt das Ausgangssignal des
Inverters 1605, der das Ausgangssignal des NOR-Gatters 1506 invertiert.
Der Gatteranschluss des Schaltelements 1604 empfängt das
Ausgangssignal des Inverters 1605. In dieser Struktur ist
es möglich,
das Ein- und Ausschalten der Quarzoszillation in der gleichen Weise
zu steuern wie in der Quarzoszillationsschaltung 1401 in 15.
Des Weiteren wird das Schaltelement 1604 eingeschaltet
und zieht den Ausgangsanschluss des Inverters 1601 zu GND (VDD)
hinauf, wenn die Stromversorgung getrennt wird.
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In
der Quarzoszillationsschaltung 1401a von 16 kann
jeder der Schalttransistoren 1602 und 1603 durch
ein Übertragungsgatter
ersetzt werden, und es ist auch möglich, einen von ihnen wegzulassen.
Was die Charakteristika der Elemente anbelangt, sind jene bevorzugt,
die in der Erläuterung
für 15 beschrieben
sind. Es ist auch möglich,
das Schaltelement 1604 auf der Seite des Konstantstromausgangs
ST anstatt auf der Seite der Spannung VDD anzuordnen, so dass das
Element den Ausgangsanschluss des Inverters 1601 auf ST
herunterzieht. Es ist auch möglich,
das Schaltelement 1604 durch eine Mikrostromquelle, die
keinen Schaltvorgang ausführt,
oder ein Element mit hohem Widerstand zu ersetzen.
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Als
nächstes
werden anhand der 17A und 17B weitere
Varianten der Quarzoszillationsschaltung 1401 in 15 beschrieben.
Eine Quarzoszillationsschaltung 1401b, die in 17A gezeigt ist, unterscheidet sich von der Schaltung,
die in 15 gezeigt ist, dadurch, dass
das Schaltelement 1502 fehlt, dass der Oszillationsinverter 1701 ein
3-Zustands-Inverter mit einem Freigabe-Eingangsanschluss ist und
der Ausgangsanschluss des NOR-Gatters 1506 direkt in den
Freigabe-Eingangsanschluss des Oszillationsinverters 1701 eingefügt ist.
Wenn in dieser Struktur das Uhrantriebszwangsstoppsignal SO einen
niedrigen Pegel hat und das Spannungsdetektierungsergebnissignal
SS einen hohen Pegel hat, so wird der Oszillationsinverter 1701 aktiv,
und die Oszillation wird ausgeführt.
Wenn das Signal SO einen hohen Pegel hat oder das Signal SS einen
niedrigen Pegel hat, so geht der Inverter 1701 in einen
inaktiven Zustand über,
in dem die Ausgangsimpedanz des Inverters sehr hoch ist, und die Quarzoszillation
stoppt. Nebenbei bemerkt, wie in 17B gezeigt,
kann der Inverter 1701 durch eine Doppeleingangs-NAND 1701a ersetzt
werden. In diesem Fall wird der gleiche Betrieb ausgeführt wie im
Fall von 17A. Die Ersetzung des Inverters 1701 ist
nicht auf eine NAND-Logikschaltung beschränkt, sondern ist zum Beispiel
auch mit einem NOR-, AND- oder NOR-Gatter möglich.
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Als
nächstes
wird anhand von 18 die Struktur der in 14 gezeigten
Konstantspannungsgeneratorschaltung 1405 beschrieben. In
der in 18 gezeigten Struktur umfasst
die Schaltung 1405 einen Differenzialverstärker 1804,
Transistoren 1801, 1802, 1805, 1806, 1807, 1808, 1811, 1812 und 1850,
einen Kondensator 1809 und einen Inverter 1814.
Der Differenzialverstärker 1804 umfasst
Transistoren 1840–1846.
Der Transistor 1801 ist zwischen die Stromversorgungsleitung
der VSS und den Differenzialverstärker 1804 eingefügt. Der
Transistor 1805 ist zwischen die Stromversorgungsleitung
der VSS und den Differenzialverstärker 1804 eingefügt. Der
Transistor 1802 wird eine aktive Last zwischen dem Gatter
und der Quelle des Transistors 1801. Der Transistor 1806 wird
eine aktive Last zwischen dem Gatter und der Quelle des Transistors 1805.
Der Kondensator 1809 ist zwischen einem Ausgangsanschluss 18a des
Differenzialverstärkers 1804 und
einem Ausgangsanschluss 18b der Konstantspannungsgeneratorschaltung 1405 angeschlossen.
Die Transistoren 1807, 1808 und 1812 bilden
eine Ausgangsstufe der Schaltung 1405. Der Transistor 1850 ist
zwischen der Stromversorgungsleitung der VDD und den Ausgangsanschluss 18b eingefügt. Das OR-Gatter 1815 empfängt das
Signal SO als eine positive Logik und das Signal SS als eine negative
Logik. Das Ausgangssignal des OR-Gatters 1815 wird in den
Inverter 1814 und die Gatter der Transistoren 1801 und 1811 eingespeist.
Das Ausgangssignal des Inverters 1814 wird in das Gatter
der Transistoren 1805 und 1850 eingespeist.
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Wenn
das Signal SO einen niedrigen Pegel hat und das Signal SS einen
hohen Pegel hat, so werden die Transistoren 1801 und 1805 eingeschaltet,
und die Transistoren 1811 und 1850 werden ausgeschaltet.
Darum empfängt
der Differenzialverstärker 1804 die
Stromversorgung, und der Transistor 1811 wird ausgeschaltet,
und der Transistor 1810 wird aktiv, so dass die Konstantleistungsausgangsspannung
ST erzeugt wird. Wenn das Signal SO einen hohen Pegel hat oder das
Signal SS einen niedrigen Pegel hat, so werden die Transistoren 1801 und 1805 ausgeschaltet,
und der Transistor 1850 wird eingeschaltet, und der Differenzialverstärker 1804 empfängt nicht
die Stromversorgung, und der Transistor 1811 wird eingeschaltet,
und der Transistor 1810 wird inaktiv, so dass die Konstantleistungsausgangsspannung
ST stoppt.
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In
der Struktur in 18 sind die Transistoren 1801 und
1805 im oberen bzw. unteren Teil des Differenzialverstärkers 1804 angeordnet,
aber es ist auch möglich,
einen von ihnen wegzulassen oder sie durch Übertragungsgatter zu ersetzen.
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Als
nächstes
wird anhand von 19 ein weiteres Beispiel der
Uhr beschrieben, in dem die Anhebe- und Absenkschaltung 49 so
gesteuert werden kann, dass sie anhält. Die Schaltung 49 umfasst eine
Anhebe- und Absenkverknüpfungsschaltung 1901,
einen Ergänzungskondensator 49c,
N-Kanal-MOS (Metalloxidhalbleiter)-Transistoren 1902 und 1904 sowie
Dioden 1903 und 1905. Die Anhebe- und Absenkverknüpfungsschaltung 1901 umfasst mehrere
Kondensatoren (49a und 49b in 1)
und mehrere Schaltelemente. Die Ausgangsspannung wird an den Ergänzungskondensator 49c angelegt, und
der Kondensator 49c wird geladen. Die Ausgangsspannung
VTKN der Batterie 48 wird in den Abzug des N-Kanal-MOS-Transistors 1902 eingespeist,
und die Quelle des Transistors 1902 ist an den Eingangsanschluss
der Anhebe- und Absenkverknüpfungsschaltung 1901 angeschlossen.
Der Ausgang der Anhebe- und Absenkverknüpfungsschaltung 1901 ist
an den Abzug des N-Kanal-MOS-Transistors 11904 angeschlossen,
und die Spannung VSS wird aus der Quelle des Transistors 1902 in
den Ergänzungskondensator 49c ausgegeben.
Die Dioden 1903 und 1905 sind parasitäre Dioden
zu den Transistoren 1902 bzw. 1904. Die Gatter
der Transistoren 1902 und 1904 empfangen das Ausgangssignal
des NOR-Gatters 1906. Das NOR-Gatter 1906 empfängt das
Signal SO als eine positive Logik und das Signal SS als eine negative
Logik.
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Wenn
in der Anhebe- und Absenkschaltung 49 in 19 das
Uhrantriebszwangsstoppsignal SO einen niedrigen Pegel hat und das
Spannungsdetektierungsergebnissignal SS einen hohen Pegel hat, so sind
die Transistoren 1902 und 1904 im Ein-Zustand, so dass
die Anhebe- und Absenkverknüpfungsschaltung 1901 zum
Anheben und Absenken in der Lage ist. Wenn andererseits das Signal
SO einen hohen Pegel hat und das Signal SS einen niedrigen Pegel hat,
so sind die Transistoren 1902 und 1904 im Aus-Zustand,
so dass die Anhebe- und Absenkverknüpfungsschaltung 1901 nicht
zum Anheben und Absenken in der Lage ist. Darum sinkt die Ausgangsspannung
VSS des Ergänzungskondensators 49c. Nebenbei
bemerkt, ist das Signal zum Steuern des Ein- und Ausschaltens der
Transistoren 1902 und 1904 nicht notwendigerweise
eine Kombination der Signale SO und SS, sondern das Signal SO allein
ist ausreichend.
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Als
nächstes
wird anhand von 20 ein weiteres Beispiel der
Uhr beschrieben. Während
in diesem Beispiel der Zeitmessungsbetrieb der Zwangsstoppsteuerung
unterliegt, wird die Einspeisung des Motorantriebssteuersignals
SE gestoppt, um den Betrieb der Motoransteuerschaltung E anzuhalten.
In der Struktur in 20 treten das Signal SO und
die negative Logik des Signals SS in das NOR-Gatter 2002 ein.
Das Ausgangssignal des NOR-Gatters 2002 und das Ausgangssignal
(SE-Änderung)
der Uhrsteuerschaltung 203 treten in das Doppeleingangs-AND-Gatter 2001 ein.
Das Ausgangssignal des AND-Gatters 2001 tritt in die Motoransteuerschaltung
E ein. In 20 wird das Ausgangssignal der
Schaltung 203 als eine "Se-Änderung" bezeichnet, was
ein Änderungssignal
für das Signal
SE bedeutet.
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Wenn
in der Struktur in 20 das Uhrantriebszwangsstoppsignal
SO einen niedrigen Pegel hat und das Spannungsdetektierungsergebnissignal SS
einen hohen Pegel hat, wird das AND-Gatter 2001 freigegeben.
Darum tritt das Signal SE in die Motoransteuerschaltung ein. Wenn
andererseits das Signal SO einen hohen Pegel hat und das Signal
SS einen niedrigen Pegel hat, wird das AND-Gatter 2001 gesperrt.
Darum wird das Signal SE nicht in die Schaltung E eingespeist. Darum
es ist möglich,
den Betrieb der Motoreinheit D anzuhalten. Nebenbei bemerkt, wird
in diesem Beispiel in 20 das Signal von der Uhrsteuerschaltung 203 so
gesteuert, dass die Motoransteuerungseinheit E angehalten wird.
Es ist jedoch auch möglich,
zum Beispiel die Anzeige des LCD-Feldes anzuhalten, wenn die Digitaluhr
ein LCD-Feld zum Anzeigen der Zeit aufweist.
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Als
nächstes
wird anhand von 21 ein weiteres Beispiel der
Uhr beschrieben. Wenn in diesem Beispiel die Uhr der Zwangsstoppsteuerung
unterliegt, so wird ein Teil des Betriebes der Steuersektion C,
der den Zustand eines oder mehrerer externer Eingangsanschlüsse bestimmt,
gestoppt. 21 zeigt ein Blockschaubild,
das eine Struktur für
eine Eingangsschaltung in der Uhrsteuerschaltung 203 zeigt.
Die Eingangsschaltung ist für
externe Anschlüsse 2116 und 2117 gedacht
(Anschlüsse,
um zum Beispiel ein Rücksetzungssignal
einzugeben). In diesem Fall werden die in 21 gezeigten Schaltkreise
zum Beispiel auf einem integrierten Schaltkreis integriert, und
die externen Anschlüsse 2116 und 2117 dienen
dem Empfangen von Eingangssignalen von außerhalb des integrierten Schaltkreises.
Widerstände 2105 und 2106 und
Dioden 2104 und 2107 bilden eine Eingangsschutzschaltung,
die dem externen Anschluss 2116 entspricht. Widerstände 2111 und 2109 und
Dioden 2110 und 2112 bilden eine Eingangsschutzschaltung, die
dem externen Anschluss 2117 entspricht. Der externe Anschluss 2116 ist
mit einem der zwei Eingangsanschlüsse eines NOR-Gatters 2101 über die Widerstände 2105 und 2106 verbunden.
Der externe Anschluss 2117 ist an denselben Eingangsanschluss des
NOR-Gatters 2101 über
die Widerstände 2110 und 2109 angeschlossen.
Pulldown-Schaltkreise 2103 und 2102, bei denen
es sich zum Beispiel um Feldeffekttransistoren handelt, sind zwischen
denselben Eingangsanschluss des NOR-Gatters 2101 und eine negative
Stromleitung zum Fixieren des Eingangsanschlusses, wenn das externe
Eingangssignal nicht definiert ist, eingefügt.
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Das
Ausgangssignal des NOR-Gatters 2101 tritt in die Uhrsteuerschaltung 203 ein.
Das Oszillationsstoppdetektierungssignal SQ tritt in den einen der zwei
Eingangsanschlüsse
des NOR-Gatters 2101 ein. Das Gatter des Transis tors 2102 ist
an den Ausgangsanschluss des NOR-Gatters 2101 angeschlossen.
Das AND-Gatter 2114 empfängt ein invertiertes Signal
des Signals SQ und den zuvor festgelegten Abtasttakt CK. Das Ausgangssignal
des AND-Gatters 2114 wird in das Gatter des Transistors 2103 eingespeist.
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Wenn
bei dieser Struktur die Uhr arbeitet, so hat das Signal SQ einen
niedrigen Pegel, und die Pulldown-Schaltung wird durch den Transistor 2103 entsprechend
dem Abtasttakt CK eingeschaltet. Wenn andererseits der Uhrbetrieb
stoppt, so wird das Signal SQ zu einem hohen Pegel (Detektion des
Oszillationsstoppzustandes), so dass die Pulldown-Schaltung durch
den Transistor 2102 und 2103 ausgeschaltet wird.
Darum fließt
zu einer Zeit, wenn der Uhrbetrieb stoppt – wobei sich die externen Anschlüsse im Rücksetzungszustand
mit hohem Pegel befinden –,
kein Strom von der Stromversorgung durch die Pulldown-Schaltung
zu der Uhrsteuerschaltung 203. Dies ermöglicht es, den Stromverbrauch
in der Schaltung während
des Anhaltens des Uhrbetriebes zu senken. Hier dienen die externen Anschlüsse dem
Einspeisen von Rücksetzungssignalen,
und sie sind in 21 als Rücksetzung 1 und 2 gezeigt.
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Die
Erfindung kann zusätzlich
zu der hier besprochenen Ausführungsform
auch in anderen Formen verkörpert
sein. Zum Beispiel kann anstelle der internen Ladeeinheit auch eine
externe Ladeeinheit oder eine herausnehmbare Ladeeinheit verwendet werden.
Es ist auch möglich,
eine Ladevorrichtung zu verwenden, die an eine übliche Steckdose angeschlossen
wird, die Ladevorrichtung mit der Batterie zu verbinden und sie
dann zu laden. Es ist auch möglich,
Lichtenergie unter Anwendung eines Licht-Elektrizität-Umwandlungselements,
wie zum Beispiel einer Solarzelle, zu nutzen. Es ist auch möglich, Wärmeenergie
unter Anwendung eines Wärme-Elektrizität-Umwandlungselements,
wie zum Beispiel eines Peltier-Elements,
zu nutzen. Es ist auch möglich, Dehnungsenergie
unter Anwendung eines Dehnung-Elektrizität-Umwandlungsele ments, wie
zum Beispiel eines Piezoelements, zu nutzen. Es ist auch möglich, Induktion
durch Elektromagnetismus von außerhalb
der Uhr zu nutzen und dadurch Elektrizität zu erzeugen. Zusätzlich zu
Uhren kann die vorliegende Erfindung auch auf Stoppuhren und sonstige
Zeitmesser angewendet werden.
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In
der obigen Ausführungsform
ist die Ladedetektierungsschaltung 202 in einer anderen
Leitung als einer Ladeleitung, die von der Generatorspule 44 zur
Batterie 48 führt,
angeordnet und detektiert den Ladezustand durch direktes Detektieren
des Ausgangsanschlusses der Generatorspule 44. Es ist jedoch
statt dessen auch möglich,
ein Widerstandselement mit niedrigem Widerstand in Reihe in die
Ladeleitung einzusetzen und den Ladezustand durch Vergleichen eines
Spannungsabfalls – direkt
oder nach einer Verstärkung – mit einem
vorgeschriebenen Standard zu detektieren. Der Spannungsabfall in
dieser Erklärung
ist die Folge des elektrischen Stromes. Es ist auch möglich, nach
dem Bestimmen des Stromwertes eine Schätzung der gespeicherten Spannung
der Batterie vorzunehmen, indem der detektierte Stromwert einer
Glättung
oder Integration unterzogen wird, und ein Ergebnis dahingehend zu prüfen, ob
ein vorgeschriebener Standard überschritten
wird oder nicht, und daraus das Vorhandensein des Ladenvorgangs
zu schlussfolgern.
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Zusätzlich zu
den elektronischen Uhren kann diese Erfindung auch auf tragbare
elektronische Geräte
angewendet werden, wie zum Beispiel Mobiltelefone, tragbare Personalcomputer
und Taschenrechner. In diesem Fall ist eine Sektion, die der Antriebseinheit,
die durch den Strom von der Batterie angetrieben wird, entspricht,
eine Steuerschaltungseinheit, die Funktionen dieser tragbaren elektronischen Geräte steuert.