EP1316862B1 - Electro-mechanical time switch - Google Patents

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Publication number
EP1316862B1
EP1316862B1 EP02026601.1A EP02026601A EP1316862B1 EP 1316862 B1 EP1316862 B1 EP 1316862B1 EP 02026601 A EP02026601 A EP 02026601A EP 1316862 B1 EP1316862 B1 EP 1316862B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive
sensor
time
time switch
mode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02026601.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1316862A3 (en
EP1316862A2 (en
Inventor
Gregor Dr. Tebrake
Joel DÄHLER
Erwin Mauz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Legrand GmbH
Original Assignee
Legrand GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Legrand GmbH filed Critical Legrand GmbH
Publication of EP1316862A2 publication Critical patent/EP1316862A2/en
Publication of EP1316862A3 publication Critical patent/EP1316862A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1316862B1 publication Critical patent/EP1316862B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C23/00—Clocks with attached or built-in means operating any device at preselected times or after preselected time-intervals
    • G04C23/02—Constructional details
    • G04C23/12—Electric circuitry

Definitions

  • the present invention relates to an electromechanical timer.
  • Electromechanical time switches are almost always driven synchronously with single-phase stepper drives (type Lavet). These drives consist essentially of a drive coil and ferromagnetic flux guides (stator) and a permanent magnetic rotor, which is either 2-pin diametrically or multipolar laterally magnetized on the circumference. These are controlled drives in which the rotor rotates by a precisely defined step with each drive pulse.
  • the drive is rigidly coupled via a multi-stage gearbox with the program disc.
  • the speed of the program switching disc is determined by the transmission ratio of the transmission and the drive speed. For daily timers, the program switch disc rotates once per 24 hours, with weekly timers, the program disc rotates once per 7 days.
  • the switching elements on the periphery of the program switch disc are scanned by a switching mechanism. The switching mechanism actuates according to the position of the switching elements an electrical switch.
  • the timer has a drive and a transmission.
  • the drive is a synchronous motor or a stepper motor.
  • the angular position of the program disk is detected by means of a sensor and the detected signal is returned to a control unit.
  • the control unit controls the speed of the program disc by means of this sensor signal and compares their accuracy on the basis of an internal timekeeping on a radio time basis. If time deviations are detected, the microprocessor causes a correction by changing the ratio of run and standstill time of the drive.
  • the in the publication DE 295 05 405 U1 described timer is a weekly or daily timer. Depending on the version, the timer therefore has a speed of one or seven revolutions per week.
  • the angular position of the program switching disc thus reflects the time set on the program switching disc.
  • an infrared reflection sensor is described as the sensor, which cooperates with a miniature mirror. From the motor executed steps are from that in a timer according to the document DE 295 05 405 U1 provided sensor not detected.
  • a disadvantage of this timer is that the accuracy of the time switch or the changeover from summer time to winter time and vice versa is dependent on the radio time signal.
  • a dependence on a radio time signal has some disadvantages for timers.
  • a timer whose function is dependent on a radio-time signal, and which is installed, for example, in a cabinet due to the electromagnetic interference generated in the cabinet disrupted reception of the time signal emitted by the central time transmitter.
  • receiving low cellars can significantly disturb the secure reception of the time signal. In such cases, a proper function of the disclosed in the publication time switch is no longer guaranteed.
  • timer From the prior art is also a timer according to the document DE 296 07 082 U1 known.
  • This timer has an automatic time changeover from summer time to winter time, wherein the time change is independent of a radio time signal.
  • the time switch is also suitable for installation in the area of influence of electromagnetic interference sources and in the area of a radio shadow (eg in basements).
  • this timer has the disadvantage that with this timer only a quick adjustment of the program disc forward is possible. If, on the other hand, the clock is to be reset, the forward movement of the program switch disk for the period to be reset is stopped.
  • the invention is therefore based on the object to propose a timer for funkunparen operation whose drive can be operated forward and backward, which also made a proposal for the design of the controller and malfunction of the drive can be detected. Another concern is to propose a timer, which allows rapid adjustment of the program disc both forward and backward.
  • an electromechanical timer according to claim 1. This is essentially achieved by using an electronic control in conjunction with a forward and reverse rotatable drive and the sensor which detects the steps of the drive and the signal is fed to a sensor counter, wherein the count of the sensor counter for the purpose of controlling the drive is compared with a preselection.
  • the timer control specifies the number of steps to be executed by the drive. This number is called the area code.
  • the time switch according to the invention has a Netzausfattzähter in which the duration of a power failure is registered.
  • the sensor counter is set by the control program in normal time switch operation, in operation at power recovery after a power reserve operation and in operation when switching from summer to winter time with existing network to a specific area code.
  • the preselection is one: When operating at mains return after a power reserve operation, a current counter reading of a power failure counter is transmitted to the sensor counter as a preselection.
  • the area code is set to sixty when working with minute steps.
  • the controller starts a driver at periodic time intervals, which switches on the drive.
  • the sensor counter Upon reaching the preselection, the sensor counter emits an output signal which acts on the driver and thus switches off the drive and resets a counting register of the sensor counter to zero.
  • the driver In operation at power recovery after a power reserve operation, the driver is after the transmission of the area code in the sensor counter with the next drive forward or back put into operation.
  • the driver is switched off by the controller if the number of steps received by the sensor corresponds to the preselection of the sensor counter.
  • the control program simultaneously sets the preselection of the sensor counter to one and the power failure counter to zero, which corresponds to a normal timer operation.
  • the driver When changing from daylight saving time to winter time when there is an existing grid, the driver is started backwards with the next drive pulse after the preselection is transferred to the sensor counter and remains active until the sensor counter has recorded a reset of the clock by the number of steps that corresponds to the preselection , Thereafter, the area code is reset according to the normal time switch operation.
  • the driver When changing from winter time to summer time with the network present, the driver is started forward after the preselection is transferred to the sensor counter with the next drive pulse and remains active until the sensor counter has detected a reset of the clock by the number of steps corresponding to the preselection , Thereafter, the area code is reset according to the normal time switch operation.
  • the speed of the drive is preferably designed to be many times higher in relation to the mechanical ratio of the transmission than is necessary for the continuous real-time operation of the time switch.
  • the drive is only activated for a short duty cycle within a periodic time interval.
  • the duty cycle of the drive is controlled by the controller. Interval operation electronically reduces the relatively high speed of the drive.
  • the drive is turned on by the electronic control at the beginning of the periodic time interval, the turn-off time is determined by the fact that provided for the defined time interval by the controller steps of the drive, ie the area code, detected by the sensor and reported to the electronic control.
  • a wheel of the transmission (sensor wheel) is provided with time-equivalent markings, which are detected by the sensor.
  • the program switching disc is adjusted by one or more steps.
  • the shutdown of the drive takes place as soon as the sensor uses the markings to determine the steps prescribed by the control, i. the area code, has recorded. It is also possible for the sensor to detect the current through the coil of the drive or the voltage on the coil, and then to determine from the detected signal whether the drive satisfies the number of steps provided by the control, i. the area code, did.
  • the duty cycle of the drive is very short compared to the time interval due to its high speed in normal clock mode. That is, for the adjustment of the program disc by the step corresponding to a time interval, the drive requires a much smaller time than a time interval.
  • the signals from the sensor are fed to a sensor counter.
  • the rapid adjustment of the clock by, for example, + / - 1 h in a summer or winter time change is realized in particular in that the drive is not switched off immediately after a step, but that so many steps are taken until a number of steps predetermined by the electronic control, ie the preselection is counted by the sensor counter before the drive is switched off.
  • the power reserve duration is significantly increased in comparison to conventional clocks in particular in that neither the drive nor the load switch is active during a power interruption.
  • the electronic circuit detects via the power sensor input whether the Mains voltage is available or not.
  • the power failure counter is started, which records the duration of the power failure.
  • the clock is readjusted to the current time by the current counter reading of the power failure counter is taken as a preselection in the sensor counter and the drive is turned on until the count of the sensor counter is equal to the area code. Thereafter, both count registers are reset to 0, and the normal clock operation with periodic time intervals is executed.
  • the objects are further achieved by a method for quick adjustment of an electromechanical timer according to the invention with a Lavetantrieb, wherein the Lavetantrieb a rotor and a stator with a coil and wherein for rapid adjustment drive pulses are switched to the coil, wherein the turn-on, i. the times of the connections and the duration of the connections of the drive pulses are determined from the position of the rotor detected by the sensor.
  • Fig. 1 shows a spur gear of a conventional quartz day timer including drive shaft and program disc (teeth not shown).
  • the indexing disk is driven both in network operation, as well as in the power reserve mode by a stepper drive in constant time intervals, as long as the battery has enough energy.
  • the gear ratios are shown in the following table.
  • Number of teeth wheel Number of teeth shoot Translation factor Mean time per 1 turn Average speed drive 10 2 s 0.5 / s 1st wheel 48 10 4.8 9.6 s 6.25 / min 2nd wheel 50 10 5 48 s 1.25 / min 3rd wheel 50 10 5 4 min 15 / h 4th wheel 50 10 5 20 min 3 / h 5th wheel 75 10 7.5 2.5 h 9.6 / d switching disk 96 9.6 24 hours 1 / d
  • Fig. 2 shows an electromechanical daily timer according to the invention.
  • the program switch disc is not driven in the power reserve but is automatically set to the current time on power recovery.
  • the gear ratios are shown in the following table.
  • Number of teeth wheel Number of teeth shoot Translation factor Mean time per 1 turn Average speed Drive shaft (continuous operation) 0.1 s 10 / s Number of teeth wheel Number of teeth shoot Translation factor Mean time per 1 turn Average speed Drive shaft (interval operation) 0 (shaft diameter 2.5 mm) 240 (ratio Off: On) 24 s 150 / h 1st wheel 0 (wheel diameter 25 mm) 10 10 4 min 15 / h 2nd wheel 50 10 5 20 min 3 / h 3rd wheel 75 10 7.5 2.5 h 9.6 / d Program switching disc 96 9.6 24 hours 1 / d
  • the time switch according to the invention can be operated in various operating states. These include the normal time switch mode with existing network (mains operation), the operation at mains return after a power reserve operation and the operation at changeover from summer time to winter time with existing network (and vice versa) and the operation at summer / winter time change in the power reserve mode:
  • the electronic control unit generates as in a typical electronic clock from the oscillations of an oscillator 23 by means of an electronic multi-stage divider 25 a time-synchronous clock, preferably with a clock frequency of 1 Hz.
  • This clock is used to the register 27 for the current time and the current date to increment continuously.
  • the contents of the current time and date register 27 can be accessed via a
  • Programming input 24 can be set to the current time and the current date.
  • a driver 28 is started at periodic time intervals, preferably at minute intervals from the electronic controller, and turns on the drive 10.
  • the shutdown of the drive 10 takes place when the transmission sensor 20 using a marker 19, preferably a minute mark, the movement of a gear (sensor) by a certain angle, which corresponds exactly to the adjustment of the clock by 1 minute, reports back to the electronic control.
  • the sensor signal is supplied to the sensor counter 31.
  • the sensor counter 31 has the function of a repetitive preselection counter, which outputs an output signal when the preselection is reached and sets the counting register back to 0.
  • the output signal of the sensor counter 31 acts on the driver 28 and thus switches off the drive.
  • the sensor counter 31 is set depending on the operating state of the clock by the control program to a specific area code. In normal clock mode the prefix is set to 1.
  • An input 33 of the electronic controller is switched to either logic "1" (Vcc 41) or logic “0" (GND 35) via the switch coupled to the shift lever 17.
  • An output 33 ' controls the load relay 38 in response to this signal.
  • the signal edges of the output 33' can be delayed so that the switching operation of the load relay 38 always takes place just before a zero crossing of the mains voltage.
  • the zero crossings of the mains voltage are detected by the network sensor 34.
  • the time switch according to the invention is a daily timer or a weekly timer, the following operating states can be distinguished during power reserve operation
  • the driver 28 is no longer activated, i.e., the program disk 15 is no longer moving.
  • the output 33 ' is switched to logic "0".
  • the load relay 38 goes into the rest position.
  • the current time and date will continue to be recorded by battery.
  • the power supply is ensured by a primary cell 40.
  • the network sensor 34 starts in case of power failure, a power failure counter 32, the time intervals - for example, minute intervals - the power failure cyclically from 0 up to 720 and again down to 0 counts, then again up to 720, etc.
  • the power failure counter 32 When power returns, the power failure counter 32 is stopped. The current counter reading is transmitted as a preselection to the sensor counter 31. Depending on whether the power failure counter 32 has been stopped in the up phase or down phase, the driver 28 is put into operation with the next drive pulse in the forward and backward modes to set the clock. By the method described an adjustment of the clock after power failure by a maximum of 12 h forward or backward is necessary. The number of time intervals that the setting process lasts is registered and added to the preselection of the sensor counter 31 when the clock is advanced or subtracted when the clock is shifted backwards.
  • the driver 28 is turned off by the controller due to the output of the sensor counter 31 and simultaneously sets the control program, the preselection of the sensor counter 31st back to 1 and the power failure counter 32 back to 0, which corresponds to the normal clock operation.
  • the timer is now running again in network operation, the program disk 15 has been adjusted at power return according to the power failure period.
  • the output 33 'for the load relay 38 is again activated according to the state of the input 33.
  • the watch may also be equipped with a drive that only rotates in one direction (forward).
  • the power failure counter 32 cyclically counts the minutes of the power failure from 0 to 1439 and then restarts at 0.
  • the clock must be adjusted in this case after a power failure in the worst case by 23 h 59 min.
  • a weekly timer works on the same principle. Only the power failure counter 32 operates with other count ranges. If a forward / reverse operable drive 10 is used, the power failure counter 32 counts the minutes of power failure cyclically from 0 to 5040 and again down to 0, then up again to 5040, etc. This ensures that the clock in the worst case to maximum 5040 minutes (3.5 days) must be readjusted forwards or backwards.
  • the watch may also be equipped with a drive 10 which rotates in one direction only (forward).
  • the count Mains failure counter 32 cyclically increases the minutes of the power failure from 0 to 10079 and then starts again at 0.
  • the clock must be adjusted in this case after a power failure in the worst case by 6 d: 23 h: 59 min.
  • the time and the date of the start of the summer time is stored.
  • the time and the date of the beginning of the winter time is stored.
  • control program continuously compares whether the content of the current time register (time and date) 27 is equal to the content of one of the two changeover registers (time and date) 29, 30.
  • the control program sets the preselection of the sensor counter from 1 to 60, if it is worked with minute steps. With the next drive pulse, the driver 28 is started forward, and remains active until the sensor counter has detected a forward advance of the clock by 60 steps. Thereafter, the driver 28 is stopped again and the preselection of the sensor counter 31 is determined by the Control program reset from 60 to 1 again. Furthermore, the current time register is presented by 1 hour.
  • the clock can also be reset by driving the driver 28 for a certain number of drive pulses, e.g. 60 minute pulses, locked. That is, the watch operation stops for exactly 1 hour to resume normal operation thereafter.
  • the pulses required for the time change - for example 60 minute pulses - are added to or subtracted from the result of the power failure counter 32 and the clock is adjusted accordingly when the power returns
  • the time switch can be used to set the region whose changeover rules should be taken into account during the summer / winter changeover (summer / winter time selection 26): Two inputs of the electronic control select the region in the summer / winter time selection 26 whose shift rule is to be taken into account. Each region is assigned a specific signal pattern at the inputs. The assignment may look like this, for example. Input 1 Entrance 2 region GND GND EUROPE GND Vcc USA Vcc Vcc No changeover function
  • the specific changeover data are loaded into the first changeover register 29 and the second changeover register 30.
  • the first gear stage is preferably designed as a friction gear. This has the advantage that running noise compared to spur gears are significantly lower, and that higher gear ratios can be realized.
  • the first gear stage can alternatively be designed as a worm gear.
  • Fig. 3 shows an electromechanical day time switch as a simplified embodiment of the invention.
  • the program disc 15 is not driven in power reserve, but automatically adjusted to the current time when power returns.
  • Load switch 39 is active on mains return and switches in the adjustment phase of the clock according to the set program.
  • Fig. 3 the load relay 38 is replaced by a mechanical load switch 39, which is controlled directly by the shift lever 17. This eliminates in the electronic control of the input / output 33, 33 '. Also eliminates the components for the electronic control of the relay. Furthermore, the cost of components in the range of the power supply is significantly reduced.
  • Fig. 4 is an electromechanical timer with the following gear ratio and speeds shown.
  • Number of teeth wheel Number of teeth shoot Translation factor Mean time per 1 turn Medium rotation -zah / drive shaft 10 2 min 30 / h 1st wheel 20 10 2 4 min 15 / h 2nd wheel 50 10 5 20 min 3 / h 3rd wheel 75 10 7.5 2.5 h 9.6 / d
  • Program switching disk 96 9.6 24 hours 1 / d
  • FIG. 4 illustrated embodiment of an electromechanical timer this is a daily clock, differs from the in Fig. 3 illustrated embodiment, essentially by the nature of the sensor 21, which acts on the sensor counter 31 with the sensor signal.
  • an electronic sensor 21 is provided, which is essentially formed by an integrated comparator circuit, which detects the voltage induced by the rotor movement after switching off the drive pulse in the coil. About changes in voltage in this coil 42 of the drive 10, the movements generated by the drive 10 can be detected and reported via the sensor 21 to the sensor counter 31.
  • the drive 10 is in the embodiment according to Fig. 4 provided as a single-phase stepping motor (type Lavet) with permanent magnetic rotor 44.
  • the rotor 44 has a pair of poles, which is formed by a permanent magnet, wherein the poles of the pole pair are diametrically opposite.
  • the step angle of this drive 10 is 180 °, ie half a turn.
  • drives can also be provided in which the rotor has a higher number of pole pairs, thus correspondingly smaller step angles are possible.
  • Such a drive 10 has by the construction, that is, in particular by the asymmetrical formation of the air gaps, a preferred direction of rotation. This preferred direction of rotation is the direction of clockwise rotation.
  • the drive 10 is driven by the driver 28 with periodic drive pulses 50 (FIG. Fig. 5 ) of alternating polarity. Below a cutoff frequency, Lavet type single-phase stepper motors in the controlled range behave very stably and perform a defined step per drive pulse 50. The next step is carried out only when the rotor 44 is finally settled in its new rest position, that is, when the vibration of the rotor 44 has subsided due to the native damping.
  • the drive pulses 50 are given in the form of a rectangular pulse short duration on the drive coil.
  • the drive pulses generate in the coil 42 of the drive 10, a magnetic field, wherein the permanent-magnet rotor 44 of the drive 10 is oriented opposite to the magnetic field generated by the coil 42 of the drive 10.
  • the drive pulse is short and dimensioned so that the rotor 44 is rotated from its magnetic rest position and damps after switching off the drive pulse 50 due to its magnetic interaction with the stator attenuated in its offset by 180 ° new rest position.
  • the coil 42 of the drive 10 is penetrated by a time-varying magnetic flux.
  • This time-varying magnetic flux through the coil 42 induces in the coil a voltage which is detected by the sensor 21 and by means of which one can detect the movement of the rotor 44.
  • the rectangular drive pulse 50 is switched from the outside. After switching off this drive pulse 50, a pulse 50a of opposite polarity is induced in the coil 42 by switching off. This pulse 50a is short-lived compared to the first pulse 50. This pulse 50a is then followed by a decaying oscillation of the voltage which is generated by the movement and the settling of the rotor 44.
  • the cutoff frequency of the drive pulses is essentially determined by the resonance frequency and the damping of the rotor-stator system. At a frequency of the drive pulses for driving the drive 10 in the region of the resonant frequency, however, these drives 10 no longer rotate in controlled operation. This effect has long been known in watch technology. Such trained as a single-step stepper motors type Lavet drives 10 can therefore be used only limited for a quick adjustment of a clock in particular a timer.
  • the voltage curve of the voltage in the coil 42 of the drive 10 at a quick adjustment and the corresponding rotor position is in the Fig. 6 shown.
  • a rapid adjustment of the timer starts at standstill of the drive 10 by connecting a drive pulse 51.
  • the connection of the following drive pulse 52 takes place with the opposite polarity.
  • the rotor 44 does not come to a standstill. Then it is driven continuously by switching on the magnetic field in alternating polarity.
  • the duration of each successive drive pulse is derived from the measurement of the total duration of the previous drive pulse and the time to the zero crossing of the induced voltage.
  • the drive pulses 51, 52, 53 synchronized with the position of the rotor 42 so that the drive 10 is first accelerated.
  • the drive 10 accelerates from standstill until it finally reaches a drive-typical final speed at which the mutual induction prevents further energy absorption.
  • the final speed is many times higher than the speed in normal clock mode with periodic drive pulses 50. This allows quick adjustment of the clock.
  • the terminals of the coil 42 are as in Fig. 4 shown connected to the inputs of a comparator circuit contained in the sensor 21.
  • the comparator circuit detects after switching off of the drive pulse, the zero crossing of the induced voltage due to the rotation of the rotor 44 and generates therefrom a signal which is supplied to the sensor counter 31. Further drive pulses generated by the driver 28 in rapid succession are suppressed as soon as the sensor counter 31 has registered the number of steps necessary for the quick adjustment. Drive pulses are thereafter output periodically for normal clock operation by the driver 28.
  • the reverse speed adjustment also begins at a standstill of the rotor 44 by switching on a drive pulse 54, which causes when rotating or acceleration of the rotor 44 in the forward direction. Immediately following the beginning of the forward rotational movement, however, a drive pulse 55 of the reverse polarity is then applied.
  • the duration of the first drive pulse 54 and the second drive pulse 55 is each drive-specific and so dimensioned that the rotor 44 after switching off the second drive pulse 55 due to its kinetic energy, the original Resting position at the beginning of the quick adjustment overflows backwards.
  • the connection of a third drive pulse 56 takes place with the opposite polarity.
  • Further drive pulses 57, 58 each follow with reversed polarity after the zero crossings of the induced voltages.
  • the rotor 44 does not come to a standstill.
  • the duration of the respective following drive pulse 56, 57, 58 turns off derived the measurement of the total duration of the previous drive pulse 55, 56, 57 and the time until the zero crossing of the induced voltage.
  • the drive pulses 56, 57, 58 are synchronized with the position of the rotor 44 so that the rotor 44 is constantly accelerated backward.
  • the rotor 44 accelerates until a final drive speed is reached at which the counterinduction and further energy absorption is prevented. This final speed is many times higher than the speed in normal clock mode with periodic drive pulses and thus allows a quick adjustment of the clock backwards.
  • the movable transmission parts are significantly reduced by an embodiment of the invention in the rule.
  • only 4 gears instead of 6 gear wheels are required compared to the conventional design, although the rotor speed in the embodiment according to the invention in Fig. 2 by a factor of 20 is higher than in the embodiment in Fig. 1 ,
  • the reduction of the movable transmission parts is achieved by the fact that the drive in conjunction with the electronic control by the interval operation already undergoes a relatively high electronic gear ratio, which mechanically corresponds to several gear stages.
  • gear stages in front of the sensor wheel 12 can be designed as friction wheels (without toothing), since the transmission sensor 20 compensates for any slip occurring in that it always causes the shutdown of the drive only when it has detected the next timestamp.
  • friction gear can be higher per level with the same dimensions Gear ratios realize as in geared helical gearboxes.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromechanische Schaltuhr.The present invention relates to an electromechanical timer.

Die heutigen elektromechanischen Schaltuhren sind zuverlässig und preiswert. Sie zeichnen sich aus durch eine unkomplizierte Bedienbarkeit und die leichte Erkennbarkeit des kompletten Schaltprogramms anhand der Programmschaltscheibe.Today's electromechanical timers are reliable and inexpensive. They are characterized by an uncomplicated operation and the easy recognizability of the complete circuit program on the program disc.

Elektromechanische Schaltuhren werden fast ausschließlich mit einphasigen Schrittantrieben (Typ Lavet) zeitsynchron angetrieben. Diese Antriebe bestehen im Wesentlichen aus einer Antriebsspule und ferromagnetischen Flussleitstücken (Stator) und aus einem dauermagnetischen Rotor, welcher entweder 2-polig diametral oder mehrpolig lateral am Umfang magnetisiert ist. Es handelt sich um gesteuerte Antriebe, bei denen sich der Rotor mit jedem Ansteuerimpuls um einen exakt definierten Schritt dreht. Der Antrieb ist über ein mehrstufiges Getriebe mit der Programmschaltscheibe starr gekoppelt. Die Drehzahl der Programmschaltscheibe ist durch das Übersetzungsverhältnis des Getriebes und die Antriebsdrehzahl bestimmt. Bei Tagesschaltuhren dreht sich die Programmschaltscheibe 1 mal pro 24 Stunden, bei Wochenschaltuhren dreht sich die Programmschaltscheibe 1 mal pro 7 Tage. Die Schaltelemente am Umfang der Programmschaltscheibe werden durch einen Schaltmechanismus abgetastet. Der Schaltmechanismus betätigt entsprechend der Stellung der Schaltelemente einen elektrischen Schalter.Electromechanical time switches are almost always driven synchronously with single-phase stepper drives (type Lavet). These drives consist essentially of a drive coil and ferromagnetic flux guides (stator) and a permanent magnetic rotor, which is either 2-pin diametrically or multipolar laterally magnetized on the circumference. These are controlled drives in which the rotor rotates by a precisely defined step with each drive pulse. The drive is rigidly coupled via a multi-stage gearbox with the program disc. The speed of the program switching disc is determined by the transmission ratio of the transmission and the drive speed. For daily timers, the program switch disc rotates once per 24 hours, with weekly timers, the program disc rotates once per 7 days. The switching elements on the periphery of the program switch disc are scanned by a switching mechanism. The switching mechanism actuates according to the position of the switching elements an electrical switch.

Es haben sich zwei wesentliche Typen von elektromechanischen Schaltuhren im Markt durchgesetzt:

  1. 1. Synchronuhren: Der Antrieb läuft mit einer netzsynchronen Antriebsdrehzahl und die Uhr bleibt stehen, sobald die Netzspannung ausfällt und muss bei Netzwiederkehr manuell wieder auf die aktuelle Uhrzeit gestellt werden.
  2. 2. Quarzuhren mit Gangreserve: Der Antrieb wird mit zeitsynchronen Impulsen gesteuert, die in einer elektronischen Einheit (Quarzoszillator und Frequenzteiler) erzeugt werden. Bei Netzbetrieb wird ein Akkumulator geladen, der bei Netzausfall für eine gewisse Zeit die Versorgung der Elektronik übernimmt und somit dafür sorgt, dass der Antrieb auch während der Netzunterbrechung weiter läuft. Solange die Netzunterbrechung nicht länger dauert als die Gangreservedauer, die im wesentlichen durch die Kapazität des Akkus und die Stromaufnahme des Antriebs bestimmt ist, entfällt damit eine Nachstellung der Uhr.
Two main types of electromechanical timers have become established in the market:
  1. 1. Synchronous clocks: The drive runs at a line-synchronized drive speed and the clock stops as soon as the mains voltage fails and must be reset manually to the current time when the power returns.
  2. 2. Quartz watches with power reserve: The drive is controlled by time-synchronized pulses, which are generated in an electronic unit (quartz oscillator and frequency divider). During mains operation, an accumulator is charged, which takes over the supply of the electronics for a certain time in case of power failure and thus ensures that the drive continues to run during the power failure. As long as the mains interruption does not take longer than the power reserve duration, which is essentially determined by the capacity of the battery and the current consumption of the drive, thus eliminating a readjustment of the clock.

Die Antriebsdrehzahl ist bestimmt durch die Gleichung n = f / p, wobei n die Antriebsdrehzahl, f die Ansteuerfrequenz und p die Polpaarzahl ist.The drive speed is determined by the equation n = f / p, where n is the drive speed, f is the drive frequency and p is the number of pole pairs.

Für einen typischen Antrieb in einer Quarzuhr mit einer Ansteuerfrequenz von f = 0,5 Hz und einer Polpaarzahl von p = 1 ergibt sich eine Antriebsdrehzahl von n = 0,5/s. Für einen typischen Antrieb in einer Synchronuhr mit einer Ansteuerfrequenz von f = 50 Hz und einer Polpaarzahl von p = 5 ergibt sich eine Antriebsdrehzahl von n = 10/s.For a typical drive in a quartz clock with a drive frequency of f = 0.5 Hz and a pole pair number of p = 1, a drive speed of n = 0.5 / s results. For a typical drive in a synchronous clock with a drive frequency of f = 50 Hz and a pole pair number of p = 5 results in a drive speed of n = 10 / s.

Als Getriebe für die Einstellung des Übersetzungsverhältnisses sind sowohl Stirnradgetriebe als auch Schneckengetriebe üblich.As gearbox for setting the transmission ratio both spur gear and worm gear are common.

Das Übersetzungsverhältnis i ist bestimmt durch die Gleichung i = n(A) / n(Ps), wobei i das Übersetzungsverhältnis, n(A) die Drehzahl des Antriebes und n(PS) die Drehzahl der Programmschaltscheibe ist.The gear ratio i is determined by the equation i = n (A) / n (Ps), where i is the gear ratio, n (A) is the speed of the drive, and n (PS) is the speed of the program switching disc.

Für eine Tagesschaltuhr (Programmschaltscheibe dreht sich 1 mal pro 24 h) beträgt das Übersetzungsverhältnis bei einer Antriebsdrehzahl von n(A) = 0,5/s daher i = 43200 und bei einer Antriebsdrehzahl von beispielsweise n(A) = 10/s daher i = 864000.For a daily timer (program disc rotates once per 24 h) is the gear ratio at a drive speed of n (A) = 0.5 / s therefore i = 43200 and at a drive speed of, for example, n (A) = 10 / s therefore i = 864000.

Aus der Druckschrift DE 295 05 405 U1 ist eine elektromechanische Schaltuhr bekannt. Die Schaltuhr weist einen Antrieb und ein Getriebe auf. Der Antrieb ist ein Synchronmotor oder ein Schrittmotor. Bei dieser elektromechanischen Schaltuhr wird mittels eines Sensors die Winkelstellung der Programmscheibe erfasst und das erfasste Signal an eine Steuereinheit zurückgegeben. Die Steuereinheit kontrolliert mittels dieses Sensorsignals die Drehzahl der Programmscheibe und vergleicht anhand einer internen Zeithaltung auf Funkzeitbasis deren Genauigkeit. Werden Zeitabweichungen festgestellt, veranlasst der Mikroprozessor eine Korrektur durch die Veränderung des Verhältnisses von Lauf- und Stillstandszeit des Antriebs. Durch den andauernden Vergleich der Drehzahl der Programmscheibe und der internen Zeithaltung auf Funkzeitbasis ist bei einer derartigen Schaltuhr gewährleistet, dass zu den beiden Umstellzeitpunkten von der Sommerzeit auf Winterzeit bzw. umgekehrt eine Umstellung der Schaltuhr auf die Sommer- bzw. Winterzeit erfolgt.From the publication DE 295 05 405 U1 is an electromechanical timer known. The timer has a drive and a transmission. The drive is a synchronous motor or a stepper motor. In this electromechanical timer, the angular position of the program disk is detected by means of a sensor and the detected signal is returned to a control unit. The control unit controls the speed of the program disc by means of this sensor signal and compares their accuracy on the basis of an internal timekeeping on a radio time basis. If time deviations are detected, the microprocessor causes a correction by changing the ratio of run and standstill time of the drive. Due to the constant comparison of the speed of the program disk and the internal timekeeping on a radio time basis is ensured in such a timer that the two Umstellzeitpunkten from summer to winter time or vice versa, a change of the timer on the summer or winter time.

Die in der Druckschrift DE 295 05 405 U1beschriebene Schaltuhr ist ein Wochen- oder Tagesschaltuhr. Je nach Ausführung hat die Schaltuhr daher eine Drehzahl von einer oder sieben Umdrehungen pro Woche. Die Winkelstellung der Programmschaltscheibe gibt somit die an der Programmschaltscheibe eingestellte Uhrzeit wieder. Zur Erfassung der Winkelstellung wird als Sensor ein Infrarotreflexsensor beschrieben, der mit einem Miniaturspiegel zusammenwirkt. Vom Motor ausgeführte Schritte werden von dem bei einer Schaltuhr gemäß der Druckschrift DE 295 05 405 U1 vorgesehene Sensor nicht erfasst.The in the publication DE 295 05 405 U1 described timer is a weekly or daily timer. Depending on the version, the timer therefore has a speed of one or seven revolutions per week. The angular position of the program switching disc thus reflects the time set on the program switching disc. To detect the angular position, an infrared reflection sensor is described as the sensor, which cooperates with a miniature mirror. From the motor executed steps are from that in a timer according to the document DE 295 05 405 U1 provided sensor not detected.

In der Druckschrift DE 295 05 405 U1 ist nicht beschrieben, auf welche Art und Weise die Steuereinheit das von dem Sensor gelieferte Signal verarbeitet und für die Steuerung des Antriebes nutzt.In the publication DE 295 05 405 U1 It is not described how the control unit processes the signal supplied by the sensor and uses it to control the drive.

Ein Nachteil dieser Schaltuhr ist, dass die Genauigkeit der Schaltuhr bzw. auch die Umstellung von Sommerzeit auf Winterzeit und umgekehrt abhängig von dem Funkzeitsignal ist. Eine derartige Abhängigkeit von einem Funkzeitsignal hat für Schaltuhren jedoch einige Nachteile. So hat eine Schaltuhr, deren Funktion von einem Funkzeitsignal abhängig ist, und welche beispielsweise in einem Schaltschrank eingebaut ist infolge der im Schaltschrank erzeugten elektromagnetischen Störfelder einen gestörten Empfang des vom zentralen Zeitsender ausgesandten Zeitsignals. Ebenso können empfangsungünstige Kellerräume den sicheren Empfang des Zeitsignals erheblich stören. In derartigen Fällen ist eine einwandfreie Funktion der in der Druckschrift offenbarten Schaltuhr nicht mehr gewährleistet.A disadvantage of this timer is that the accuracy of the time switch or the changeover from summer time to winter time and vice versa is dependent on the radio time signal. However, such a dependence on a radio time signal has some disadvantages for timers. Thus, a timer whose function is dependent on a radio-time signal, and which is installed, for example, in a cabinet due to the electromagnetic interference generated in the cabinet disrupted reception of the time signal emitted by the central time transmitter. Likewise, receiving low cellars can significantly disturb the secure reception of the time signal. In such cases, a proper function of the disclosed in the publication time switch is no longer guaranteed.

Aus dem Stand der Technik ist ferner eine Schaltuhr gemäß der Druckschrift DE 296 07 082 U1 bekannt. Diese Zeitschaltuhr weist eine automatische Zeitumstellung von Sommerzeit auf Winterzeit auf, wobei die Zeitumstellung unabhängig von einem Funkzeitsignal ist. Dadurch ist die Schaltuhr auch für den Einbau im Einflussbereich von elektromagnetischen Störquellen und im Bereich eines Funkschattens (z. B. in Kellerräumen) geeignet. Diese Schaltuhr weist jedoch den Nachteil auf, dass mit dieser Schaltuhr nur eine Schnellverstellung der Programmschaltscheibe vorwärts möglich ist. Soll die Uhr dagegen zurückgestellt werden, wird die Vorwärtsbewegung der Programmschaltscheibe für den zurückzustellenden Zeitraum stillgesetzt. Während dieses Umstellungszeitraums, der durchaus einen längeren Zeitraum in Anspruch nehmen kann, kann daher eine Steuerung der an die Schaltuhr angeschlossenen Last gemäß dem auf der Programmschaltscheibe abgelegten Programm nicht durchgeführt werden. Ein weiterer Nachteil dieser Schaltuhr ist, dass Störungen im Antrieb nicht erkannt werden können. Eine Fehlfunktion des Antriebs bleibt unerkannt und kann so zu Ungenauigkeiten der Schaltuhr führen. Außerdem werden Zeitumstellungen nicht durchgeführt, wenn zu diesem Zeitpunkt ein Netzausfall vorliegt.From the prior art is also a timer according to the document DE 296 07 082 U1 known. This timer has an automatic time changeover from summer time to winter time, wherein the time change is independent of a radio time signal. As a result, the time switch is also suitable for installation in the area of influence of electromagnetic interference sources and in the area of a radio shadow (eg in basements). However, this timer has the disadvantage that with this timer only a quick adjustment of the program disc forward is possible. If, on the other hand, the clock is to be reset, the forward movement of the program switch disk for the period to be reset is stopped. During this conversion period, that quite may take a longer period of time, therefore, a control of the load connected to the timer according to the program stored on the program disc program can not be performed. Another disadvantage of this timer is that disturbances in the drive can not be detected. A malfunction of the drive remains undetected and can lead to inaccuracies of the timer. In addition, time changes will not be performed if there is a power failure at this time.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltuhr für einen funkunabhängigen Betrieb vorzuschlagen, deren Antrieb vorwärts und rückwärts betrieben werden kann, wobei gleichfalls ein Vorschlag für die Ausgestaltung der Steuerung gemacht wird und Fehlfunktionen des Antriebs erkannt werden können. Ein weiteres Anliegen ist es, eine Schaltuhr vorzuschlagen, die eine schnelle Verstellung der Programmscheibe sowohl vorwärts als auch rückwärts ermöglicht.The invention is therefore based on the object to propose a timer for funkunabhängigen operation whose drive can be operated forward and backward, which also made a proposal for the design of the controller and malfunction of the drive can be detected. Another concern is to propose a timer, which allows rapid adjustment of the program disc both forward and backward.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert eine elektromechanische Schaltuhr gemäß dem Anspruch 1.Dies wird im Wesentlichen erreicht durch Einsatz einer elektronischen Steuerung in Verbindung mit einem vorwärts und rückwärts drehbaren Antrieb und dem Sensor, der die Schritte des Antriebes erfasst und dessen Signal einem Sensorzähler zugeführt wird, wobei der Zählerstand des Sensorzählers zum Zweck der Steuerung des Antriebs mit einer Vorwahl verglichen wird. Die Steuerung der Schaltuhr gibt dabei die Anzahl der von dem Antrieb auszuführenden Schritten vor. Diese Anzahl wird als Vorwahl bezeichnet.The solution of this object is achieved by an electromechanical timer according to claim 1. This is essentially achieved by using an electronic control in conjunction with a forward and reverse rotatable drive and the sensor which detects the steps of the drive and the signal is fed to a sensor counter, wherein the count of the sensor counter for the purpose of controlling the drive is compared with a preselection. The timer control specifies the number of steps to be executed by the drive. This number is called the area code.

Die erfindungsgemäße Schaltuhr weist einen Netzausfattzähter auf, in dem die Dauer eines Netzausfalls registriert wird.The time switch according to the invention has a Netzausfattzähter in which the duration of a power failure is registered.

Der Sensorzähler wird durch das Steuerprogramm im normalen Schaltuhrbetrieb, im Betrieb bei Netzwiederkehr nach einem Gangreservebetrieb und im Betrieb bei Umstellung von Sommer-auf Winterzeit bei vorhandenem Netz auf eine bestimmte Vorwahl eingestellt.The sensor counter is set by the control program in normal time switch operation, in operation at power recovery after a power reserve operation and in operation when switching from summer to winter time with existing network to a specific area code.

Bei normalem Schaltuhrbetrieb bei vorhandenem Netz beträgt die Vorwahl eins: Bei Betrieb bei Netzwiederkehr nach einem Gangreservebetrieb wird als Vorwahl ein aktueller Zählerstand eines Netzausfallzählers an den Sensorzähler übertragen. Bei Betrieb bei Umstellung von Sommer-auf Winterzeit bei vorhandenem Netz und/oder dem Betrieb bei Umstellung von Winterzeit auf Sommerzeit bei vorhandenem Netz wird die Vorwahl auf sechzig gesetzt, wenn mit Minutenschritten gearbeitet wird.For normal time switch operation with existing network, the preselection is one: When operating at mains return after a power reserve operation, a current counter reading of a power failure counter is transmitted to the sensor counter as a preselection. When operating when switching from summer to winter time with existing network and / or operation when changing from winter time to summer time with existing network, the area code is set to sixty when working with minute steps.

Im normalen Schaltuhrenbetrieb bei vorhandenem Netz wird von der Steuerung ein Treiber in periodischen Zeitintervallen gestartet, der den Antrieb einschaltet. Der Sensorzähler gibt bei Erreichen der Vorwahl ein Ausgangssignal ab, welches auf den Treiber wirkt und so den Antrieb ausschaltet und ein Zählregister des Sensorzählers wieder auf null stellt.In normal switch mode operation with an existing network, the controller starts a driver at periodic time intervals, which switches on the drive. Upon reaching the preselection, the sensor counter emits an output signal which acts on the driver and thus switches off the drive and resets a counting register of the sensor counter to zero.

Im Betrieb bei Netzwiederkehr nach einem Gangreservebetrieb wird der Treiber nach der Übertragung der Vorwahl in den Sensorzähler mit dem nächsten Antrieb vorwärts oder rückwärts in Betrieb genommen. Der Treiber wird durch die Steuerung abgeschaltet, wenn die vom Sensor eingehende Anzahl der Schritte der Vorwahl des Sensorzählers entspricht. Das Steuerprogramm setzt gleichzeitig die Vorwahl des Sensorzählers auf eins und den Netzausfallzähler auf null, was einem normalen Schaltuhrenbetrieb entspricht.In operation at power recovery after a power reserve operation, the driver is after the transmission of the area code in the sensor counter with the next drive forward or back put into operation. The driver is switched off by the controller if the number of steps received by the sensor corresponds to the preselection of the sensor counter. The control program simultaneously sets the preselection of the sensor counter to one and the power failure counter to zero, which corresponds to a normal timer operation.

Bei Umstellung von Sommerzeit auf Winterzeit bei vorhandenem Netz wird der Treiber nach der Übertragung der Vorwahl in den Sensorzähler mit dem nächsten Antriebsimpuls rückwärts gestartet und bleibt solange aktiv, bis der Sensorzähler eine Rückstellung der Uhr um die Anzahl von Schritten erfasst hat, die der Vorwahl entspricht. Danach wird die Vorwahl entsprechend dem normalen Schaltuhrenbetrieb zurückgestellt.When changing from daylight saving time to winter time when there is an existing grid, the driver is started backwards with the next drive pulse after the preselection is transferred to the sensor counter and remains active until the sensor counter has recorded a reset of the clock by the number of steps that corresponds to the preselection , Thereafter, the area code is reset according to the normal time switch operation.

Bei Umstellung von Winterzeit auf Sommerzeit bei vorhandenem Netz wird der Treiber nach der Übertragung der Vorwahl in den Sensorzähler mit dem nächsten Antriebsimpuls vorwärts gestartet und bleibt solange aktiv, bis der Sensorzähler eine Rückstellung der Uhr um die Anzahl von Schritten erfasst hat, die der Vorwahl entspricht. Danach wird die Vorwahl entsprechend dem normalen Schaltuhrenbetrieb zurückgestellt.When changing from winter time to summer time with the network present, the driver is started forward after the preselection is transferred to the sensor counter with the next drive pulse and remains active until the sensor counter has detected a reset of the clock by the number of steps corresponding to the preselection , Thereafter, the area code is reset according to the normal time switch operation.

Die Drehzahl des Antriebs ist vorzugsweise in Bezug auf die mechanische Übersetzung des Getriebes um ein vielfaches höher ausgelegt, als es für den kontinuierlichen Echtzeitbetrieb der Schaltuhr notwendig ist. Der Antrieb wird nur für eine kurze Einschaltdauer innerhalb eines periodischen Zeitintervalls aktiviert. Die Einschaltdauer des Antriebs wird durch die Steuerung geregelt. Durch den Intervallbetrieb wird die relativ hohe Drehzahl des Antriebs elektronisch untersetzt.The speed of the drive is preferably designed to be many times higher in relation to the mechanical ratio of the transmission than is necessary for the continuous real-time operation of the time switch. The drive is only activated for a short duty cycle within a periodic time interval. The duty cycle of the drive is controlled by the controller. Interval operation electronically reduces the relatively high speed of the drive.

Der Antrieb wird von der elektronischen Steuerung zu Beginn des periodischen Zeitintervalls eingeschaltet, wobei der Abschaltzeitpunkt dadurch bestimmt wird, dass die für das definierte Zeitintervall von der Steuerung vorgesehenen Schritte des Antriebes, d.h. die Vorwahl, vom Sensor erfasst und an die elektronische Steuerung gemeldet werden.The drive is turned on by the electronic control at the beginning of the periodic time interval, the turn-off time is determined by the fact that provided for the defined time interval by the controller steps of the drive, ie the area code, detected by the sensor and reported to the electronic control.

Beispielsweise ist dazu ein Rad des Getriebes (Sensorrad) mit zeitäquivalenten Markierungen versehen, die von dem Sensor erfasst werden. Während der Einschaltdauer des Antriebs wird die Programmschaltscheibe um einen oder mehrere Schritte verstellt. Die Abschaltung des Antriebs erfolgt, sobald der Sensor anhand der Markierungen die von der Steuerung vorgegebenen Schritte, d.h. die Vorwahl, erfasst hat. Ebenso ist es möglich, dass der Sensor den Strom durch die Spule des Antriebs oder die Spannung an der Spule erfasst, um dann aus dem erfassten Signal zu ermitteln, ob der Antrieb die von der Steuerung vorgesehene Anzahl der Schritte, d.h. die Vorwahl, gemacht hat. Die Einschaltdauer des Antriebs ist aufgrund seiner hohen Drehzahl im normalen Uhrenbetrieb sehr kurz im Vergleich zum Zeitintervall. Das heißt, für die Verstellung der Programmschaltscheibe um dem einem Zeitintervall entsprechenden Schritt benötigt der Antrieb eine sehr viel kleinere Zeit als ein Zeitintervall. Die Signale des Sensors werden einem Sensorzähler zugeführt.For example, a wheel of the transmission (sensor wheel) is provided with time-equivalent markings, which are detected by the sensor. During the duty cycle of the drive, the program switching disc is adjusted by one or more steps. The shutdown of the drive takes place as soon as the sensor uses the markings to determine the steps prescribed by the control, i. the area code, has recorded. It is also possible for the sensor to detect the current through the coil of the drive or the voltage on the coil, and then to determine from the detected signal whether the drive satisfies the number of steps provided by the control, i. the area code, did. The duty cycle of the drive is very short compared to the time interval due to its high speed in normal clock mode. That is, for the adjustment of the program disc by the step corresponding to a time interval, the drive requires a much smaller time than a time interval. The signals from the sensor are fed to a sensor counter.

Die Schnellverstellung der Uhr um beispielsweise + / - 1h bei einer Sommer- oder Winterzeitumstellung wird insbesondere dadurch realisiert, dass der Antrieb nicht sofort nach einem Schritt abgeschaltet wird, sondern dass so viele Schritte gemacht werden, bis eine Anzahl von der elektronischen Steuerung vorgegebener Schritte, d.h. die Vorwahl durch den Sensorzähler gezählt wird, bevor der Antrieb abgeschaltet wird.The rapid adjustment of the clock by, for example, + / - 1 h in a summer or winter time change is realized in particular in that the drive is not switched off immediately after a step, but that so many steps are taken until a number of steps predetermined by the electronic control, ie the preselection is counted by the sensor counter before the drive is switched off.

Die Gangreservedauer wird im Vergleich zu herkömmlichen Uhren insbesondere dadurch erheblich gesteigert, dass weder der Antrieb noch der Lastschalter während einer Netzunterbrechung aktiv ist. Die elektronische Schaltung erkennt über den Netzsensoreingang, ob die Netzspannung zur Verfügung steht oder nicht. Bei Netzausfall wird der Netzausfallzähler gestartet, der die Dauer des Netzausfalls erfasst. Bei Netzwiederkehr wird die Uhr auf die aktuelle Zeit nachgestellt, indem der aktuelle Zählerstand des Netzausfallzählers in den Sensorzähler als Vorwahl übernommen wird und der Antrieb solange eingeschaltet wird, bis der Zählerstand des Sensorzählers gleich ist mit der Vorwahl. Danach werden beide Zählregister wieder auf 0 gestellt, und der normale Uhrenbetrieb mit periodischen Zeitintervallen wird ausgeführt.The power reserve duration is significantly increased in comparison to conventional clocks in particular in that neither the drive nor the load switch is active during a power interruption. The electronic circuit detects via the power sensor input whether the Mains voltage is available or not. In the event of a power failure, the power failure counter is started, which records the duration of the power failure. When power is restored, the clock is readjusted to the current time by the current counter reading of the power failure counter is taken as a preselection in the sensor counter and the drive is turned on until the count of the sensor counter is equal to the area code. Thereafter, both count registers are reset to 0, and the normal clock operation with periodic time intervals is executed.

Die erfindungsgemäße Schaltuhr kann z. B. folgende Zusatzfunktionen haben:

  • Automatische Sommer-/Winterzeit- Umstellung
  • Gangreservedauer > 1 a
The timer according to the invention can, for. B. have the following additional functions:
  • Automatic summer / winter time changeover
  • Power reserve duration> 1 a

Die elektronische Steuerung umfasst vorzugsweise:

  • Einen Quarzoszillator und Frequenzteiler zur Erzeugung eines zeitsynchronen Takts.
  • Ein Zeitregister, in dem die aktuelle Zeit und das Datum registriert werden, und über einen Programmiereingang einstellbar sind.
  • Eingänge zur Auswahl der Sommer-/Winterzeit Region.
  • Einen Treiber zur Ansteuerung eines Antriebs.
  • Eingänge zur manuellen Vorwärts- und Rückwärtssteuerung des Antriebs, um die Schaltuhr auf die entsprechende Ortszeit in einer anderen Zeitzone einzustellen.
  • Umstellregister, in welchen die Informationen bezüglich der Umstehzeiten und des jeweiligen Umstelldatums für verschiedene Jahre und Regionen (Europa, USA, etc....) dauerhaft gespeichert sind.
  • Einen Sensoreingang, der auf einen Sensorzähler wirkt.
  • Einen Netzsensoreingang zur Erkennung der Netzspannung und ggf. der Nulldurchgänge.
  • Einen Programmeingang, der in Abhängigkeit des Schaitprogramms die beiden logischen Zustände "0" (GND) oder "1," (Vcc) aufweist.
  • Einen Programmausgang, der in Abhängigkeit des Zustands des Programmeingangs das Ein- bzw. Ausschalten eines Lastrelais bewirkt.
The electronic control preferably comprises:
  • A quartz oscillator and frequency divider for generating a time-synchronized clock.
  • A time register in which the current time and the date are registered, and are adjustable via a programming input.
  • Inputs for selecting the summer / winter time region.
  • A driver for controlling a drive.
  • Inputs for manual feedforward and reverse control of the drive to set the time switch to the corresponding local time in another time zone.
  • Umstellregister, in which the information regarding the Umzeiten and the respective Umstelldatums for different years and regions (Europe, USA, etc ....) are permanently stored.
  • A sensor input, which acts on a sensor counter.
  • A mains sensor input for detecting the mains voltage and, if necessary, the zero crossings.
  • A program input which, depending on the switching program, has the two logic states "0" (GND) or "1," (Vcc).
  • A program output which, depending on the state of the program input, causes the switching on or off of a load relay.

Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen elektromechanischen Schaltuhr sind in den vom Anspruch 1 abhängigen Unteransprüchen angegeben.Further embodiments of the electromechanical timer according to the invention are specified in the dependent from claim 1 dependent claims.

Die Aufgaben werden ferner durch ein Verfahren zur Schnellverstellung einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Schaltuhr mit einem Lavetantrieb gelöst, wobei der Lavetantrieb einen Rotor und einen Stator mit einer Spule aufweist und wobei zur Schnellverstellung Antriebsimpulse auf die Spule geschaltet werden, wobei die Einschaltzeiten, d.h. die Zeitpunkte der Aufschaltungen und die Dauer der Aufschaltungen der Antriebsimpulse aus der von dem Sensor erfassten Position des Rotors ermittelt werden.The objects are further achieved by a method for quick adjustment of an electromechanical timer according to the invention with a Lavetantrieb, wherein the Lavetantrieb a rotor and a stator with a coil and wherein for rapid adjustment drive pulses are switched to the coil, wherein the turn-on, i. the times of the connections and the duration of the connections of the drive pulses are determined from the position of the rotor detected by the sensor.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den vom Anspruch 24 abhängigen Unteransprüchen angegeben.Further embodiments of the method according to the invention are specified in the dependent claims from claim 24.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen

Fig. 1
ein Stirnradgetriebe einer herkömmlichen Quarz-Tagesschaltuhr (Prinzip Stand der Technik);
Fig. 2
eine elektromechanische Schaltuhr in einer erfindungsgemäßen Ausführung, schematisch vereinfachtes Diagramm;
Fig. 3
eine elektromechanische Schaltuhr in einer vereinfachten erfindungsgemäßen Ausführung, schematisch vereinfachtes Diagramm;
Fig. 4
eine elektromechanische Schaltuhr in einer erfindungsgemäßen Ausführung mit einem elektronischen Sensor;
Fig. 5
ein Spannungszeitdiagramm der über die Spule des Antriebs abfallenden Spannung bei normalem Uhrenbetrieb;
Fig. 6
ein Spannungszeitdiagramm der über die Spule des Antriebs abfallenden Spannung bei einer Schnellvorstellung vorwärts und
Fig. 7
ein Spannungszeitdiagramm der über die Spule des Antriebs abfallenden Spannung bei einer Schnellverstellung rückwärts.
The invention will be further described by way of example with reference to the drawings. Show
Fig. 1
a spur gear of a conventional quartz day time switch (prior art principle);
Fig. 2
an electromechanical timer in an embodiment according to the invention, schematically simplified diagram;
Fig. 3
an electromechanical timer in a simplified embodiment of the invention, schematically simplified diagram;
Fig. 4
an electromechanical timer in an embodiment according to the invention with an electronic sensor;
Fig. 5
a voltage time diagram of the voltage drop across the coil of the drive voltage during normal clock operation;
Fig. 6
a voltage time diagram of the voltage drop across the coil of the drive voltage at a fast forward and
Fig. 7
a voltage time diagram of the voltage drop across the coil of the drive voltage at a rapid adjustment backwards.

Fig. 1 zeigt ein Stirnradgetriebe einer herkömmlichen Quarz-Tagesschaltuhr einschließlich Antriebswelle und Programmscheibe (Verzahnung nicht dargestellt). Die Schaltscheibe wird sowohl im Netzbetrieb, als auch im Gangreservebetrieb durch einen Schrittantrieb in konstanten Zeitintervallen angetrieben, solange der Akkumulator über genügend Energie verfügt. Die Übersetzungsverhältnisse sind in der nachfolgenden Tabelle dargestellt. Zahnzahl Rad Zahnzahl Trieb Ubersetzungsfaktor Mittlere Zeit pro 1 Umdrehung Mittlere Drehzahl Antrieb 10 2 s 0,5/s 1. Rad 48 10 4,8 9,6 s 6,25/ min 2. Rad 50 10 5 48 s 1,25/ min 3. Rad 50 10 5 4 min 15/h 4. Rad 50 10 5 20 min 3/h 5. Rad 75 10 7,5 2,5 h 9,6/d Schaltscheibe 96 9,6 24 h 1/d Fig. 1 shows a spur gear of a conventional quartz day timer including drive shaft and program disc (teeth not shown). The indexing disk is driven both in network operation, as well as in the power reserve mode by a stepper drive in constant time intervals, as long as the battery has enough energy. The gear ratios are shown in the following table. Number of teeth wheel Number of teeth shoot Translation factor Mean time per 1 turn Average speed drive 10 2 s 0.5 / s 1st wheel 48 10 4.8 9.6 s 6.25 / min 2nd wheel 50 10 5 48 s 1.25 / min 3rd wheel 50 10 5 4 min 15 / h 4th wheel 50 10 5 20 min 3 / h 5th wheel 75 10 7.5 2.5 h 9.6 / d switching disk 96 9.6 24 hours 1 / d

Ausgehend von der in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführung werden nachfolgend die verschiedenen Betriebssituationen erläutert.Starting from the in Fig. 2 illustrated embodiment of the invention, the various operating situations are explained below.

Fig. 2 zeigt eine elektromechanische Tagesschaltuhr in erfindungsgemäßer Ausführung. Die Programmschaltscheibe wird in der Gangreserve nicht angetrieben, jedoch bei Netzwiederkehr automatisch auf die aktuelle Zeit eingestellt. Die Übersetzungsverhältnisse sind in der nachfolgenden Tabelle dargestellt. Zahnzahl Rad Zahnzahl Trieb Ubersetzungsfaktor Mittlere Zeit pro 1 Umdrehung Mittlere Dreh -zahl Antriebswelle (Dauerbetrieb) 0,1 s 10/ s Zahnzahl Rad Zahnzahl Trieb Ubersetzungsfaktor Mittlere Zeit pro1 Umdrehung Mittlere Dreh -zahl Antriebswelle (Intervallbetrieb) 0 (Wellendurchmesser 2,5 mm) 240 (Verhältnis Aus:Ein) 24 s 150/ h 1. Rad 0 (Raddurchmesser 25 mm) 10 10 4 min 15/h 2. Rad 50 10 5 20 min 3/h 3. Rad 75 10 7,5 2,5 h 9,6/d Programm schaltscheibe 96 9,6 24 h 1/d Fig. 2 shows an electromechanical daily timer according to the invention. The program switch disc is not driven in the power reserve but is automatically set to the current time on power recovery. The gear ratios are shown in the following table. Number of teeth wheel Number of teeth shoot Translation factor Mean time per 1 turn Average speed Drive shaft (continuous operation) 0.1 s 10 / s Number of teeth wheel Number of teeth shoot Translation factor Mean time per 1 turn Average speed Drive shaft (interval operation) 0 (shaft diameter 2.5 mm) 240 (ratio Off: On) 24 s 150 / h 1st wheel 0 (wheel diameter 25 mm) 10 10 4 min 15 / h 2nd wheel 50 10 5 20 min 3 / h 3rd wheel 75 10 7.5 2.5 h 9.6 / d Program switching disc 96 9.6 24 hours 1 / d

Die erfindungsgemäße Schaltuhr kann in verschiedenen Betriebszuständen betrieben werden. Darunter sind der normale Schaltuhrenbetrieb bei vorhandenem Netz (Netzbetrieb), der Betrieb bei Netzwiederkehr nach einem Gangreservebetrieb und der Betrieb bei Umstellung von Sommerzeit auf Winterzeit bei vorhandenem Netz (und umgekehrt) und der Betrieb bei Sommer-/Winterzeitumstellung im Gangreservebetrieb:The time switch according to the invention can be operated in various operating states. These include the normal time switch mode with existing network (mains operation), the operation at mains return after a power reserve operation and the operation at changeover from summer time to winter time with existing network (and vice versa) and the operation at summer / winter time change in the power reserve mode:

1. Normaler Schaltuhrenbetrieb (Netzbetrieb):1. Normal time switch operation (mains operation):

Die elektronische Steuereinheit erzeugt wie bei einer typischen elektronischen Uhr aus den Schwingungen eines Oszillators 23 mittels eines elektronischen mehrstufigen Teilers 25 einen zeitsynchronen Takt, vorzugsweise mit einer Taktfrequenz von 1 Hz. Dieser Takt wird benutzt um das Register 27 für die aktuelle Zeit und das aktuelle Datum laufend zu inkrementieren. Der Inhalt des Registers 27 für die aktuelle Zeit und das aktuelle Datum kann über einenThe electronic control unit generates as in a typical electronic clock from the oscillations of an oscillator 23 by means of an electronic multi-stage divider 25 a time-synchronous clock, preferably with a clock frequency of 1 Hz. This clock is used to the register 27 for the current time and the current date to increment continuously. The contents of the current time and date register 27 can be accessed via a

Programmiereingang 24 auf die aktuelle Zeit und das aktuelle Datum eingestellt werden.Programming input 24 can be set to the current time and the current date.

Wenn ein Netzsensor 34 meldet, dass die Netzspannung vorhanden ist, wird ein Treiber 28 in periodischen Zeitintervallen, vorzugsweise in Minutenintervallen von der elektronischen Steuerung gestartet und schaltet den Antrieb 10 ein. Die Abschaltung des Antriebs 10 erfolgt, wenn der Getriebesensor 20 anhand einer Markierung 19, vorzugsweise einer Minutenmarkierung, die Bewegung eines Getrieberads (Sensorrad) um einen bestimmten Drehwinkel, der vorzugsweise exakt der Verstellung der Uhr um 1 Minute entspricht, an die elektronische Steuerung rückmeldet. Das Sensorsignal wird dem Sensorzähler 31 zugeführt. Der Sensorzähler 31 hat die Funktion eines repetierenden Vorwahlzählers, der bei Erreichen der Vorwahl ein Ausgangssignal abgibt und das Zählregister wieder auf 0 stellt. Das Ausgangssignal des Sensorzählers 31 wirkt auf den Treiber 28 und schaltet so den Antrieb aus. Der Sensorzähler 31 wird je nach Betriebszustand der Uhr durch das Steuerprogramm auf eine bestimmte Vorwahl eingestellt. Im normalen Uhrenbetrieb ist die Vorwahl auf 1 gestellt.When a grid sensor 34 reports that the grid voltage is present, a driver 28 is started at periodic time intervals, preferably at minute intervals from the electronic controller, and turns on the drive 10. The shutdown of the drive 10 takes place when the transmission sensor 20 using a marker 19, preferably a minute mark, the movement of a gear (sensor) by a certain angle, which corresponds exactly to the adjustment of the clock by 1 minute, reports back to the electronic control. The sensor signal is supplied to the sensor counter 31. The sensor counter 31 has the function of a repetitive preselection counter, which outputs an output signal when the preselection is reached and sets the counting register back to 0. The output signal of the sensor counter 31 acts on the driver 28 and thus switches off the drive. The sensor counter 31 is set depending on the operating state of the clock by the control program to a specific area code. In normal clock mode the prefix is set to 1.

Ein Eingang 33 der elektronischen Steuerung wird über den Schalter, der mit dem Schalthebel 17 gekoppelt ist entweder auf logisch "1" (Vcc 41) oder auf logisch "0" (GND 35) geschaltet. Ein Ausgang 33' steuert in Abhängigkeit von diesem Signal das Lastrelais 38. Um die Kontaktlebensdauer des Lastrelais 38 zu erhöhen können die Signalflanken des Ausgangs 33' so verzögert werden, dass der Schaltvorgang des Lastrelais 38 immer kurz vor einem Nulldurchgang der Netzspannung erfolgt. Die Nulldurchgänge der Netzspannung werden durch den Netzsensor 34 erfasst.An input 33 of the electronic controller is switched to either logic "1" (Vcc 41) or logic "0" (GND 35) via the switch coupled to the shift lever 17. An output 33 'controls the load relay 38 in response to this signal. To increase the contact life of the load relay 38, the signal edges of the output 33' can be delayed so that the switching operation of the load relay 38 always takes place just before a zero crossing of the mains voltage. The zero crossings of the mains voltage are detected by the network sensor 34.

2. Betrieb bei Netzwiederkehr nach einem Gangreservebetrieb:2. Operation at mains return after a power reserve operation:

Je nach dem ob die erfindungsgemäße Schaltuhr eine Tagesschaltuhr oder eine Wochenschaltuhr ist, lassen sich folgende Betriebszustände beim Gangreservebetrieb unterscheidenDepending on whether the time switch according to the invention is a daily timer or a weekly timer, the following operating states can be distinguished during power reserve operation

a. Gangreservebetrieb bei einer Tagesschaltuhr:a. Power reserve operation with a daily timer:

Wenn der Netzsensoreingang einen Netzausfall meldet - Zustand am Netzsensoreingang wechselt von logisch "1" auf logisch "0"-, dann wird der Treiber 28 nicht mehr aktiviert, d.h., die Programmschaltscheibe 15 bewegt sich nicht mehr. Der Ausgang 33' wird auf logisch "0" geschaltet. Dadurch geht das Lastrelais 38 in die Ruhestellung. Die aktuelle Zeit und das aktuelle Datum werden weiterhin batteriegestützt erfasst. Die Spannungsversorgung wird durch eine Primärzelle 40 gewährleistet. Der Netzsensor 34 startet bei Netzausfall einen Netzausfallzähler 32, der die Zeitintervalle - beispielsweise Minutenintervalle - des Netzausfalls zyklisch von 0 aufwärts bis 720 und wieder abwärts bis 0 zählt, danach wieder aufwärts bis 720, usw.If the mains sensor input signals a power failure - the power sensor input state changes from logic "1" to logic "0" - then the driver 28 is no longer activated, i.e., the program disk 15 is no longer moving. The output 33 'is switched to logic "0". As a result, the load relay 38 goes into the rest position. The current time and date will continue to be recorded by battery. The power supply is ensured by a primary cell 40. The network sensor 34 starts in case of power failure, a power failure counter 32, the time intervals - for example, minute intervals - the power failure cyclically from 0 up to 720 and again down to 0 counts, then again up to 720, etc.

Bei Netzwiederkehr wird der Netzausfallzähler 32 gestoppt. Der aktuelle Zählerstand wird als Vorwahl an den Sensorzähler 31 übertragen. Abhängig davon ob der Netzausfallzähler 32 in der Aufwärtsphase oder Abwärtsphase gestoppt wurde, wird der Treiber 28 mit dem nächsten Antriebsimpuls in der Betriebsart vorwärts bzw. rückwärts in Betrieb genommen, um die Uhr einzustellen. Durch das beschriebene Verfahren ist eine Verstellung der Uhr nach Netzausfall um maximal 12 h vorwärts oder rückwärts nötig. Die Anzahl der Zeitintervalle, die der Einstellvorgang andauert, wird registriert und zur Vorwahl des Sensorzählers 31 addiert, wenn die Uhr vorwärts verstellt wird, bzw. subtrahiert, wenn die Uhr rückwärts verstellt wird. Erst wenn der Antrieb 10 solange in Betrieb war, dass die vom Getriebesensor 20 eingehende Anzahl der Schritte der Vorwahl des Sensorzählers 31 entspricht, wird der Treiber 28 durch die Steuerung aufgrund des Ausgangssignals des Sensorzählers 31 abgeschaltet und gleichzeitig setzt das Steuerprogramm die Vorwahl des Sensorzählers 31 wieder auf 1 und den Netzausfallzähler 32 wieder auf 0, was dem normalen Uhrenbetrieb entspricht. Die Schaltuhr läuft jetzt wieder im Netzbetrieb, die Programmschaltscheibe 15 wurde bei Netzwiederkehr entsprechend der Netzausfalldauer nachgestellt. Zu diesem Zeitpunkt wird auch der Ausgang 33'für das Lastrelais 38 wieder entsprechend dem Zustand des Eingangs 33 aktiviert.When power returns, the power failure counter 32 is stopped. The current counter reading is transmitted as a preselection to the sensor counter 31. Depending on whether the power failure counter 32 has been stopped in the up phase or down phase, the driver 28 is put into operation with the next drive pulse in the forward and backward modes to set the clock. By the method described an adjustment of the clock after power failure by a maximum of 12 h forward or backward is necessary. The number of time intervals that the setting process lasts is registered and added to the preselection of the sensor counter 31 when the clock is advanced or subtracted when the clock is shifted backwards. Only when the drive 10 has been in operation so long that the incoming from the transmission sensor 20 number of steps of the preselection of the sensor counter 31 corresponds, the driver 28 is turned off by the controller due to the output of the sensor counter 31 and simultaneously sets the control program, the preselection of the sensor counter 31st back to 1 and the power failure counter 32 back to 0, which corresponds to the normal clock operation. The timer is now running again in network operation, the program disk 15 has been adjusted at power return according to the power failure period. At this time, the output 33 'for the load relay 38 is again activated according to the state of the input 33.

Alternativ kann die Uhr auch mit einem Antrieb ausgerüstet sein, der nur in eine Richtung (vorwärts) dreht. In diesem Fall zählt der Netzausfallzähler 32 die Minuten des Netzausfalls zyklisch von 0 bis 1439 aufwärts und beginnt danach wieder bei 0. Die Uhr muss bei dieser Methode nach einem Netzausfall im ungünstigsten Fall um 23 h 59 min verstellt werden.Alternatively, the watch may also be equipped with a drive that only rotates in one direction (forward). In this case, the power failure counter 32 cyclically counts the minutes of the power failure from 0 to 1439 and then restarts at 0. The clock must be adjusted in this case after a power failure in the worst case by 23 h 59 min.

b. Gangreservebetrieb bei einer Wochenschaltuhr:b. Power reserve operation with a weekly timer:

Eine Wochenschaltuhr funktioniert nach dem gleichen Prinzip. Lediglich der Netzausfallzähler 32 arbeitet mit anderen Zählbereichen. Wird ein vor-/rückwärts betreibbarer Antrieb 10 eingesetzt, dann zählt der Netzausfallzähler 32 die Minuten des Netzausfalls zyklisch von 0 aufwärts bis 5040 und wieder abwärts bis 0, danach wieder aufwärts bis 5040 usw. Dadurch wird erreicht, dass die Uhr im ungünstigsten Fall um maximal 5040 Minuten (3,5 Tage) vorwärts oder rückwärts nachgestellt werden muss.A weekly timer works on the same principle. Only the power failure counter 32 operates with other count ranges. If a forward / reverse operable drive 10 is used, the power failure counter 32 counts the minutes of power failure cyclically from 0 to 5040 and again down to 0, then up again to 5040, etc. This ensures that the clock in the worst case to maximum 5040 minutes (3.5 days) must be readjusted forwards or backwards.

Alternativ kann die Uhr auch mit einem Antrieb 10 ausgerüstet sein, der nur in eine Richtung (vorwärts) dreht. In diesem Fall zählt der Netzausfallzähler 32 die Minuten des Netzausfalls zyklisch von 0 bis 10079 aufwärts und beginnt danach wieder bei 0. Die Uhr muss bei dieser Methode nach einem Netzausfall im ungünstigsten Fall um 6 d: 23 h: 59 min verstellt werden.Alternatively, the watch may also be equipped with a drive 10 which rotates in one direction only (forward). In this case, the count Mains failure counter 32 cyclically increases the minutes of the power failure from 0 to 10079 and then starts again at 0. The clock must be adjusted in this case after a power failure in the worst case by 6 d: 23 h: 59 min.

Um Energie zu sparen ist es vorteilhaft den Getriebesensor 20 im Gangreservebetrieb abzuschalten, da er im Gangreservebetrieb nicht benötigt wird.To save energy, it is advantageous to turn off the transmission sensor 20 in the power reserve mode, since it is not needed in the power reserve mode.

3. Sommer-/Winterzeitumstellung bei Netzbetrieb:3. Summer / winter time change with mains operation:

Im ersten Umstellregister 29 ist beispielsweise die Uhrzeit und das Datum des Beginns der Sommerzeit gespeichert.In the first changeover register 29, for example, the time and the date of the start of the summer time is stored.

Im zweiten Umstellregister 30 ist beispielsweise die Uhrzeit und das Datum des Beginns der Winterzeit gespeichert.In the second changeover register 30, for example, the time and the date of the beginning of the winter time is stored.

Während des normalen Uhrenbetriebs vergleicht das Steuerprogramm laufend, ob der Inhalt des aktuellen Zeitregisters (Zeit und Datum) 27 gleich ist mit dem Inhalt eines der beiden Umstellregister (Zeit und Datum) 29, 30.During normal clock operation, the control program continuously compares whether the content of the current time register (time and date) 27 is equal to the content of one of the two changeover registers (time and date) 29, 30.

a. Beginn der Sommerzeit (Vorstellen der Uhr):a. Start of summer time (presenting the clock):

Wird Übereinstimmung des aktuellen Zeitregisters 27 mit dem ersten Umstellregister 29 festgestellt, dann setzt das Steuerprogramm die Vorwahl des Sensorzählers von 1 auf 60, sofern mit Minutenschritten gearbeitet wird. Mit dem nächsten Antriebsimpuls wird der Treiber 28 vorwärts gestartet, und bleibt solange aktiv, bis der Sensorzähler eine Vorverstellung der Uhr um 60 Schritte erfasst hat. Danach wird der Treiber 28 wieder gestoppt und die Vorwahl des Sensorzählers 31wird durch das Steuerprogramm wieder von 60 auf 1 zurückgestellt. Ferner wird das aktuelle Zeitregister um 1 Stunde vorgestellt.If coincidence of the current time register 27 is detected with the first changeover register 29, then the control program sets the preselection of the sensor counter from 1 to 60, if it is worked with minute steps. With the next drive pulse, the driver 28 is started forward, and remains active until the sensor counter has detected a forward advance of the clock by 60 steps. Thereafter, the driver 28 is stopped again and the preselection of the sensor counter 31 is determined by the Control program reset from 60 to 1 again. Furthermore, the current time register is presented by 1 hour.

b. Beginn der Winterzeit (Rückstellen der Uhr):b. Start of winter time (reset the clock):

Wird Übereinstimmung des aktuellen Zeitregisters 27 mit dem zweiten Umstellregister 30 festgestellt, dann setzt das Steuerprogramm die Vorwahl des Sensorzählers 31 von 1 auf 60, sofern mit Minutenschritten gearbeitet wird. Mit dem nächsten Antriebsimpuls wird der Treiber 28 rückwärts gestartet, und bleibt solange aktiv, bis der Sensorzähler 31 eine Rückstellung der Uhr um 60 Schritte erfasst hat. Danach wird der Treiber 28 wieder gestoppt und die Vorwahl des Sensorzählers 31 wird durch das Steuerprogramm wieder von 60 auf 1 zurückgestellt, und der Treiber 28 wird wieder vorwärts betrieben. Ferner wird das aktuelle Zeitregister 27 um 1 Stunde zurückgestellt.If coincidence of the current time register 27 is detected with the second Umstellregister 30, then sets the control program, the preselection of the sensor counter 31 of 1 to 60, if it is worked with minute steps. With the next drive pulse, the driver 28 is started backwards, and remains active until the sensor counter 31 has detected a reset of the clock by 60 steps. Thereafter, the driver 28 is stopped again and the preselection of the sensor counter 31 is reset by the control program again from 60 to 1, and the driver 28 is again operated forward. Further, the current time register 27 is reset by 1 hour.

Alternativ kann bei Einsatz von Antrieben mit nur einer Drehrichtung (vorwärts) die Rückstellung der Uhr auch dadurch erfolgen, dass der Treiber 28 für eine bestimmte Anzahl von Antriebsimpulsen, z.B. 60 Minutenimpulse, gesperrt wird. D.h., der Uhrenbetrieb setzt für genau 1 Stunde aus, um danach wieder den normalen Betrieb aufzunehmen.Alternatively, when using drives with only one direction of rotation (forward), the clock can also be reset by driving the driver 28 for a certain number of drive pulses, e.g. 60 minute pulses, locked. That is, the watch operation stops for exactly 1 hour to resume normal operation thereafter.

4. Sommer-/Winterzeitumstellung im Gangreservebetrieb:4. Summer / winter time change in the power reserve mode:

Fällt der Umstellzeitpunkt zufällig in den Gangreservebetrieb, dann werden die für die Zeitumstellung erforderlichen Impulse - beispielsweise 60 Minutenimpulse - auf das Ergebnis des Netzausfallzählers 32 addiert bzw. subtrahiert und die Verstellung der Uhr erfolgt bei Netzwiederkehr entsprechendIf the changeover time happens to be in the power reserve mode, then the pulses required for the time change - for example 60 minute pulses - are added to or subtracted from the result of the power failure counter 32 and the clock is adjusted accordingly when the power returns

Bei der Schaltuhr kann die Region eingestellt werden, deren Umstellregeln bei der Sommer-Winterzeit-Umstellung berücksichtigt werden sollten (Sommer-/Winterzeit-Auswahl 26):
Über zwei Eingänge der elektronischen Steuerung wird die Region in der Sommer-/Winterzeit-Auswahl 26 ausgewählt, deren Umstellregel berücksichtigt werden soll. Jeder Region ist ein bestimmtes Signalmuster an den Eingängen zugeordnet. Die Zuordnung kann beispielsweise folgendermaßen aussehen. Eingang 1 Eingang 2 Region GND GND EUROPA GND Vcc USA Vcc Vcc Keine Umstellfunktion The time switch can be used to set the region whose changeover rules should be taken into account during the summer / winter changeover (summer / winter time selection 26):
Two inputs of the electronic control select the region in the summer / winter time selection 26 whose shift rule is to be taken into account. Each region is assigned a specific signal pattern at the inputs. The assignment may look like this, for example. Input 1 Entrance 2 region GND GND EUROPE GND Vcc USA Vcc Vcc No changeover function

Entsprechend der Auswahl werden die spezifischen Umstelldaten in das erste Umstellregister 29 und das zweite Umstellregister 30 geladen.According to the selection, the specific changeover data are loaded into the first changeover register 29 and the second changeover register 30.

Außerdem ist es möglich, bei der Schaltuhr eine Einstellung auf eine andere Ortszeit (Zeitzone) vorzunehmen:

  • Die elektromechanische Schaltuhr verfügt mindestens über einen mechanischen Stelleingang 22, über den eine Verstellung der Schaltuhr vorwärts durch Betätigen der entsprechenden Taste bewirkt wird. Vorteilhaft ist ein zweiter Stelleingang 22', der eine entsprechende Verstellung der Schaltuhr rückwärts ermöglicht Während der Verstellung werden die Sensorimpulse entsprechend auf das aktuelle Zeitregister 27 addiert bzw. subtrahiert. Das Datumsregister wird durch diesen Einstellvorgang nicht beeinflusst.
It is also possible to set the time switch to a different local time (time zone):
  • The electromechanical timer has at least one mechanical control input 22, via which an adjustment of the timer is effected by pressing the corresponding button forward. A second control input 22 ', which allows a corresponding adjustment of the time switch backwards, is advantageous during the adjustment. The sensor pulses are added or subtracted correspondingly to the current time register 27. The date register is not affected by this setting procedure.

Der Getriebesensor 20 kann in folgenden Varianten ausgeführt sein:

  • Gabellichtschranke: Das Getrieberad mit den Zeitmarken läuft durch eine Gabelförmige Lichtschranke, die aus einem optischen Sender und Empfänger besteht. Die Zeitmarken sind als Öffnungen in dem Getrieberad ausgeführt, die den Strahlengang zwischen dem Sender und Empfänger während der Rotationsbewegung des Getrieberads freigeben und unterbrechen.
  • Reflexlichtschranke: Das Getrieberad mit den Zeitmarken wird von der Oberseite oder Unterseite durch eine Reflexlichtschranke, die aus einem optischen Sender und Empfänger besteht, berührungslos abgetastet. Die Zeitmarken sind als Zonen mit wechselndem Reflexionsverhalten auf der dem Getriebesensor zugewandten Seite des Getrieberads ausgeführt. Abhängig davon, ob bei der Rotationsbewegung des Getrieberads eine Zone mit hohem oder geringem Reflexionsvermögen im Erfassungsbereich der Reflexlichtschranke ist, wird der Ausgang des Getriebesensors ein- oder ausgeschaltet.
  • Elektrischer Schalter: Die Zeitmarken des Getrieberads sind erhaben oder vertieft auf der Oberseite oder Unterseite des Getrieberads ausgeführt und betätigen bei der Drehbewegung einen elektrischen Kontakt.
  • Magnetischer Getriebesensor: Die Zeitmarken des Getrieberads sind als dauermagnetische Markierungen ausgeführt, die von einem Magnetfeldsensor - beispielsweise Hallsensor oder Magnetfeld abhängiger Widerstand - erfasst werden.
The transmission sensor 20 can be designed in the following variants:
  • Fork light barrier: The timing wheel with the timing marks passes through a fork-shaped light barrier, which consists of an optical transmitter and receiver. The timestamps are designed as openings in the gear wheel, which release and interrupt the beam path between the transmitter and receiver during the rotational movement of the gear wheel.
  • Retro-reflective sensor: The gear with the time stamps is scanned without contact from the top or bottom by a retro-reflective sensor consisting of an optical transmitter and receiver. The time marks are designed as zones with changing reflection behavior on the transmission sensor side facing the gear. Depending on whether in the rotational movement of the gear is a zone with high or low reflectivity in the detection range of the reflected light barrier, the output of the transmission sensor is switched on or off.
  • Electrical switch: The timing marks of the gear are raised or recessed executed on the top or bottom of the gear and operate during the rotational movement of an electrical contact.
  • Magnetic gear sensor: The timing marks of the gear are designed as permanent magnetic markings, which are detected by a magnetic field sensor - for example, Hall sensor or magnetic field dependent resistance.

Der Antrieb ist ein Rotationsantrieb der entweder vorwärts und rückwärts oder nur vorwärts betreibbar ist. Der Antriebstyp ist beliebig und kann sein ein

  • Synchronmotor
  • Gleichstrommotor
  • Piezo-Resonanzmotor
  • Etc. ...
The drive is a rotary drive which can be operated either forwards and backwards or only forwards. The drive type is arbitrary and can be one
  • synchronous motor
  • DC motor
  • Piezo resonance motor
  • Etc. ...

Die erste Getriebestufe ist vorzugsweise als Reibradgetriebe ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass Laufgeräusche im Vergleich zu Stirnradverzahnungen deutlich geringer sind, und dass höhere Übersetzungsverhältnisse realisierbar sind. Das Übersetzungsverhältnis bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel ergibt sich aus dem Verhältnis des Durchmessers 1.Rad 12 zum Durchmesser der Antriebswelle 11 und beträgt 25mm : 2,5mm = 10 :1.The first gear stage is preferably designed as a friction gear. This has the advantage that running noise compared to spur gears are significantly lower, and that higher gear ratios can be realized. The gear ratio at the in Fig. 2 Example shown results from the ratio of the diameter 1.Rad 12 to the diameter of the drive shaft 11 and is 25mm: 2.5mm = 10: 1.

Die erste Getriebestufe kann alternativ auch als Schneckengetriebe ausgeführt sein.The first gear stage can alternatively be designed as a worm gear.

Fig. 3 zeigt eine elektromechanische Tagesschaltuhr als vereinfachte erfindungsgemäße Ausführung. Die Programmschaltscheibe 15 wird in Gangreserve nicht angetrieben, jedoch bei Netzwiederkehr automatisch auf die aktuelle Zeit eingestellt. Lastschalter 39 ist bei Netzwiederkehr aktiv und schaltet in der Verstellphase der Uhr entsprechend dem eingestellten Programm. Ausgehend von der in Fig. 3 dargestellten Ausführung sollen im folgenden die Möglichkeiten und Einschränkungen aufgezeigt werden, die mit einer vereinfachten Version verbunden sind. Fig. 3 shows an electromechanical day time switch as a simplified embodiment of the invention. The program disc 15 is not driven in power reserve, but automatically adjusted to the current time when power returns. Load switch 39 is active on mains return and switches in the adjustment phase of the clock according to the set program. Starting from the in Fig. 3 In the following, the possibilities and limitations that are associated with a simplified version will be pointed out.

In Fig. 3 ist das Lastrelais 38 durch einen mechanischen Lastschalter 39 ersetzt, der direkt durch den Schalthebel 17 gesteuert wird. Damit entfallen in der elektronischen Steuerung der Eingang/Ausgang 33, 33'. Ebenfalls entfallen die Bauelemente für die elektronische Ansteuerung des Relais. Weiterhin ist der Aufwand an Bauelementen im Bereich des Netzteils deutlich reduziert.In Fig. 3 the load relay 38 is replaced by a mechanical load switch 39, which is controlled directly by the shift lever 17. This eliminates in the electronic control of the input / output 33, 33 '. Also eliminates the components for the electronic control of the relay. Furthermore, the cost of components in the range of the power supply is significantly reduced.

Diese Ausführung hat den Vorteil, dass sie wesentlich preisgünstiger herzustellen ist, als die Version entsprechend Fig. 2, jedoch sind auch einige Einschränkungen hinsichtlich der Funktion damit verbunden.

  • In einer automatischen Verstellphase der Schaltuhr, z.B. nach einer Gangreserveperiode, oder während einer So/Wi- Umstellung, oder während einer manuell ausgelösten Verstellung wird der Lastschalter 39 immer entsprechend dem an der Programmschaltscheibe 15 eingestellten Programm betätigt. D.h., wenn die Uhr beispielsweise nach einer Netzunterbrechung in den automatischen Schnellverstellbetrieb geht, dann wird der Lastschalter 39 eventuell mehrmals eingeschaltet und wieder ausgeschaltet, weil das Schaltprogramm ähnlich einem Zeitraffer durchfahren wird.
  • Der Einschaltzeitpunkt der Lastkontakte ist zufällig in Bezug auf den Phasenwinkel der Netzspannung
This embodiment has the advantage that it is much cheaper to produce, as the version accordingly Fig. 2 However, there are some limitations in terms of function.
  • In an automatic adjustment phase of the timer, for example, after a power reserve period, or during a So / Wi conversion, or during a manually triggered adjustment of the load switch 39 is always operated according to the program set on the program disc 15 program. That is, if the clock goes, for example, after a power failure in the automatic Schnellverstellbetrieb, then the load switch 39 may be turned on and off again several times, because the switching program is similar to a time lapse drive through.
  • The switch-on time of the load contacts is random in relation to the phase angle of the mains voltage

In Fig. 4 ist eine elektromechanische Schaltuhr mit dem folgenden Übersetzungsverhältnis und Drehzahlen dargestellt. Zahnzahl Rad Zahnzahl Trieb Ubersetzungsfaktor Mittleres Zeit pro 1 Umdrehung Mittlere Dreh -zah/ Antriebswelle 10 2 min 30/h 1. Rad 20 10 2 4 min 15/h 2. Rad 50 10 5 20 min 3/h 3. Rad 75 10 7,5 2,5 h 9,6/d Programmschaltscheibe 96 9,6 24 h 1/d In Fig. 4 is an electromechanical timer with the following gear ratio and speeds shown. Number of teeth wheel Number of teeth shoot Translation factor Mean time per 1 turn Medium rotation -zah / drive shaft 10 2 min 30 / h 1st wheel 20 10 2 4 min 15 / h 2nd wheel 50 10 5 20 min 3 / h 3rd wheel 75 10 7.5 2.5 h 9.6 / d Program switching disk 96 9.6 24 hours 1 / d

Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel einer elektromechanischen Schaltuhr, es handelt sich hierbei um eine Tagesschaltuhr, unterscheidet sich von dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen durch die Art des Sensors 21, welcher den Sensorzähler 31 mit dem Sensorsignal beaufschlagt.This in Fig. 4 illustrated embodiment of an electromechanical timer, this is a daily clock, differs from the in Fig. 3 illustrated embodiment, essentially by the nature of the sensor 21, which acts on the sensor counter 31 with the sensor signal.

Handelt es sich bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2 und 3 um einen Sensor, der auf die beschriebene Art und Weise als zusätzliches Bauteil diskret ausgeführt sein kann, ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 dagegen ein elektronischer Sensor 21 vorgesehen, der im Wesentlichen durch eine integrierte Komparatorschaltung gebildet wird, die die durch die Rotorbewegung nach Abschalten des Antriebsimpuls in der Spule induzierte Spannung erfasst. Über Spannungsänderungen in dieser Spule 42 des Antriebs 10 können die vom Antrieb 10 erzeugten Bewegungen erfasst werden und über den Sensor 21 an den Sensorzähler 31 gemeldet werden.Is it in the embodiments according to Fig. 2 and 3 in the embodiment according to a sensor which may be designed discretely in the manner described as an additional component Fig. 4 on the other hand, an electronic sensor 21 is provided, which is essentially formed by an integrated comparator circuit, which detects the voltage induced by the rotor movement after switching off the drive pulse in the coil. About changes in voltage in this coil 42 of the drive 10, the movements generated by the drive 10 can be detected and reported via the sensor 21 to the sensor counter 31.

Der Antrieb 10 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 als Einphasen-Schrittmotor (Typ Lavet) mit permanent magnetischem Rotor 44 vorgesehen. Der Rotor 44 weist ein Polpaar auf, welches durch einen Permanentmagneten gebildet ist, wobei die Pole des Polpaars diametral gegenüber liegen. Der Schrittwinkel dieses Antriebs 10 beträgt jeweils 180 °, dass heißt eine halbe Umdrehung. Selbstverständlich können jedoch auch Antriebe vorgesehen werden, bei denen der Rotor eine höhere Polpaarzahl hat, womit entsprechend geringere Schrittwinkel möglich sind. Ein derartiger Antrieb 10 hat durch die Konstruktion, dass heißt insbesondere durch die asymmetrische Ausbildung der Luftspalte eine bevorzugte Drehrichtung. Diese bevorzugte Drehrichtung ist die Richtung des Uhrzeigerdrehsinns.The drive 10 is in the embodiment according to Fig. 4 provided as a single-phase stepping motor (type Lavet) with permanent magnetic rotor 44. The rotor 44 has a pair of poles, which is formed by a permanent magnet, wherein the poles of the pole pair are diametrically opposite. The step angle of this drive 10 is 180 °, ie half a turn. Of course, however, drives can also be provided in which the rotor has a higher number of pole pairs, thus correspondingly smaller step angles are possible. Such a drive 10 has by the construction, that is, in particular by the asymmetrical formation of the air gaps, a preferred direction of rotation. This preferred direction of rotation is the direction of clockwise rotation.

Der Antrieb 10 wird von dem Treiber 28 mit periodischen Antriebsimpulsen 50 (Fig. 5) wechselnder Polarität angesteuert. Unterhalb einer Grenzfrequenz verhalten sich Einphasen-Schrittmotoren vom Typ Lavet im gesteuerten Bereich sehr stabil und führen pro Antriebsimpuls 50 einen definierten Schritt aus. Der nächste Schritt wird erst dann ausgeführt, wenn der Rotor 44 in seiner neuen Ruhelage endgültig eingeschwungen ist, dass heißt, wenn die Schwingung des Rotors 44 in Folge der systemeigenen Dämpfung abgeklungen ist.The drive 10 is driven by the driver 28 with periodic drive pulses 50 (FIG. Fig. 5 ) of alternating polarity. Below a cutoff frequency, Lavet type single-phase stepper motors in the controlled range behave very stably and perform a defined step per drive pulse 50. The next step is carried out only when the rotor 44 is finally settled in its new rest position, that is, when the vibration of the rotor 44 has subsided due to the native damping.

Dieses ist anhand der Fig. 5 näher dargestellt, wobei die unterhalb des Spannungszeitdiagramm schematisch dargestellten Rotorstellungen jeweils die Ruheposition des Rotors vor dem nächsten Antriebsimpuls 50 darstellt. Die Antriebsimpulse 50 werden in Form eines Rechteckimpuls kurzer Dauer auf die Antriebsspule gegeben. Die Antriebsimpulse erzeugen in der Spule 42 des Antriebs 10 ein Magnetfeld, wobei der permanenterregte Rotor 44 des Antriebs 10 entgegengesetzt zu dem von der Spule 42 des Antriebs 10 erzeugten Magnetfelds ausgerichtet ist. Der Antriebsimpuls ist kurz und so bemessen, dass der Rotor 44 aus seiner magnetischen Ruhelage gedreht wird und nach Abschalten des Antriebsimpulses 50 auf Grund seiner magnetischen Wechselwirkung mit dem Stator gedämpft in seine um 180° versetzte neue Ruhelage einschwingt. Durch die Bewegung des permanenterregten Rotors 44 wird die Spule 42 des Antriebs 10 von einem sich zeitlich ändernden magnetischen Fluss durchsetzt. Dieser zeitlich sich ändernde magnetische Fluss durch die Spule 42 induziert in die Spule eine Spannung, welche über den Sensor 21 erfasst wird und anhand welcher man die Bewegung des Rotors 44 erfassen kann.This is based on the Fig. 5 shown in more detail, wherein the rotor positions shown schematically below the voltage-time diagram in each case represents the rest position of the rotor before the next drive pulse 50. The drive pulses 50 are given in the form of a rectangular pulse short duration on the drive coil. The drive pulses generate in the coil 42 of the drive 10, a magnetic field, wherein the permanent-magnet rotor 44 of the drive 10 is oriented opposite to the magnetic field generated by the coil 42 of the drive 10. The drive pulse is short and dimensioned so that the rotor 44 is rotated from its magnetic rest position and damps after switching off the drive pulse 50 due to its magnetic interaction with the stator attenuated in its offset by 180 ° new rest position. By the movement of the permanent-magnet rotor 44, the coil 42 of the drive 10 is penetrated by a time-varying magnetic flux. This time-varying magnetic flux through the coil 42 induces in the coil a voltage which is detected by the sensor 21 and by means of which one can detect the movement of the rotor 44.

Im Einzelnen sind bei einem typischen Spannungsverlauf eines Schrittes folgende Abschnitte im Spannungsverlauf zu erkennen.In detail, in a typical voltage curve of a step, the following sections can be seen in the voltage curve.

Zunächst wird von Außen der rechteckförmige Antriebsimpuls 50 aufgeschaltet. Nach dem Abschalten dieses Antriebsimpulses 50 wird durch das Abschalten ein Impuls 50a entgegengesetzter Polarität in die Spule 42 induziert. Dieser Impuls 50a ist im Vergleich zu dem ersten Impuls 50 von kurzer Dauer. An diesen Impuls 50a schließt sich dann eine abklingende Schwingung der Spannung an, welche durch die Bewegung und das Einschwingen des Rotors 44 erzeugt wird. Die Grenzfrequenz der Antriebsimpulse ist im Wesentlichen durch die Resonanzfrequenz und die Dämpfung des Rotor-Statorsystems bestimmt. Bei einer Frequenz der Antriebsimpulse zur Ansteuerung des Antriebs 10 im Bereich der Resonanzfrequenz drehen diese Antriebe 10 im gesteuerten Betrieb jedoch nicht mehr stabil. Dieser Effekt ist in der Uhrentechnik seit langem bekannt. Derartige als Einphasen-Schrittmotoren vom Typ Lavet ausgebildete Antriebe 10 können daher bisher nur begrenzt für eine Schnellverstellung einer Uhr insbesondere einer Schaltuhr genutzt werden.First, the rectangular drive pulse 50 is switched from the outside. After switching off this drive pulse 50, a pulse 50a of opposite polarity is induced in the coil 42 by switching off. This pulse 50a is short-lived compared to the first pulse 50. This pulse 50a is then followed by a decaying oscillation of the voltage which is generated by the movement and the settling of the rotor 44. The cutoff frequency of the drive pulses is essentially determined by the resonance frequency and the damping of the rotor-stator system. At a frequency of the drive pulses for driving the drive 10 in the region of the resonant frequency, however, these drives 10 no longer rotate in controlled operation. This effect has long been known in watch technology. Such trained as a single-step stepper motors type Lavet drives 10 can therefore be used only limited for a quick adjustment of a clock in particular a timer.

Um den Betrieb des Einphasen-Schrittmotors vom Typ Lavet bei hohen Frequenzen der vom Treiber 28 gelieferten Antriebsimpulse sowohl vorwärts als auch rückwärts zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß nach Abschalten des Antriebsimpulses die durch die Bewegung des Rotors 44 in der Spule 42 induzierte Spannung einer elektronischen Auswerteschaltung (Sensor 21) zugeführt. Die Erfassung des Nulldurchgangs der durch die Rotorbewegung induzierten Spannung liefert eine Information über die Ausführung des Schritts und den augenblicklichen Drehwinkels des Rotors 44.In order to enable the operation of the Lavet type single-phase stepping motor at high frequencies of the drive pulses supplied by the driver 28, both forward and backward, according to the invention, after the drive pulse has been switched off Movement of the rotor 44 in the coil 42 induced voltage of an electronic evaluation circuit (sensor 21) supplied. The detection of the zero crossing of the voltage induced by the rotor movement supplies information about the execution of the step and the instantaneous angle of rotation of the rotor 44.

Der Spannungsverlauf der Spannung in der Spule 42 des Antriebs 10 bei einer Schnellverstellung und die entsprechende Rotorstellung ist in der Fig. 6 dargestellt. Eine Schnellverstellung der Schaltuhr beginnt bei Stillstand des Antriebes 10 durch Aufschalten eines Antriebsimpulses 51. Sobald nach dem Ende des Antriebsimpulses der Nulldurchgang der infolge der Bewegung des Rotors 44 induzierten Spannung erkannt wird, erfolgt die Aufschaltung des folgenden Antriebsimpulses 52 mit umgekehrter Polarität. Der Rotor 44 kommt dadurch nicht mehr zum Stillstand. Sodann wird kontinuierlich durch das Einschalten des Magnetfelds in wechselnder Polarität vorwärts getrieben. Die Dauer des jeweils folgenden Antriebsimpulses wird abgeleitet aus der Messung der Gesamtdauer des vorhergehenden Antriebsimpulses und der Zeit bis zum Nulldurchgang der induzierten Spannung. Durch dieses Verfahren werden die Antriebsimpulse 51, 52, 53 mit der Position des Rotors 42 so synchronisiert, dass der Antrieb 10 zunächst beschleunigt wird. Der Antrieb 10 beschleunigt aus dem Stillstand, bis er schließlich eine antriebstypische Enddrehzahl erreicht, bei der die Gegeninduktion eine weitere Energieaufnahme verhindert. Die Enddrehzahl ist um ein vielfaches höher als die Drehzahl im normalen Uhrenbetrieb mit periodischen Antriebsimpulsen 50. Dadurch wird eine Schnellverstellung der Uhr ermöglicht.The voltage curve of the voltage in the coil 42 of the drive 10 at a quick adjustment and the corresponding rotor position is in the Fig. 6 shown. A rapid adjustment of the timer starts at standstill of the drive 10 by connecting a drive pulse 51. As soon as after the end of the drive pulse, the zero crossing of the induced voltage due to the movement of the rotor 44 detected, the connection of the following drive pulse 52 takes place with the opposite polarity. The rotor 44 does not come to a standstill. Then it is driven continuously by switching on the magnetic field in alternating polarity. The duration of each successive drive pulse is derived from the measurement of the total duration of the previous drive pulse and the time to the zero crossing of the induced voltage. By this method, the drive pulses 51, 52, 53 synchronized with the position of the rotor 42 so that the drive 10 is first accelerated. The drive 10 accelerates from standstill until it finally reaches a drive-typical final speed at which the mutual induction prevents further energy absorption. The final speed is many times higher than the speed in normal clock mode with periodic drive pulses 50. This allows quick adjustment of the clock.

Die Anschlüsse der Spule 42 sind wie in Fig. 4 gezeigt, mit den Eingängen einer in dem Sensor 21 enthaltenen Komparatorschaltung verbunden. Die Komparatorschaltung erfasst nach dem Abschalten des Antriebsimpulses den Nulldurchgang der infolge der Drehung des Rotors 44 induzierten Spannung und erzeugt daraus ein Signal, welches dem Sensorzähler 31 zugeführt wird. Weitere durch den Treiber 28 erzeugte Antriebsimpulse in schneller Folge werden unterdrückt, sobald der Sensorzähler 31 die für die Schnellverstellung notwendige Anzahl von Schritten registriert hat. Antriebsimpulse werden danach wieder periodisch für den normalen Uhrenbetrieb vom Treiber 28 ausgegeben.The terminals of the coil 42 are as in Fig. 4 shown connected to the inputs of a comparator circuit contained in the sensor 21. The comparator circuit detects after switching off of the drive pulse, the zero crossing of the induced voltage due to the rotation of the rotor 44 and generates therefrom a signal which is supplied to the sensor counter 31. Further drive pulses generated by the driver 28 in rapid succession are suppressed as soon as the sensor counter 31 has registered the number of steps necessary for the quick adjustment. Drive pulses are thereafter output periodically for normal clock operation by the driver 28.

Komplizierter ist dagegen die Ansteuerung des Antriebs 10 für eine Schnellverstellung rückwärts welche anhand der Fig. 7 erläutert wird. Die Schnellverstellung rückwärts beginnt ebenfalls bei einem Stillstand des Rotors 44 durch Aufschalten eines Antriebsimpulses 54, welcher beim Drehen bzw. eine Beschleunigung des Rotors 44 in Vorwärtsrichtung bewirkt. Unmittelbar im Anschluss an dem Beginn der Drehbewegung in Vorwärtsrichtung wird dann jedoch ein Antriebsimpuls 55 mit umgekehrter Polarität aufgeschaltet. Dieser Antriebsimpuls 55 bewirkt ein Abbremsen der Vorwärtsbewegung und schließlich eine Drehrichtungsumkehr des Rotors 44. Die Dauer des ersten Antriebsimpulses 54 und des zweiten Antriebsimpulses 55 ist jeweils antriebsspezifisch und so bemessen, dass der Rotor 44 nach Abschalten des zweiten Antriebsimpulses 55 aufgrund seiner kinetischen Energie die ursprüngliche Ruhelage zu Beginn der Schnellverstellung rückwärts überläuft.More complicated, however, is the control of the drive 10 for a quick adjustment backwards which on the basis of Fig. 7 is explained. The reverse speed adjustment also begins at a standstill of the rotor 44 by switching on a drive pulse 54, which causes when rotating or acceleration of the rotor 44 in the forward direction. Immediately following the beginning of the forward rotational movement, however, a drive pulse 55 of the reverse polarity is then applied. The duration of the first drive pulse 54 and the second drive pulse 55 is each drive-specific and so dimensioned that the rotor 44 after switching off the second drive pulse 55 due to its kinetic energy, the original Resting position at the beginning of the quick adjustment overflows backwards.

Sobald nach Abschalten des zweiten Antriebsimpulses 55 der Nulldurchgang der induzierten Spannung erkannt wird, erfolgt die Aufschaltung eines dritten Antriebsimpulses 56 mit umgekehrter Polarität. Weitere Antriebsimpulse 57, 58 folgen mit jeweils umgekehrter Polarität nach den Nulldurchgängen der induzierten Spannungen. Der Rotor 44 kommt nicht mehr zum Stillstand. Die Dauer des jeweiligen folgenden Antriebsimpulses 56, 57, 58 wird aus der Messung der Gesamtdauer des vorhergehenden Antriebsimpulses 55, 56, 57 und der Zeit bis zum Nulldurchgang der induzierten Spannung abgeleitet. Durch dieses Verfahren werden die Antriebsimpulse 56, 57, 58 mit der Position des Rotors 44 so synchronisiert, dass der Rotor 44 ständig rückwärts beschleunigt wird. Der Rotor 44 beschleunigt, bis eine antriebstypische Enddrehzahl erreicht ist, bei welcher die Gegeninduktion und eine weitere Energieaufnahme verhindert. Diese Enddrehzahl ist um ein Vielfaches höher als die Drehzahl im normalen Uhrenbetrieb mit periodischen Antriebsimpulsen und ermöglicht so eine Schnellverstellung der Uhr rückwärts.As soon as after switching off the second drive pulse 55, the zero crossing of the induced voltage is detected, the connection of a third drive pulse 56 takes place with the opposite polarity. Further drive pulses 57, 58 each follow with reversed polarity after the zero crossings of the induced voltages. The rotor 44 does not come to a standstill. The duration of the respective following drive pulse 56, 57, 58 turns off derived the measurement of the total duration of the previous drive pulse 55, 56, 57 and the time until the zero crossing of the induced voltage. By this method, the drive pulses 56, 57, 58 are synchronized with the position of the rotor 44 so that the rotor 44 is constantly accelerated backward. The rotor 44 accelerates until a final drive speed is reached at which the counterinduction and further energy absorption is prevented. This final speed is many times higher than the speed in normal clock mode with periodic drive pulses and thus allows a quick adjustment of the clock backwards.

Die beweglichen Getriebeteile sind durch eine erfindungsgemäße Ausführung in der Regel deutlich reduziert. In einer erfindungsgemäßen Ausführung werden im Vergleich zur herkömmlichen Ausführung nur 4 Getrieberäder anstatt 6 Getrieberäder benötigt, obwohl die Rotordrehzahl in dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel in Fig. 2 um den Faktor 20 höher ist als in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1.The movable transmission parts are significantly reduced by an embodiment of the invention in the rule. In an embodiment according to the invention only 4 gears instead of 6 gear wheels are required compared to the conventional design, although the rotor speed in the embodiment according to the invention in Fig. 2 by a factor of 20 is higher than in the embodiment in Fig. 1 ,

Die Reduktion der beweglichen Getriebeteile gelingt dadurch, dass der Antrieb in Verbindung mit der elektronischen Steuerung durch den Intervallbetrieb bereits eine relativ hohe elektronische Übersetzung erfährt, die mechanisch mehreren Getriebestufen entspricht.The reduction of the movable transmission parts is achieved by the fact that the drive in conjunction with the electronic control by the interval operation already undergoes a relatively high electronic gear ratio, which mechanically corresponds to several gear stages.

Außerdem können die Getriebestufen vor dem Sensorrad 12 als Reibräder (ohne Verzahnung) ausgeführt werden, da der Getriebesensor 20 eventuell auftretenden Schlupf dadurch ausgleicht, dass er die Abschaltung des Antriebs immer erst dann bewirkt, wenn er die nächste Zeitmarke erfasst hat. Mit einem Reibradgetriebe lassen sich pro Stufe bei gleichen Abmessungen höhere Übersetzungsverhältnisse realisieren als bei verzahnteri Stirnradgetrieben.In addition, the gear stages in front of the sensor wheel 12 can be designed as friction wheels (without toothing), since the transmission sensor 20 compensates for any slip occurring in that it always causes the shutdown of the drive only when it has detected the next timestamp. With a friction gear can be higher per level with the same dimensions Gear ratios realize as in geared helical gearboxes.

Vorteile der diskutierten Ausführungsbeispiele:

  • Eine elektromechanische Schaltuhr nach dem beschriebenen Prinzip ist für den Anwender sehr einfach zu bedienen. Nach Programmierung der Schaltelemente 16 und Einschalten der Versorgungsspannung stellt sich die Programmschaltscheibe 15 automatisch auf die aktuelle Zeit ein.
  • Die Verstellung der Uhr um +/- 1 Stunde im Zusammenhang mit der Sommerzeit bzw. Winterzeitumstellung erfolgt automatisch.
  • Dadurch, dass der Antrieb bei Netzausfall nicht aktiv ist, ist durch entsprechende Dimensionierung der Primärzelle 40 eine mehrjährige Gangreservedauer realisierbar.
Advantages of the discussed embodiments:
  • An electromechanical timer according to the principle described is very easy for the user to use. After programming the switching elements 16 and switching on the supply voltage, the program switching disk 15 automatically adjusts to the current time.
  • The adjustment of the clock by +/- 1 hour in connection with the summer time or winter time change takes place automatically.
  • Due to the fact that the drive is not active in the event of a power failure, a multi-year power reserve duration can be achieved by appropriate dimensioning of the primary cell 40.

Claims (34)

  1. Electromechanical time switch comprising a drive (10), a gear mechanism (12, 13, 14), an electronic control system, a sensor (20, 21) and a programming switching disc (15) which can rotate about its axis and is designed to be driven by the drive (10) in a time switch mode when the power supply is present and at least in one mode when the power supply returns after a power reserve mode or in one mode when a changeover is made from daylight-saving time to standard time or from standard time to daylight-saving time when the power supply is present, and wherein switching elements (16) are arranged over the circumference of the programming switching disc (15), it being possible for the said switching elements to be moved to at least two positions which correspond to a switched-on state and, respectively, a switched-off state,
    - wherein the respective positions of the switching elements (16) are sampled from the circumference of the programming switching disc (15) by a switching lever (17) which is mounted in an articulated manner, and
    - wherein the sensor (20, 21) is designed to generate a sensor signal which corresponds to a rotational movement,
    - wherein the sensor (20, 21) detects the rotational movement of the drive (10) or of a gear mechanism part which is coupled to the drive (10) in order to generate the sensor signal,
    - wherein the drive can be operated forwards and backwards,
    - wherein the sensor is designed to detect steps which are executed by the drive,
    - wherein the control system comprises a sensor counter (31),
    - wherein the sensor signal is fed to the sensor counter (31),
    - wherein the control system can prespecify how many steps are to be executed by the drive (10), wherein the number of the said prespecified steps is identified as a preselected number,
    - wherein the sensor counter (31) is set to a specific preselected number by a control programme in the normal time switch mode, in the mode when the power supply returns after a power reserve mode, and in the mode when a changeover is made from daylight-saving time to standard time when the power supply is present and/or in the mode when a changeover is made from standard time to daylight-saving time when the power supply is present,
    - wherein the preselected number is one in the normal time switch mode when the power supply is present,
    - wherein a current counter reading of a power supply failure counter (32) is transmitted to the sensor counter (31) in the mode when the power supply returns after a power reserve mode as the preselected number, and/or
    - wherein the preselected number is set to sixty, provided that minute steps are used, in the mode when a changeover is made from daylight-saving time to standard time when the power supply is present and/or the mode when a changeover is made from standard time to daylight-saving time when the power supply is present,
    - wherein
    - a driver (28) is started in periodic time intervals by the control system in the normal time switch mode when the power supply is present, said driver switching on the drive (10), and the sensor counter (31) outputting an output signal when the preselected number is reached, the said output signal acting on the driver (28) and in this way switching off the drive (10), and resetting a counter register of the sensor counter (31) to zero,
    - the driver (28) is put into operation forwards or backwards by the next drive pulse after the transmission of the preselected number to the sensor counter in the mode when the power supply returns after a power reserve mode, and the driver (28) is turned off by the control system when the number of steps arriving from the sensor (20, 21) corresponds to the preselected number of the sensor counter (31), and the control programme at the same time resets the preselected number of the sensor counter (31) to one and the power supply failure counter to zero, this corresponding to a normal time switch mode,
    - the driver (28) is started backwards by the next drive pulse after the transmission of the preselected number to the sensor counter (31) when a changeover is made from daylight-saving time to standard time when the power supply is present, and remains active until the sensor counter (31) has detected backward adjustment of the clock by the number of steps which corresponds to the preselected number, and then the preselected number is reset in accordance with the normal clock mode, and/or
    - the driver (28) is started forwards by the next drive pulse after the transmission of the preselected number to the sensor counter (31) when a changeover is made from standard time to daylight-saving time when the power supply is present, and remains active until the sensor counter (31) has detected a forward adjustment of the clock by the number of steps which corresponds to the preselected number, and then the preselected number is reset in accordance with the normal clock mode.
  2. Electromechanical time switch according to Claim 1, characterized in that the electronic control system comprises a quartz oscillator and frequency divider for generating a synchronous clock.
  3. Electromechanical time switch according to Claim 1 or 2, characterized in that the electronic control system uses a power supply sensor (34) to distinguish whether the time switch is in the power supply mode or power reserve mode.
  4. Electromechanical time switch according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the sensor (20, 21) is deactivated in the power reserve mode.
  5. Electromechanical time switch according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the sensor (20, 21) is activated by the drive (10) being switched on and is deactivated immediately after the drive (10) is switched off.
  6. Electromechanical time switch according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the electronic circuit is fed from a primary cell (40) in the power reserve mode.
  7. Electromechanical time switch according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the electronic circuit is fed from a rechargeable battery in the power reserve mode, said rechargeable battery being charged in the power supply mode.
  8. Electromechanical time switch according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the duration of the power reserve mode is recorded in the power supply failure counter (32) by the number of steps which have not been executed being counted.
  9. Electromechanical time switch according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the number of time intervals for which a setting process lasts in a mode when the power supply returns after a power reserve mode can be recorded and can be added to the preselected number of the sensor counter (31) when the time switch can be adjusted forwards or can be subtracted when the time switch can be adjusted backwards.
  10. Electromechanical time switch according to Claim 1, characterized in that the electronic circuit has at least one input which allows the selection of a specific rule for changing over the daylight-saving time and the standard time.
  11. Electromechanical time switch according to Claim 10, characterized in that the electronic control system identifies changeover time points by comparing stored changeover time points with the current time.
  12. Electromechanical time switch according to Claim 1, characterized in that the electronic circuit has at least one forwards actuating input (22) by means of which the drive (10) can be manually adjusted.
  13. Electromechanical time switch according to Claim 12, characterized in that the electronic circuit has a backwards actuating input (22, 22') by means of which the drive (10) can be manually adjusted.
  14. Electromechanical time switch according to Claim 12 or 13, characterized in that the current time register (27) is incremented in accordance with the number of sensor pulses which is detected by the sensor counter (31), when the forwards actuating input (22) is operated.
  15. Electromechanical time switch according to Claim 13, characterized in that the current time register (27) is decremented in accordance with the number of sensor pulses which is detected by the sensor counter (31), when the backwards actuating input (22') is operated.
  16. Electromechanical time switch according to Claim 1, characterized in that the electronic control system has a programming input (24) by means of which the content of the current time register (27) can be programmed.
  17. Electromechanical time switch according to Claim 1, characterized in that the output (33') delays the actuation of the load relay (38) in relation to the signal of the input (33) in such a way that the contact closing time point of the load relay (38) takes place shortly before the zero crossing of the power supply AC voltage.
  18. Electromechanical time switch according to one of the preceding claims, characterized in that the drive (10) is an electric drive and has a stator with a coil (42) .
  19. Electromechanical time switch according to one of the preceding claims, characterized in that the electric drive is a stepping drive.
  20. Electromechanical time switch according to one of the preceding claims, characterized in that the stepping drive is permanently excited.
  21. Electromechanical time switch according to Claim 20, characterized in that the stepping motor is a Lavet-type motor.
  22. Electromechanical time switch according to Claim 21, characterized in that the sensor (21) detects the voltage which is induced in the coil (42).
  23. Electromechanical time switch according to the preceding claim, characterized in that the sensor (21) comprises a comparator circuit.
  24. Method for rapidly adjusting an electromechanical time switch according to one of Claims 21 to 23 having a Lavet-type drive (10) and a sensor (21), wherein the Lavet-type drive has a rotor (44) and a stator with a coil (42), and wherein drive pulses are connected to the coil (42) for rapid adjustment,
    characterized in that
    the switch-on times of the drive pulses are determined from a position of the rotor (44) which is detected by the sensor (21).
  25. Method according to Claim 24, characterized in that the position of the rotor is determined from the coil (42) and the induced voltage.
  26. Method according to Claim 24, characterized in that the position of the rotor (44) is determined by an optical, magnetic or mechanical sensor.
  27. Method according to Claim 25, characterized in that a first drive pulse (51) is connected to the coil (42) for rapid adjustment forwards, as a result of which the stator generates a magnetic field which impresses a torque in the forwards rotation direction on the rotor (44), and in that a voltage is induced in the coil (42) by the movement and/or a transient effect of the rotor (44) after the drive pulse (51) is disconnected from the coil (42).
  28. Method according to Claim 25, characterized in that the induced voltage is detected by the sensor (21) .
  29. Method according to one of Claims 25 to 28, characterized in that a first drive pulse (54) is connected to the coil (42) in order to initiate a rapid adjustment backwards, as a result of which the stator generates a magnetic field which impresses a torque in the forwards rotation direction on the rotor, in that a second drive pulse (55) of opposite polarity is connected immediately thereafter, said second drive pulse impressing a torque in the backwards rotation direction on the rotor.
  30. Method according to the preceding claim, characterized in that a voltage is induced in the coil (42) by the movement and/or a transient effect of the rotor (44) after the second drive pulse (55) is disconnected.
  31. Method according to Claim 24 or 27, characterized in that, as soon as the sensor (21) detects a first zero crossing of the voltage which is induced by the rotor movement, a drive pulse (52, 56) of opposite polarity is connected in order to continue the rotational movement.
  32. Method according to one of Claims 24 to 29, characterized in that the length of the first drive pulse is defined in a drive-specific manner.
  33. Method according to the preceding claim, characterized in that the length of the second drive pulse in the event of a rapid adjustment backwards is drive-specific.
  34. Method according to the preceding claim, characterized in that the length of the other drive pulses is determined from the length of the preceding drive pulse and the transient duration until the first zero crossing of the induced voltage.
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