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Die
Erfindung betrifft ein Funkuhrwerk gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Ein
derartiges Funkuhrwerk ist aus der
EP 0 204 851 A2 mit einem vier Bit breiten
Winkelkodierer für
eine mittelbare quasikontinuierliche elektromechanische Detektion
der Stundenzeiger-Stellung bekannt. Dafür werden auf einer Leiterplatte
vier zur Zeigerwellenachse konzentrische Kreise mittels vier gegeneinander
isolierter Biegefedern auf radial aufeinanderfolgendes Vorhandensein
oder Nichtvorhandensein von ohmschen Kontakten in der gerade erreichten
Winkelstellung abgefragt, die durch das Kontaktmuster binärcodiert
ist. Das ist mechanisch und hinsichtlich des Platzbedarfes aufwendig;
und wegen der Ungewißheiten
in der ohmschen Kontaktgabe zum momentanen Kontaktmuster ist eine
solche Zeigerstellungsabfrage relativ ungenau, jedenfalls sehr störempfindlich.
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Es
wird in jener Publikation deshalb auch in Betracht gezogen, die
Zeigerbewegung elektronisch darzustellen, indem mit jedem Zeigerumlauf – jeweils beginnend
mit einer ohmschen Synchronisationskontaktgabe – die Antriebsimpulse für den Schrittmotor zur
Zeigerbewegung gezählt
und abgespeichert werden. Das aktuelle Zählergebnis gibt aber die aktuelle Winkelstellung
des Zeigers nur dann korrekt wieder, wenn kein Schlupf zwischen
elektrischer Ansteuerung des Schrittmotors und daraus über den
Getriebezug erfolgender mechanischer Zeigerbewegung sowie keine
zu große
Lose im Getriebezug vom Antriebsmotor zum Stundenzeigerrad auftreten.
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Aus
der
DE 35 13 961 C2 ist
es deshalb bekannt, das Erreichen einiger weniger (typisch dreier) definierter
Zeigerstellungen im Zuge eines Umlaufes des Stundenzeigers nacheinander
mittelbar, nämlich nun über ein
optronisches Abtasten unterschiedlicher Speichenbreiten im Stundenrad
während
der Drehbewegung des Räderwerkes
zu erfassen. Dafür
bedarf es allerdings eines recht aufwendigen Algorithmus. Und weil
für das
trotz unvermeidlicher Getriebelose eindeutige Erfassen der Speichenbreiten
mehrere Drehschritte vollzogen werden müssen, bei denen jweils erneut
auf Vorhandensein oder Ende der deutlich voneinander zu unterscheidenden
Speichenbreiten abgefragt wird, sind der Miniaturisierung solch
einer Speichenabfrage spürbar
Grenzen gesetzt.
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Kleinerbauend
ist die Lösung,
die in der
DE 35 10
861 C2 für
das Auslösen
eines Synchronisationssignales ganz exakt bei Durchgang durch eine sehr
definiert vorgegebene Zeigerstellung beschrieben ist, aus der dann
wieder die Ansteuerimpulse für den
Schrittmotor mitgezählt
werden. Dafür
ist dort eine Lichtschranke vorgesehen, welche die Stundenzeiger-Stellung
ebenfalls indirekt, nämlich
wieder am Stundenzeigerrad hinter dem Zifferblatt erfaßt. In diese
Lichtschranke greifen jenes Zeigerrad und das im Getriebezug davorliegende,
also schneller und sogar gegensinnig dazu drehende Zwischenrad als
Lochblendenscheiben ein, so daß auch
großflächige Blendenöffnungen,
die fertigungsseitig wenig Justageaufwand erfordern und doch einen
breiten Lichtstrahl zum sicheren Ansprechen des Empfängers der
Lichtschranke durchlassen, aufgrund der nur sehr kurzzeitigen Blendenüberdeckung
ein äußert exaktes,
z. B. bei Abfrage des Stundenrades minutengenaues Ansprechen sichern.
Da allerdings nur das Erreichen einer einzigen im Zeigerumlauf fest
vorgegebenen Zeigerstellung abgefragt wird, und da ein üblicherweise
eingesetzter Uhren-Schrittmotor keine Drehrichtungsumkehr zuläßt, kann
aus einer zufälligen Anfangsstellung
insbesondere zu Betriebsbeginn heraus selbst bei Antrieb im Eilgang
eine vergleichsweise recht lange Zeitspanne vergehen, bis die konstruktiv
vorgegebene Zeigerstellung (etwa die 12:00-Stellung von einer momentanen
02:00-Stellung aus) erreicht ist, um dann aus dieser synchronisierten
Stellung heraus die Zeiger in die Sollstellung des momentanen Zeitpunktes
einzuschwenken und den regulären
Betrieb der Funkuhr mit ihrer zeithaltenden Zeigerzeitanzeige anzuschließen.
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In
Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein analoges Funkuhrwerk gattungsgemäßer Art mit – für ein rasches Auffinden
der genauen momentanen Stundenzeiger-Stellung auch schon alsbald
nach Betriebsbeginn aus einer zufälligen Zeigerstellung heraus – praktisch
ständiger
Verfolgung der tatsächlichen Stundenzeigerbewegung
zu schaffen, die aber apparativ und schaltungstechnisch weniger
aufwendig als die gattungsbildende, komplette Mehrbit-Winkelstellungsdekodierung
ist.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die
Kombination der im Hauptanspruch angegebenen wesentlichen Merkmale
gelöst.
Danach ist im Prinzip längs
eines Kreises eine Kontaktfolge angeordnet, die der Stundenteilung
der Minuterie auf dem Zifferblatt der Uhr zugeordnet ist, also bei
dem üblichen
zwölfstündigen Zifferblatt
aus 12 einander bogenförmig
distanziert benachbarten Kontakten besteht. Auf einem konzentrisch
dazu, vorzugsweise darin, gelegenen weiteren Kreis ist jedem jener
Stundenkontaktbögen
ein Halbstundenkontaktbogen zugeordnet, der sich beispielsweise
jeweils über
die zweite halbe Stunde einer Stunde erstreckt. Die Kontaktbögen werden
von mit dem Stundenzeiger der Uhr synchron rotierenden Schleifkontaktfedern,
den Stunden- und den Halbstundenkontaktfingern abgetastet. Vorzugsweise
liegen diese Kontaktfinger beide auf Massepotential und legen somit
in der gerade erreichten Winkelstellung auf der einen der beiden Kreisbahnen
einen Stundenkontaktbogen sowie in dessen zweiter halben Stunde
den Halbstundenkontaktbogen auf Massepotential. Eine Dekodierlogik fragt
ständig
ab, welcher der Stundenkontaktbögen gerade
auf Massepotential liegt, und erfaßt so praktisch lückenlos
die momentan angezeigte Stunde.
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Wenn
in diesem Beispielsfalle dabei der winkelmäßig zugeordnete Halbstundenkontaktbogen noch
nicht auf Massepotential liegt, befindet sich die Zeiger-Zeitanzeige
der Uhr in der ersten halben Stunde der aktuellen Stunde, andernfalls
in der zweiten. So ist die momentane Stellung des Stundenzeigers praktisch
immer durch einen Stundenkontakt und innerhalb dessen Bogenlänge durch
den zugehörigen Halbstundenkontakt
eindeutig repräsentiert,
also die Zeigerstellung im zwölfstündig geteilten
Zifferblatt stets auf die halbe Stunde genau be stimmt. Das Uhrwerk
braucht deshalb zu Betriebsbeginn lediglich bis in den nächstfolgenden
Halbstundenwechsel zu drehen, und schon ist die exakte momentane
Zeigerstellung bekannt, aus der heraus dann das definierte Einschwenken
der Zeiger in den momentan tatsächlich gegebenen
Zeitpunkt erfolgen kann.
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Allerdings
ist das Ansprechen auf den Halbstundenwechsel schon aufgrund der
unvermeidlichen Getriebelose mit Unsicherheiten behaftet, erst recht
wenn es um die ohmsche Kontaktgabe des auf einen Kontaktbogen aufgleitenden
Kontaktfingers geht. Für
eine exakte Halbstunden-Zeitbestimmung erfolgt deshalb nur zu einem
definierten Zeitpunkt die Kontaktabfrage, bei der halbstündigen Stundenunterteilung
vorzugsweise jeweils genau zu Beginn der ersten und der dreißigsten
Minute einer jeden Stunde. Dafür
wird auf die Lichtschranken-Detektionseinrichtung gemäß
DE 35 10 861 C2 zurückgegriffen. Für die Möglichkeit
der halbstündigen,
sekundengenauen Positionsdetektion mittels erwähnter Lichtschranke, wird zur
Gewährung
des Lichtdurchganges das Stundenrad vorzugsweise mit insgesamt 24 diametral
verteilten Löchern
oder aus mechanischen Stabilitätsgründen vollständig aus
optisch durchlässigem
Material ohne Löcher
ausgeführt.
Damit die Lichtschranke zuverlässig
minutengenau nur gerade beim Eintritt in die jeweils gerade beginnende
halbe Stunde anspricht, greift auch noch das im Getriebezug vor
dem Minutenrad gelegene und deshalb sowohl schneller als auch gegensinnig
drehende Zwischenrad mit einem Blendenloch in die Lichtschranke ein.
Ein weiterer Lichtschrankeneingriff eines Sekundenzeigerrades und
des im Getriebezug davor gelegenen gegensinnig drehenden Zwischenrades
als Blendenlochscheiben läßt die Halbstundenstellung sogar
sekundengenau erfassen.
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Für den Sonderfall
eines zuweilen anzutreffenden Zifferblattes mit 24-Stunden-Teilung
pro Stundenzeigerumlauf würde
die beschriebene Kontaktgruppierung von 12/24 Kontaktbögen auf
zwei Radien eindeutig eine stundengenaue Feststellung der momentanen
Zeigerposition erbringen, die mittels obiger Lichtschrankenfunktion
zur vollen Stunde sekundengenau erfaßt würde.
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Die
Kontakte zur quasikontinuierlichen groben aber häufigen, nämlich halbstündigen Zeigerstandsdetektion
können
auf der selben Seite einer von der Stundenzeigerwelle durchgriffenen,
mit Leiterbahnen kaschierten Leiterplatte ausgebildet oder montiert
sein, die auf dieser Oberfläche
auch die Detektions-Auswerteschaltung
und die Funkuhrenschaltung trägt,
hier insbesondere eine autonome zeithaltende Schaltung und Empfänger, Dekodierer, Vergleicher
sowie Motorsteuerung, deren Funktionen teilweise in einem Prozessor
vereinigt sind. Das zeigerstellungsabhängige Erfassen der aufeinanderfolgenden
Kontaktbögen
erfolgt im beschriebenen Beispielsfalle einer ohmschen Abfrage mittels
Schleiffedern zweckmäßigerweise
dadurch, daß die
Dekodier- und Auswerteschaltung feststellt, ob in der momentanen
Stundenzeiger-Winkelstellung ein oder zwei Kontakte gerade auf Massepotential
gelegt sind. Denn dann brauchen keine gegeneinander isolierten Schleiffedern
drehstarr zueinander bewegt und über
eigene Kommutatoren an die Auswerteschaltung angeschlossen zu werden;
dann genügt es,
die Schleiffedern alle als Kontaktfinger aus einer einzigen von
der Stundenzeigerwelle drehstarr mitgenommenen Scheibe aus federelastischem,
elektrisch leitendem Material herauszubiegen und diese Kontaktscheibe
mittels eines weiteren Fingers über einen
Kontaktring ständig
auf Massepotential zu legen. Das ständige gemeinsame Massepotential
erbringt dann darüber
hinaus den Vorteil einer elektrisch recht störsicheren da potentialmäßig abgeschirmten
Kontaktabfrage. Denn innerhalb des Radius der bogenförmig verlaufenden
Kontakte herrscht dadurch zwischen der auf Massepotential liegenden Kontaktscheibe
und der Schaltungsplatine ein elektrisch recht gut abgeschirmter
Raum, in dem zweckmäßigerweise
der optische Empfänger
eines z. B. als Gabellichtschranke ausgelegten optoelektronischen Detektors
für die
Lichtschranke im Getriebezug des Zeigerwerkes zur periodischen Freigabe
der Kontaktabfrage angeordnet ist, so daß dessen Arbeitsweise gegen
Umwelteinflüsse
hervorragend geschützt
ist.
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Es
kann von der zentralen, mit dem Stundenzeiger umlaufenden Kontaktscheibe
her auch noch ein weiterer Kontaktfinger auf die Leiterplatte, nämlich nun
auf einen durchgehenden Kontaktring, zugreifen, bei dem es sich
dann um eine Wecksignal auslösung
handelt. Dieser Kontaktfinger wird zweckmäßigerweise an sich von einem
Distanzring dem Weckkontaktring gegenüber elektrisch isoliert gehalten.
Der Distanzring weist aber eine auf eine bestimmte Zeigerwinkelstellung
(also Uhrzeit auf dem Zifferblatt) Unterbrechung auf, durch die
hindurch der Kontaktfinger bei entsprechender Zeigerstellung kontaktgebend
auf den Weckkontaktring niederfallen kann, ohne daß für diese
Wecksignalauslösung
nun noch ein Rad des Werkes axial verschoben werden muß. Der Distanzring
ist um die Zeigerwellenachse verdrehbar und damit die Einfall-Unterbrechung
manuell auf eine Uhrzeit einstellbar, in welcher der Distanzring
dann der Drehbewegung gegenüber
friktiv gesichert verbleibt, wenn der Weckkontaktfinger über eine
Auflauframpe an der Einfallöffnung
wieder vom Weckkontaktring abgehoben hat, um weiterhin synchron
mit dem Stundenzeiger auf dem Distanzring verdreht zu werden, bis
die Einfallöffnung
nach einem Stundenzeigerumlauf erneut erreicht ist.
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Um
die Kontaktscheibe mit ihren gegen die Leiterplatte (bzw. den Weck-Distanzring)
federnd abgestützten
Kontaktfingern in ihrer Drehbewegung verkantungsfrei zu führen, kann
die beschriebene Gruppe der Kontaktfinger zur symmetrischen Kraftverteilung
mehrmals, etwa um 120° oder
um 180°, gegeneinander
versetzt ausgebildet sein. Das vermeidet Kippmomente auf die Kontaktscheibe
und über
diese auf die Stundenwelle.
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Zusätzliche
Weiterbildungen und Abwandlungen sowie weitere Merkmale und Vorteile
der Erfindung ergeben sich außer
aus den weiteren Ansprüchen
auch aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter
Beschränkung
auf das Wesentliche angenähert
maßstabsgerecht
skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung. In
der Zeichnung zeigt
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1 im abgebrochenen Axial-Längsschnitt die
Räder eines
analog anzeigenden elektromechanischen Funkuhrwerkes mit einer erfindungsgemäßen Winkelstellungsabfrage
des Stundenzeigers und in diese integriertem zusätzlichem Wecksignalschalter
und
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2 ein funktional-repräsentatives
Kontaktmuster für
die halbstündige
Abfrage der Stundenzeiger-Stellung gemäß 1.
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Das
skizzierte elektromechanische Funkuhrwerk 11 ist für analoge
Zeitanzeige vor einem als Zifferblattträger dienenden gehäusevorderteil 12 an
den freien Stirnenden einer hohlen Stundenzeigerwelle 13,
einer in ihr verdrehbar gehalterten, ebenfalls hohlen Minutenzeigerwelle 14 und
einer zentralen Sekundenzeigerwelle 15 jeweils mit einem
Zeigersitz 16 zum Aufklemmen von Zeigern (nicht dargestellt)
ausgestattet. Die Stunden- und
Minutenradhohlwellen 13, 14 werden allerdings
nicht mittels der Sekundenzeigerwelle 15 zentriert, sondern
mittels eines diese umgebenden Stützrohres 17 auf einer
gehäusefesten
Trägerplatte 18.
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Ein
drehfest mit der Minutenzeigerwelle 14 verbundenes Minutenrad 19 stützt sich
ihrem Zeigersitz 16 gegenüber axial gegen die Trägerplatte 18 ab und
trägt ihrerseits
koaxial ein drehfest mit der Stundenzeigerwelle 14 verbundenes
Stundenrad 20. Beide sind getrieblich über ein Zwischenrad 21 miteinander
verbunden, das vom Ritzel 22 des Minutenrades 19 angetrieben
wird und seinerseits mit einem Ritzel 23 unter Drehrichtungsumkehr
und Untersetzung das Stundenrad 20 antreibt. Dafür ist das
Zwischenrad 21 auf einem Zapfen 24 zwischen der
Trägerplatte 18 und
einer gehäusefest
angeordneten Leiterplatte 25 gelagert. Der elektromagnetische
Schrittmotor zum Antrieb des Sekundenrades 26 und die weiteren
Zwischenräder
(zwischen dem Schrittmotor und dem Sekundenrad 26 sowie
zwischen diesem und dem Minutenrad 19) als auch die vollständige, transversal arbeitende
Lichtschranke 55 sind vom dargestellten Schnitt nicht erfaßt.
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Die
Leiterplatte 25 trägt
auf ihrer der Trägerplatte 18 abgewandten
und somit dem Gehäusevorderteil 12 zugewandten
Oberfläche 27 einen
eigens aufgebrachten oder durch entsprechenden Verlauf einer Leiterbahnenkaschierung
ausgebildeten, die Stundenzeigerwelle 13 konzentrisch umgebenden Kontaktring 28.
Gegen diesen ist das freie Stirnende eines als Biegefeder ausge bildeten
Kontaktfingers 29 unter Federvorspannung abgestützt. Der
Kontaktfinger 29 ist drehstarr mit der Stundenzeigerwelle 13 um
die zentrale Achse 30 des Werkes 11 verdrehbar. Er
ist aus einer aus Federmetall ausgestanzten Kontaktscheibe 31 herausgebogen,
die mit einer zentralen Öffnung 32 vom
Zeigersitz 16 her unter Gleitreibung auf die Stundenzeigerwelle 13 aufgeschoben ist,
bis sie sich unter Federvorspannung mit ihrem Kontaktfinger 29 elastisch
gegen den Kontaktring 28 auf der Leiterplatte 25 abstützt; was
ein geringes Einbeulen der Scheibe 31 in der Umgebung ihrer
zentralen Öffnung 32 und
dadurch ein Verkeilen auf der Außenmantelfläche der Stundenzeigerwelle 13 zur
Folge hat. Als Verdrehsicherung der Kontaktscheibe 31 gegenüber der
Stundenzeigerwelle 13 wird eine radiale Ausbuchtung der
zentralen Öffnung 32 von
einer achsparallelen Rippe 33 auf der Außenmantelfläche der
Stundenzeigerwelle 13 durchgriffen.
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Längs eines
zum Kontaktring 28 konzentrischen Kreises erstrecken sich
gegeneinander isoliert auf der Oberfläche 27 der Leiterplatte 25 Stundenkontaktbögen 34 nach
Maßgabe
der Stundenteilung auf der Zifferblatt-Minuterie, also regelmäßig zwölf Stück. Über denen
verdreht sich synchron mit der Stundenzeigerbewegung, also mit der
Stundenzeigerwelle 13 ein Stundenkontaktfinger 35,
der ebenfalls aus der Kontaktscheibe 31 herausgebogen ist, wie
aus der Zeichnung ersichtlich. So wird über die beiden Kontaktfinger 29–35 und
die ihnen gemeinsame Kontaktscheibe 31 immer derjenige
Stundenkontaktbogen 34 mit dem Kontaktring 28 kurzgeschlossen,
welcher der momentanen Drehwinkelstellung des Stundenrades 20 und
damit einer momentanen Zeigerwinkelstellung vor dem Zifferblatt
zugeordnet ist. Welcher der Kontaktbögen 34 hier gerade
betroffen ist, wird über
eine auf der Leiterplatte 25 an die Kontaktbögen 34 angeschlossene
Auswerteschaltung 36 ermittelt und so die momentane Zeigerstellung
detektiert. Zweckmäßigerweise
wird der jeweils gerade kontaktierte Stundenkontaktbogen 34 über die
Kontaktscheibe 31 und den Kontaktring 28 auf Masse
gelegt, indem der Kontaktring 28 über die Leiterbahnen-Kaschierung
der Leiterplattenoberfläche 27 auf
Massepotential geschaltet ist.
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Für eine genauere
Detektion der momentanen Winkelstellung des Stundenzeigers ist auf
einem weiteren zur Werkachse 30 konzentrischen Kreis jedem
der Stundenkontaktbögen 34 ein
Halbstundenkontaktbogen 37 zugeordnet, und zwar wie ersichtlich
der zweiten Hälfte
eines jeden Stundenkontaktbogens 34. Die Halbstundenkontaktbögen 37 werden im
Zuge der Drehung des Stundenrades 20 nacheinander mittels
eines weiteren aus der Kontaktscheibe 31 vorstehenden Kontaktfingers 38 kontaktiert,
im dargestellten Beispielsfalle also ebenfalls über die Kontaktscheibe 31 und
den Kontaktring 28 nacheinander auf Masse gelegt. So erfaßt die auch
an die Halbstundenkontaktbögen 37 angeschlossene
Auswerteschaltung 36 über
das momentan herrschende Massepotential nicht nur, auf welchen Stundenbereich
der Stundenzeiger momentan weist, sondern auch noch, ob es sich
noch um die erste oder – weil der
zugehörige
Halbstundenkontaktbogen 37 unterdessen ebenfalls auf Massepotential
gelegt ist – ob es
sich schon um die zweite Hälfte
dieser aktuellen Stunde handelt. So ist für die Auswerteschaltung 36 jederzeit
erkennbar, in welchem Stundenintervall der Stundenzeiger gerade
steht und in welchem Halbstundenintervall der damit getrieblich
gekoppelte Minutenzeiger gerade steht. Das bedeutet, daß beispielsweise
bei Inbetriebnahme dieses Funkuhrwerkes 11 praktisch sofort
und jedenfalls ohne lange Getriebebewegung die aktuelle Zeigerstellung
auf die halbe Stunde genau bekannt ist. Ohne lange zusätzliche
Zeigerbewegung wird die exakte Zeigerstellung dann mit dem Wechsel
zum nächsten
Halbstundenintervall bekannt, weil dann entweder nur der nächste Stunden-
oder zusätzlich
der nächste
Halbstundenkontaktbogen 34 bzw. 37 auf Massepotential
gelegt wird. Eine elektrisch nicht leitende Lücke zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Stundenkontaktbögen 34-34 stellt
sicher, daß nie
beide gleichzeitig auf Massepotential liegen, daß also die Stundendekodierung
nicht zweideutig wird, indem die Bogenlänge der Lücke größer ist als diejenige der kontaktgebenden Fläche des
Stundenkontaktfingers 35.
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Um
den Halbstundenwechsel exakt zu erfassen, obgleich ohmsche Kontaktunsicherheiten
und Getriebespiel grundsätzlich
zu einer nicht reproduzierbaren Ansprechungenauigkeit beim Absenken des Kontaktpotentials
auf Masse führen,
erfolgt die Dekodierabfrage immer genau dann, wenn die Zeigerbewegung
den Lichtweg der Lichtschranke 55 bei Eintritt in ein neues
Halbstundenintervall freigibt. Das ist in 2 durch einen kleinen Kreis 101 in
der jeweiligen Winkelstellung des Stundenzeigers symbolisiert. Damit
in diesem Moment aber keine Einflüsse der erwähnten Schaltunsicherheiten – infolge
Getriebespiels und infolge etwa Prellerscheinungen beim Anlaufen
der Kante der Kontaktbögen 34 bzw. 37 – gegeben
sind, sondern quasistationäre
Potentialverhältnisse
bestehen, setzt der jeweilige Kontaktbogen 34 und 37 schon
vor dem Halbstundenwechsel auf dem Zifferblatt ein, wie in der Zeichnung
durch Verlängerung
der Kontaktbögen 34, 37 entgegen
der Uhrzeiger-Bewegungsrichtung berücksichtigt. Die Potentialabsenkung
auf Massepotential ist also zuverlässig und stationär eingetreten,
wenn die fraglichen Kontaktbögen
zur logischen Halbstunden-Dekodierung von der Auswerteschaltung 36 abgefragt werden.
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Um
also diesen halbstündigen
Wechsel unabhängig
von der Ansprechpräzision
der Kontaktfinger
38 bzw.
29 beim Kontaktwechsel
zu erfassen, ist eine Gabel- oder, wie in
1 skizzierte, Reflex-Lichtschranke
55 vorgesehen.
Die symbolisch veranschaulichte Positionierung wenigstens deren Empfängers
39 auf
der Leiterplatte
25 axial unter der konstant auf Massepotential
liegenden Kontaktscheibe
31 weist den Vorteil auf, elektrisch
gut abgeschirmt zu sein. Für
das Ansprechen des Lichtschranken-Empfängers
39 exakt beim
Halbstundenwechsel dient – wie
in der eingangs erwähnten
DE 35 10 861 C2 näher beschrieben – der Verlauf
der Lichtschranke durch ein Loch
57 im Zwischenrad
21 und durch
das von seinem Ritzel
22 getriebene optisch transparente
oder mit
24 Löchern
56 versehene Stundenrad
20.
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Tatsächlich liegen
die Kontaktfinger 29, 35, 38 entgegen
der vereinfacht skizzierten Zeichnung nicht alle längs des
selben Radius der Kontaktscheibe 31, sondern winkelmäßig gegeneinander
versetzt, um die Kontaktscheibe 31 verkantungsfrei gegen
die Leiterplatte 25 andrücken zu lassen.
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Da
die Kontaktscheibe 31 synchron mit dem Stundenrad 20,
also mit dem Stundenzeiger vor dem Zifferblatt dreht, ist es zweckmäßig, an
ihr noch einen weiteren, der Weckauslösung dienenden Kontaktfinger 40 auszubilden.
Damit der sich im Zuge seiner zeithaltenden Drehung aber nicht ständig kontaktgebend
auf einem Weckkontaktring 41 auf der Leiterplattenoberfläche 27 abstützt, liegt
zwischen beiden ein elektrisch isolierender Distanzring 42,
der auch elektrisch leitend sein kann, wenn er gegenüber dem Weckkontaktring 41 durch
einen Belag oder abstandsbedingt isoliert ist. Der Distanzring 42 weist
an nur einer Stelle seines Umfangs axial über dem Weckkontaktring 41 eine
radiale Einfallöffnung 43 zum
Durchtritt des Weckkontaktfingers 40 auf. Wenn der also
im Zuge seiner zeithaltenden Bewegung mit dem Stundenrad 20 diese
Winkelposition erreicht, schnappt er längs einer steilen Einfallkante 44 durch die
einfallöffnung 43 hindurch,
bis zur achsparallelen Anlage gegen den Weckkontaktring 41.
Dadurch wird dieser über
die Kontaktscheibe 31 und den Kontaktring 28 auf
Masse gelegt und deshalb über
die Auswerteschaltung 36 ein Wecksignal zur Abstrahlung freigegeben. Über eine
der Einfallkante 44 gegenüber vergleichsweise nur flach
ansteigende Ausheberampe 45 wird im Zuge des Weiterdrehens
des Stundenrades 20 der Weckkontaktfinger 40 wieder auf
den Distanzring 42 hoch und somit vom Weckkontaktring 41 abgehoben,
bis nach einem Umlauf des Stundenzeigers der Einfall erneut erfolgt.
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Der
Distanzring 42 mit seiner Einfallöffnung 43 ist also
an sich gehäusefest,
also drehfest gegenüber
der Drehbewegung des Stundenrades 20 mit seinem Weckkontaktfinger 40 gehaltert.
Die Winkelstellung des Distanzringes 42 mit seiner Einfallöffnung 43 ist
aber über
eine Stirnverzahnung 46 manuell getrieblich einstellbar,
wodurch der Auslösezeitpunkt
für das
Wecksignal variabel vorgebbar ist. Dafür ist der Distanzring 42 als
radial vorragend umlaufender Flansch an der Innenmantelfläche eines
Hohlrades 47 ausgebildet, wie aus der Querschnittsdarstellung
in der Zeichnung ersichtlich ist. Das Hohlrad 47 ist radial,
mit einem aus seiner Radscheibe 49 vorstehenden Hohlzapfen 48,
an dessen freien Stirnende ein Zeigersitz 16 für den Weckzeiger
ausgebildet ist, auf der Stundenzeigerwelle 13 im Gehäusevorderteil 12 und
axial zwischen dem Gehäusevorderteil 12 und
der Leiterplatte 25 gelagert. Für eine Arretierung der über die
Stirnverzahnung 26 vorgegebenen Winkelstellung der Einfallöffnung 43 im
Distanzring 42 – der
Rotation des darauf abgestützt
rotierenden Weckkontaktfingers 40 entgegen – schert
aus der parallel zum Gehäusevorderteil 12 orientierten
Radscheibe 49 ein Federarm 50 aus, der sich mit
seinem freien Stirnende gegen die Innenwandung des Gehäusevorderteils 12 als
Friktion dienend elastisch abstützt.
Hier kann, wie in der Zeichnung angedeutet, sogar ein Sperrklinkeneingriff
ausgebildet sein, der als Richtgesperre 51 wirkt, um die
Einfallöffnung 43 relativ
zum Weckkontaktfinger 40 nicht gegen die steile Einfallkante 44,
sondern nur über
die Ausheberampe 45 verdrehen zu können. Dadurch ist zugleich
sichergestellt, daß ein
Verdrehen des Distanzringes 42 nicht über den Weckkontaktfinger 40 zum Mitdrehen
des Stundenrades 20, also zu einer Fehlanzeige des Stundenzeigers
vor dem Zifferblatt führt.
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Jedenfalls
ist durch die erfindungsgemäße Lösung ein
elektromechanisches Funkuhrwerk 11 mit Analoganzeige für rasches
automatisches Erreichen einer von vielen Zeiger-Referenzstellungen
ausgelegt, insbesondere ohne eines langen Getriebelaufes für die Zeigerbewegung
in eine von wenigen oder gar in eine einzige Referenzstellung zu
bedürfen.
Die Detektion des Erreichens der Referenzstellung kommt aber andererseits
auch ohne den apparativen Aufwand für einen mehrstellig binärkodierten
Winkelstellungsgeber mit seiner störempfindlichen Vielfachkontaktgabe
aus, sowie ohne eine schlecht miniaturisierbare Abfrage unterschielicher
Speichenbreiten im Stundenrad. Statt dessen werden nun zwölf der Stundenteilung
auf dem Zifferblatt zugeordnete Kontaktbögen 34 mit der Drehbewegung
des Stundenrades 20 aufeinanderfolgend abgetastet, was
eine Grobinformation über
die aktuelle Stundenausrichtung des Stundenzeigers ergibt, innerhalb
derer die aktuelle halbe Stunde über
einen weiteren Kontaktbogen 37 abgefragt wird. Der Abfragemoment
zu Beginn einer jeden halben Stunde wird über einen Sensor im Zeigerwerksgetriebe – insbesondere
eine Lichtschranke – sehr
genau vorgegeben. Für
die sukzessive Abfrage der Kontaktbögen 34 und 37 werden
diese zweckmäßigerweise über Kontakt finger 35 bzw. 38 an
einer gemeinsamen Kontaktscheibe 31, die mit dem Stundenrad 20 umläuft, und über einen
Kontaktring 28 nacheinander auf Massepotential gelegt.
Die Kontaktscheibe 31 kann zusätzlich mit einem Weckkontaktfinger 40 ausgestattet
sein, der auf einem Distanzring 42 über einem Weckkontaktring 41 umläuft, aber
in einer vorgebbaren Winkelstellung durch eine radial orientiert
schlitzförmige
Einfallöffnung 43 im Distanzring 42 den
Weckkontaktring 41 zum Auslösen eines Wecksignales kontaktiert,
ohne dafür
irgendeines der Zeiger tragenden Räder aus dem Zeigerwerk axial
verlagern zu müssen.
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- 11
- Funkuhrwerk
- 12
- Gehäusevorderteil
- 13
- Stundenzeigerwelle
- 14
- Minutenzeigerwelle
- 15
- Sekundenzeigerwelle
- 16
- Zeigersitz
- 17
- Stützrohr
- 18
- Trägerplatte
- 19
- Minutenrad
- 20
- Stundenrad
- 21
- Zwischenrad
- 22
- Ritzel
- 23
- Ritzel
- 24
- Zapfen
- 25
- Leiterplatte
- 26
- Sekundenrad
- 27
- Oberfläche
- 28
- Kontaktring
- 29
- Kontaktfinger
- 30
- Achse
- 31
- Kontaktscheibe
- 32
- Öffnung
- 33
- Rippe
- 34
- Stundenkontaktbogen
- 35
- Stundenkontaktfinger
- 36
- Auswerteschaltung
- 37
- Halbstundenkontaktbogen
- 38
- Kontaktfinger
(1/2 Stunde)
- 39
- Empfänger (optisch)
- 40
- Kontaktfinger
- 41
- Weckkontaktring
- 42
- Distanzring
- 43
- Einfallöffnung
- 44
- Einfallkante
- 45
- Ausheberampe
- 46
- Stirnverzahnung
- 47
- Hohlrad
- 48
- Hohlzapfen
- 49
- Radscheibe
- 50
- Federarm
- 51
- Richtgesperre
- 55
- Lichtschranke
- 56
- Loch
im Stundenrad
- 57
- Loch
im Zwischenrad
- 58
- transversales
Doppelprisma
- 59
- Loch
im Minutenrad
- 101
- Kreis