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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhöhen einer Programmiergeschwindigkeit
für einen Zeitzeichenempfänger, einen programmierbaren Zeitzeichenempfänger
und ein Programmiergerät für eine Programmierung
eines Zeitzeichenempfängers.
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Für
eine Vielzahl von Anwendungen des täglichen Lebens ist
die Bereitstellung einer exakten Zeitangabe von elementarer Bedeutung.
In verschiedenen Nationen wie USA, Japan, Russland, Deutschland,
etc. werden von den zuständigen nationalen Einrichtungen
exakte Zeitsignale, sogenannte Zeitzeichen, bereitgestellt, die
mit Hilfe geeigneter Empfänger (Zeitzeichenempfänger)
empfangen werden können. Die Zeitzeichen können
für die weitere Verarbeitung, das heißt zur Extraktion
einer präzisen Zeitangabe in entsprechend eingerichteten
Endgeräten, insbesondere in Funkuhren oder zeitbasierten Messeinrichtungen,
eingesetzt werden.
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Für
die Übertragung von Zeitzeichen sind Funkwellen, insbesondere
im langwelligen Frequenzbereich von ca. 30 kHz bis ca. 300 kHz,
ein geeignetes Medium. In langwelligen Signalen, insbesondere durch
Amplitudenmodulation, codierte Zeitzeichen haben eine sehr große
Reichweite, sie dringen in Gebäude ein und sie können
noch mit sehr kleinen Ferritantennen empfangen werden. Hindernisse
wie Bäume und Gebäude bewirken bei hochfrequenten
Satellitensignalen starke Signaldämpfungen, der Empfang
von Langwellensignalen wird durch derartige Hindernisse hingegen
nur wenig beeinträchtigt.
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Das
Zeitzeichen wird von einem Zeitzeichensender bereitgestellt, der
eine Signalfolge gemäß einem vorgegebenen Protokoll
sendet. Sowohl bei der gewählten Sendefrequenz als auch
beim Aufbau des Protokolls unterscheiden sich die nationalen Zeitzeichensender.
Exemplarisch ist als Zeitzeichensender die von der Physikalisch
Technischen Bundesanstalt (PTB) gesteuerte Langwellensendestation
DCF-77 zu nennen, die von mehreren Atomuhren angesteuert wird und
die ein Zeitzeichen mit einer Leistung von 50 KW auf der Frequenz
77,5 kHz im Dauerbetrieb aussendet. Eine nähere Beschreibung
des Protokolls des von der DCF77-Station ausgesendeten Zeitzeichens
ist der nachstehenden Beschreibung der 1 und 2 zu
entnehmen. Als weitere Zeitzeichensender sind exemplarisch WWVB
(USA), MSF (Grossbritannien), JJY (Japan), BPC (China) zu nennen,
die Zeitinformationen auf einer Langwellenfrequenz im Bereich zwischen
40 und 120 KHz mittels amplitudenmodulierter Signale aussenden.
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Generell
wird zur Übertragung der Zeitinformation ein Zeitzeichen
mit einem Zeitrahmen, der genau eine Minute lang ist, übertragen.
Dieser Zeitrahmen enthält Werte für die Minute,
die Stunde, den Tag, den Wochentag, den Monat, das Jahr, etc. in Form
von BCD-Codes (binär codierte Dezimalcodes), die mit Pulsdauermodulation
bei 1 Hz pro Bit übertragen werden. Dabei ist entweder
die Anstiegsflanke oder die Abfallflanke des ersten Impulses eines
Zeitrahmens genau mit 0 Sekunden synchronisiert. Eine typische Funkuhr
ist so ausgebildet, dass die Zeiteinstellung durch Aufnahme der
Zeitinformation eines Rahmens oder mehrerer Zeitrahmen von dem Zeitpunkt
an erfolgt, zu dem das Null-Sekundensignal zuerst empfangen wurde.
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1 zeigt
das mit Bezugszeichen A gezeichnete Codierungsschema der codierten
Zeitinformation gemäß dem Protokoll des Zeitzeichensenders
DCF-77. Das Codierungsschema besteht vorliegend aus 59 Bits, wobei
jeweils 1 Bit einer Sekunde des Rahmens entspricht. Im Verlauf einer
Minute kann damit ein so genanntes Zeitzeichen-Telegramm übertragen
werden, das in binär verschlüsselter Form Informationen
zu Zeit und Datum enthält. Die ersten 15 Bits B enthalten
eine allgemeine Codierung, beispielsweise Betriebsinformationen,
und werden derzeit nicht genutzt. Die nächsten 5 Bits C
enthalten allgemeine Informationen. So bezeichnet R das Antennenbit,
A1 bezeichnet ein Ankündigungsbit für den Übergang
der mitteleuropäischen Zeit (MEZ) zur mitteleuropäischen
Sommerzeit (MESZ) und zurück, Z1, Z2 bezeich nen Zonenzeitbits,
A2 bezeichnet ein Ankündigungsbit für eine Schaltsekunde
und S bezeichnet ein Startbit der codierten Zeitinformationen. Ab
dem 21. Bit bis zum 59. Bit werden die Zeit- und Datumsinformationen
im BCD-Code überfragen, wobei die Daten jeweils für
die darauf folgende Minute gelten. Dabei enthalten die Bits im Bereich
D Informationen über die Minute, im Bereich E Informationen über
die Stunde, im Bereich F Informationen über den Kalendertag,
im Bereich G Informationen über den Tag der Woche, im Bereich
H Informationen über das Monat und im Bereich I Informationen über das
Kalenderjahr. Diese Informationen liegen bitweise in codierter Form
vor. Jeweils am Ende der Bereiche D, E und I sind so genannte Prüf-Bits
P1, P2, P3 vorgesehen. Das sechzigste Bit ist nicht belegt und dient
dem Zweck, den Beginn des nächsten Rahmens anzuzeigen.
M bezeichnet die Minutenmarke und damit den Beginn des Zeitzeichens.
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Die
Struktur und die Bit-Belegung des in 1 dargestellten
Codierungsschema zur Übermittlung von Zeitzeichen ist allgemein
bekannt und beispielsweise in einem Artikel von Peter Hetzel, "Zeitinformation
und Normalfrequenz", Telekom Praxis, Band 1, 1993 beschrieben.
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Die Übertragung
der Zeitzeicheninformation erfolgt amplitudenmoduliert mit den einzelnen
Sekundenmarken. Die Modulation besteht aus einer Absenkung X1, X2
oder Anhebung des Trägersignals X zu Beginn jeder Sekunde,
wobei zu Beginn jeder Sekunde – mit Ausnahme der neunundfünfzigsten
Sekunde jeder Minute – im Falle eines vom DCF-77 Sender
ausgesandten Zeitzeichens – die Trägeramplitude
für die Dauer von 0,1 Sekunden X1 oder für die Dauer
von 0,2 Sekunden X2 auf etwa 25% der Amplitude abgesenkt wird. Diese
Absenkungen unterschiedlicher Dauer definieren jeweils Sekundenmarken
bzw. Datenbits. Diese unterschiedliche Dauer der Sekundenmarken
dient der binären Codierung von Uhrzeit und Datum, wobei
Sekundenmarken mit einer Dauer von 0,1 Sekunden X1 der binären
"0" und solche mit einer Dauer von 0,2 Sekunden X2 der binären
"1" entsprechen. Durch das Fehlen der sechzigsten Sekundenmarke
wird die nächstfolgende Minutenmarke angekündigt.
In Kombination mit der jeweiligen Sekunde ist dann eine Auswertung
der vom Zeitzeichensender gesendeten Zeitinformation möglich. 2 zeigt
anhand eines Beispiels einen Ausschnitt eines solchen amplitudenmodulierten
Zeitzeichens, bei dem die Codierung durch eine Absenkung des HF-Signals
mit unterschiedlicher Impulslänge erfolgt.
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Herkömmliche
Zeitzeichenempfänger, wie sie beispielsweise in der deutschen
Patentschrift
DE 35
16 810 C2 beschrieben sind, empfangen das von dem Zeitzeichensender
ausgestrahlte amplitudenmodulierte Zeitzeichen und geben es wieder
demoduliert als unterschiedlich lange Impulse aus. Dies geschieht
in Echtzeit, das heißt pro Sekunde wird ein unterschiedlich
langer Impuls am Ausgang entsprechend dem idealisierten Zeitzeichen
gemäß
2 erzeugt. Die Zeitinformation
ist dabei durch die unterschiedlich langen Impulse des Trägers
codiert vorhanden. Von dem Zeitzeichenempfänger werden
diese Impulse unterschiedlicher Länge einem nachgeschalteten
Mikrocontroller zugeführt. Der Mikrocontroller wertet diese
Impulse aus und stellt fest, ob entsprechend der Länge
dieses Impulses dem jeweiligen Impuls ein Bitwert "1" oder "0" zugewiesen
wird. Dies geschieht, indem zunächst der Sekundenbeginn
eines jeweiligen Zeitrahmens des Zeitzeichens bestimmt wird. Ist
dieser Sekundenbeginn bekannt, kann dann aus der ermittelten Dauer
des Impulses jeweils der Bitwert "1" oder "0" ermittelt werden.
Der Mikrocontroller nimmt in der Folge nun alle 59 Bits einer Minute
auf und stellt anhand der Bitcodierungen eines jeweiligen Sekundenimpulses
fest, welche genaue Zeit und welches genaue Datum vorliegen.
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Vom
Markt her ist ein als Funkuhr mit einem Funkuhrwerk ausgeführter
Zeitzeichenempfänger bekannt, der für den Empfang
eines Zeitzeichens eingerichtet ist. Um Anpassungen des Funkuhrwerks
an unterschiedliche Betriebsbedingungen vornehmen zu können
und gegebenenfalls eine Blockierung oder Freigabe von Funktionen
des Funkuhrwerks zu ermöglichen, ist das Funkuhrwerk programmierbar ausgeführt.
Das heißt, dass eine oder mehrere Programmierinstruktionen,
die gemäß einem im Funkuhrwerk abgelegten Programmierprotokoll
codiert sind, in das Funkuhrwerk eingespeist werden können. Nach
Durchführung der Einspeisung werden die Programmierinstruktionen
im Funkuhrwerk decodiert und verarbeitet, um die gewünschten
Eigenschaften des Funkuhrwerks zu bewirken. Sowohl die Einspeisung
der Programmierinstruktionen als auch deren Decodierung und Verarbeitung
wird mit einer im Zeitzeichenempfänger angelegten, auf
die Datenrate des Zeitzeichens abgestimmten Verarbeitungsgeschwindigkeit
vorgenommen. Eine Programmierung eines Zeitzeichenempfängers
wird üblicherweise mit einer drahtgebundenen Einspeisung von
Programmierinstruktionen in den Zeitzeichenempfänger verwirklicht und
erfolgt mit einer Datenrate, die korrespondierend zur Datenrate
des Zeitzeichens gewählt ist. Das heißt, dass
für die Übertragung von Programmierinstruktionen
bei einem Zeitzeichenempfänger, der auf einen typischen
Zeitzeichensender abgestimmt ist, eine gewisse Zeitdauer benötigt
wird, die sich, insbesondere bei der Programmierung von Zeitzeichenempfängern
in der Massenproduktion, störend bemerkbar macht.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe liegt darin, ein Verfahren
zur Programmierung eines Zeitzeichenempfängers, einen Zeitzeichenempfänger
sowie ein Programmiergerät zum Programmieren eines Zeitzeichenempfängers
bereitzustellen, die eine schnellere Programmierung ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1, mit einem Zeitzeichenempfänger mit den Merkmalen des
Anspruchs 10 sowie mit einem Programmiergerät mit den Merkmalen
des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen. Die nachstehend
geschilderten Vorteile und Merkmale gelten in gleicher Weise für
das erfindungsgemäße Verfahren wie auch für
die erfindungsgemäßen Vorrichtungen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zum Erhöhen
einer Programmiergeschwindigkeit für einen Zeitzeichenempfänger
umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Programmiertaktfrequenz
an den Zeitzeichenempfänger, die größer
als eine interne Arbeitstaktfrequenz des Zeitzeichenempfängers gewählt
ist; Bereitstellen von Programmierinstruktionen für den
Zeitzeichenempfänger mittels eines Programmiergeräts
mit einer Datenrate, die auf die Programmiertaktfrequenz angepasst
ist; Decodieren der Programmierinstruktionen durch Empfangsmittel und/oder
durch Verarbeitungsmittel des Zeitzeichenempfängers, insbesondere
im Takt der Programmiertaktfrequenz; Speichern der Programmierinstruktionen,
die zur Ausführung in den Empfangsmitteln und/oder in den
Verarbeitungsmitteln bestimmt sind, in Speichermitteln des Zeitzeichenempfängers,
insbesondere im Takt der Programmiertaktfrequenz. Die gewünschte
Beschleunigung des Programmiervorgangs wird erreicht, indem die
interne Verarbeitungsgeschwindigkeit des Zeitzeichenempfängers,
die auf die geringe Datenrate des Zeitzeichens und auf einen geringen
Energieverbrauch ausgelegt ist, mittels der Programmiertaktfrequenz übersteuert
und somit erhöht wird. Für den Zeitzeichenempfänger
wird also mit Hilfe der Programmiertaktfrequenz, die höher
als die interne Arbeitstaktfrequenz gewählt ist, eine Anpassung
an eine höhere Datenrate erreicht, mit der entsprechende
Programmierinstruktionen von dem Programmiergerät mit größerer
Geschwindigkeit bereitgestellt werden können. Bereits bei
einer Programmiertaktfrequenz, die doppelt so groß gewählt ist
wie die Arbeitstaktfrequenz kann somit eine Halbierung der Programmierzeit
erreicht werden. Dies ist besonders dann von Interesse, wenn in
einer Massenproduktion eine Vielzahl von Zeitzeichenempfängern
programmiert werden soll. Eine kurze Programmierdauer wird auch
gewünscht, wenn eine Programmierung eines Zeitzeichenempfängers,
der in einem Benutzerendgerät wie einer Armbanduhr, einem
Haushaltsgerät oder einer sonstigen Einrichtung vorgesehen
ist, mit endkundenspezifischen Daten, beispielsweise in einem Ladengeschäft
an der Kasse, erfolgen soll. Die Programmiertaktfrequenz wird vorzugsweise
so ausgewählt, dass ein vorteilhafter Kompromiss zwischen
einer kurzen Programmierdauer und einem sicheren Ablauf des Programmiervorgangs
gewährleistet ist. Der Zeitzeichenempfänger erlaubt
bedingt durch seinen Aufbau bzw. sein Layout keine beliebige Steigerung
der Arbeitstaktfrequenz. Vorzugsweise ist zumindest eine Verdopplung,
besonders bevorzugt eine Vervierfachung, insbesondere eine Verzehnfachung,
der Arbeitstaktfrequenz vorgesehen.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Programmiertaktfrequenz
aus einer intern im Zeitzeichenempfänger, insbesondere
von einem internen Taktgenerator, bereitgestellten Taktfrequenz
abgeleitet wird. Die Arbeitstaktfrequenz eines Zeitzeichenempfängers
wird üblicherweise aus einer deutlich höheren
Grundtaktfrequenz abgeleitet. Bei einem bekannten Zeitzeichenempfänger
wird von einem als Quarzoszillator ausgeführten, internen
Taktgenerator eine Frequenz von ca. 32 kHz bereitgestellt, die mit
Hilfe von Frequenzteilern auf eine interne Arbeitstaktfrequenz von
1024 Hz heruntergeteilt wird. Mit der Arbeitstaktfrequenz werden
die Empfangsmittel und/oder die Verarbeitungsmittel und/oder die
Speichermittel betrieben. Durch Anwenden eines geringeren Teilerverhältnisses
auf die Grundtaktfrequenz kann in einfacher Weise eine höhere
interne Taktfrequenz bereitgestellt werden, die dann als Programmiertaktfrequenz
zur Übertragung von Programmierinstruktionen mit höherer
Datenrate eingesetzt wird. Durch Verwendung einer internen Taktfrequenz
entfallen Probleme wie die Bereitstellung und Übertragung
einer externen Programmiertaktfrequenz zum Zeitzeichenempfänger.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein vom
Programmiergerät bereitgestelltes Programmiersignal eine
Umschaltung einer dem Zeitzeichenempfänger zugeordneten
Frequenzumschalteinrichtung von der Arbeitstaktfrequenz auf die
Programmiertaktfrequenz bewirkt. Die Frequenzumschalteinrichtung
kann für die unterschiedliche Ansteuerung einer Anordnung
von, insbesondere kaskadiert, dass heißt in Serie geschalteten,
Frequenzteilern in Abhängigkeit eines Programmiersignals
vorgesehen sein. Dabei wird bei fehlendem Programmiersignal eine
Ansteuerung der Frequenzteiler derart vorgenommen, dass die Grundtaktfrequenz
auf die Arbeitstaktfrequenz heruntergeteilt wird. Sofern das Programmiertaktsignal
vorliegt, werden ein oder mehrere Frequenzteiler der derart von
der Frequenzumschalteinrichtung angesteuert, dass sie keine weitere
Teilung der Grundtaktfrequenz vornehmen, so dass eine höhere
Taktfrequenz ausgegeben werden kann. Alternativ wird die Taktfrequenz
von der Frequenzumschaltvorrichtung vor Durchlaufen sämtlicher
Frequenzteiler einer Frequenzteileranordnung ausgekoppelt, um ein
Taktsignal mit einer höheren Taktfrequenz zu erhalten.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Frequenzumschaltvorrichtung
für die Umschaltung zwischen zwei oder mehreren internen
Taktgeneratoren vorgesehen, deren voneinander abweichende Grundtaktfrequenzen
alternativ über die eine Frequenzteilereinrichtung geleitet
werden, um die Arbeitstaktfrequenz oder die Programmiertaktfrequenz bereitzustellen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mit dem
Programmiersignal in der Frequenzumschalteinrichtung eine Umschaltung
von einem ersten Frequenzteiler, der ein höheres Teilerverhältnis
aufweist, auf einen zweiten Frequenzteiler, der geringeres Teilerverhältnis
aufweist, bewirkt wird. Damit kann ein einfacher Aufbau des Zeitzeichenempfängers
verwirklicht werden, da nicht die Frequenzteiler umschaltbar ausgeführt
werden, sondern vielmehr von der Frequenzumschalteinrichtung eine geeignete
Einleitung des bereitgestellten Grundtaktsignals auf den ersten
oder zweiten Frequenzteiler erfolgt.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Programmiertaktfrequenz
vom Programmiergerät bereitgestellt wird. Dadurch kann im
Zeitzeichenempfänger auf die Bereitstellung unterschiedlicher
interner Taktgeneratoren, Fre quenzteiler oder Frequenzumschalteinrichtungen
verzichtet werden, so dass eine besonders ökonomische Aufbauweise
des Zeitzeichenempfängers gewährleistet ist. Vielmehr
wird das Programmiertaktsignal von außen derart in den
Zeitzeichenempfänger eingespeist, dass eine Übersteuerung
des Arbeitstaktsignals stattfindet und die Programmierung mit einer höheren
Datenrate stattfinden kann.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Programmiertaktfrequenz drahtlos
vom Programmiergerät zum Zeitzeichenempfänger übertragen
wird. Dadurch kann eine Vielzahl von Zeitzeichenempfängern
gleichzeitig mit dem Programmiertaktsignal zur raschen Durchführung der
Programmierung versorgt werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn
auch die Programmierinstruktionen drahtlos vom Programmiergerät
zum Zeitzeichenempfänger übertragen werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Programmiertaktfrequenz drahtgebunden
vom Programmiergerät zum Zeitzeichenempfänger übertragen
wird. Insbesondere in Kombination mit einer drahtgebundenen Übertragung
der Programmierinstruktionen an den Zeitzeichenempfänger
wird dadurch eine individuelle Anpassung der Programmiertaktfrequenz
und der Datenrate der Programmierinstruktionen an die Randbedingungen
des Zeitzeichenempfängers ermöglicht. Durch eine
drahtgebundene Informationsübertragung (Programmiertaktfrequenz
und/oder Programmierinstruktionen) zwischen Programmiergerät und
Zeitzeichenempfänger kann ohne zusätzliche Einrichtungen
am Zeitzeichenempfänger auch eine Rückkopplung
von Informationen, z. B. eines Zustandssignals, vom Zeitzeichenempfänger
in das Programmiergerät verwirklicht werden. Eine solche Rückkopplung
ermöglicht beispielsweise die Bereitstellung von Informationen
darüber, ob die mit einer vorgegebenen Datenrate in den
Zeitzeichenempfänger eingespeisten Programmierinstruktionen
vollständig und korrekt decodiert und verarbeitet wurden.
Somit kann ohne zusätzliche Einrichtungen am Zeitzeichenempfänger
eine dynamische Anpassung der Programmiertaktfrequenz vorgenommen
werden, so dass über eine größere Anzahl
von gleichartigen zu programmierenden Zeitzeichenempfängern eine
mittlere Dauer der Programmiervorgänge optimal angepasst
werden kann, womit eine zusätzliche Zeitersparnis verwirklicht
werden kann.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein programmierbarer Zeitzeichenempfänger
mit Empfangsmitteln, die zum Empfangen eines elektromagnetischen
Zeitzeichensignals und eines Programmiersignals ausgebildet sind,
und mit Verarbeitungsmitteln, die für eine Verarbeitung
des Zeitzeichensignals und des Programmiersignals ausgebildet sind,
vorgesehen, wobei den Empfangsmitteln und/oder den Verarbeitungsmitteln
Speichermittel zugeordnet sind, die für eine zeitweilige
Speicherung von Instruktionen sowie für eine Bereitstellung
der Instruktionen an die Empfangsmittel und/oder an die Verarbeitungsmittel
ausgebildet sind. Weiterhin sind Frequenzumschaltmittel vorgesehen,
die zur Bereitstellung von wenigstens zwei unterschiedlichen Taktfrequenzen
für den Zeitzeichenempfänger ausgebildet sind,
wobei der Zeitzeichenempfänger zur Durchführung
des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1
bis 9 eingerichtet ist. Die Frequenzumschaltmittel ermöglichen
eine Umschaltung zwischen der Arbeitstaktfrequenz und der Programmiertaktfrequenz
in Abhängigkeit eines vom Programmiergerät bereitgestellten
Programmiersignals und somit eine Anpassung des Zeitzeichenempfängers
auf unterschiedliche Datenraten beim Empfang eines Zeitzeichens bzw.
von Programmierinstruktionen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest
einem internen Taktgenerator zumindest zwei von der Frequenzumschalteinrichtung
ansteuerbare Frequenzteiler, die unterschiedlichen Teilerverhältnisse
aufweisen, zugeordnet sind. Mit den beiden Frequenzteilern kann
wahlweise durch Ansteuerung mittels der Frequenzteilerschalteinrichtung
die niedrigere Arbeitstaktfrequenz oder die höhere Programmiertaktfrequenz
für den Zeitzeichenempfänger bereitgestellt werden.
Die Frequenzumschalteinrichtung kann vorzugsweise derart eingerichtet
sein, dass sie die vom internen Taktgenerator erzeugte Grundtaktfrequenz
je nach Vorliegen oder Ausbleiben des Programmiersignals auf den
einen oder anderen der zumindest zwei Frequenzteiler leitet. Beide
Frequenzteiler sind ihrerseits mit den Empfangsmitteln und/oder
den Verarbeitungsmitteln und/oder den Speichermitteln verbunden,
um das jeweilige Taktsignal an diese Einrichtungen bereitzustellen.
Denkbar ist auch eine Kombination von mehreren internen Taktgebern,
wobei zumindest einem der internen Taktgeber wenigstens zwei Frequenzteiler
zugeordnet sind, so dass insgesamt zumindest drei unterschiedliche
Taktfrequenzen bereitgestellt werden können.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass einem
internen Taktgenerator ein von der Frequenzumschalteinrichtung variabel
auf unterschiedliche Teilerverhältnisse einstellbarer Frequenzteiler
zugeordnet ist. Ein variabel einstellbarer Frequenzteiler kann für
die Bereitstellung einer kontinuierlich durchstimmbaren Taktfrequenz
oder für die Bereitstellung von unterschiedlichen, jedoch
fest vorgegebenen Teilerverhältnissen und damit verknüpften
Taktfrequenzen ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Frequenzteiler
zur Verwirklichung eines einfachen Aufbaus des Zeitzeichenempfängers
auf die Bereitstellung von wenigstens 2 unterschiedlichen, jedoch
fest vorgegebenen Taktfrequenzen ausgelegt.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Frequenzumschalteinrichtung für
eine Umschaltung zwischen einer externen, drahtgebunden oder drahtlos
eingekoppelten Programmiertaktfrequenz und einer internen, vom internen
Taktgenerator bereitgestellten Arbeitstaktfrequenz eingerichtet
ist. Damit wird eine Einkopplung einer externen Programmiertaktfrequenz
in den Zeitzeichenempfänger ermöglicht. Die Frequenzumschalteinrichtung
ist so ausgelegt, dass eine Kollision der von außen drahtgebunden
oder drahtlos eingekoppelten Programmiertaktfrequenz mit der internen Arbeitstaktfrequenz
vermieden wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Programmiergerät
für eine Programmierung eines Zeitzeichenempfängers
mit Speichermitteln zur Speicherung von Programmierinstruktionen für
den Zeitzeichenempfänger; mit einem internen Taktgenerator
zur Bereitstellung einer Programmiertaktfrequenz, die für
eine Programmierung des Zeitzeichenempfängers vorgesehen
ist; sowie mit einer Steuereinrichtung, die zur Bereitstellung der
Instruktionen an den Zeitzeichenempfänger eingerichtet
ist, vorgesehen. Mit einem derartigen Programmiergerät kann
durch Einkoppeln einer Programmiertaktfrequenz in den Zeitzeichenempfänger
eine Beschleunigung der Programmierung durch Erhöhung der
verarbeitbaren Datenrate erzielt werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Sendeeinrichtung,
insbesondere einer Langwellensendeeinrichtung, zum drahtlosen Bereitstellen
von Programmierinstruktionen gemäß einem Protokoll
des Zeitzeichenempfängers und/oder zum Bereitstellen einer
Programmiertaktfrequenz; und/oder eine Schnittstelleneinrichtung zum
drahtgebundenen Bereitstellen von Programmierinstruktionen gemäß einem
Protokoll des Zeitzeichnempfängers und/oder zum Bereitstellen
einer Programmiertaktfrequenz vorgesehen sind. Somit kann eine drahtlose Übertragung
der Programmierinstruktionen und/oder des Programmiertaktsignals vorgesehen
werden. Ergänzend oder alternativ kann auch eine drahtgebundene
Bereitstellung des Programmiertaktsignals und/oder der Programmierinstruktionen
vorgesehen werden. Damit kann das Programmiergerät vorteilhaft
auf die Eigenschaften des zu programmierenden Zeitzeichenempfängers
abgestimmt werden.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele,
die anhand der Figuren erläutert werden. Dabei zeigt:
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1 ein
schematische graphische Darstellung eines Zeitzeichens, das gemäß dem
Protokoll des Zeitzeichensenders DCF-77 codiert ist;
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2 einen
Ausschnitt eines idealisierten Zeitzeichens mit 5 Sekundenimpulsen;
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3 ein
Blockschaltbild eines stark vereinfacht dargestellten Zeitzeichenempfängers,
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4 ein
detailliertes Blockschaltbild eines Teils des Zeitzeichenempfängers
gemäß der 3.
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5.
eine schematische Darstellung eines drahtgebundenen Programmiergeräts,
das für die Bereitstellung eines externen Programmiertaktsignals
eingerichtet ist,
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6 eine
schematische Darstellung eines Programmiergeräts zur drahtlosen Übertragung
von Programmierinstruktionen und eines darauf angepassten Zeitzeichenempfängers.
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In
allen Figuren der Zeichnung werden gleiche bzw. funktionsgleiche
Elemente, Signale und Funktionen – sofern nichts anderes
angegeben ist – gleich bezeichnet.
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Der
grundsätzliche Aufbau und die Funktionsweise eines Zeitzeichenempfängers
ist aus der deutschen Patentschrift
DE
35 16 810 bekannt.
3 zeigt
ein Blockschaltbild eines stark vereinfacht dargestellten Zeitzeichenempfängers,
der vorliegend als Funkuhr
100 ausgebildet ist. Die Funkuhr
100 weist
eine Antenne
2 zur Aufnahme der von einem Zeitzeichensender
101 gesendeten
Zeitzeichen
3 auf. Eine integrierte Schaltung
20 mit
einer Logik- und Steuereinheit
30 ist mit der Antenne
2 verbunden.
Antenne
2 und integrierte Schaltung
20 bilden zusammen
den Empfänger
1. Den Ausgängen des Empfängers
1 ist
eine als Mikrocontroller
102 in der Art Verarbeitungsmitteln
ausgeführte, programmgesteuerte Einheit nachgeschaltet.
Der Mikrokontroller
102 nimmt die von dem Empfänger
erzeugten Datenbits auf, errechnet daraus eine exakte Uhrzeit und
ein exaktes Datum und erzeugt daraus ein Signal
105 für Uhrzeit
und Datum. Die Funkuhr
100 weist ferner eine elektronische
Uhr
103, deren Uhrzeit anhand eines Uhrenquarzes
104 gesteuert
wird, auf. Die elektronische Uhr
103 ist mit einer Anzeige
106,
zum Beispiel einem Display, verbunden, über welches die Uhrzeit
angezeigt wird.
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4 zeigt
anhand eines detaillierten Blockschaltbildes den als integrierte
Schaltung 20 ausgeführten Teil des Zeitzeichenempfängers.
Die integrierte Schaltung 20 weist zwei Eingänge 21, 22 zur Verbindung
mit einer oder zwei nicht dargestellten Antennen auf. Durch das
Bereitstellen von zwei bzw. auch mehr Antennen ist es möglich,
den Empfänger 1 durch Umschalten zwischen den
Antennen auf unterschiedliche Zeitzeichensender abzustimmen, die in
unterschiedlichen Wellenlängenbereichen arbeiten. Mit der
Umschaltung kann eine Frequenz- oder Antennenumschaltung vorgenommen
werden. Ein Regelverstärker 4 kann mittels steuerbarer
Schalter 23, 24 jeweils mit einer der Antenneneingänge 21, 22 verbunden
werden. Der andere Eingang des Regelverstärkers 4 ist
mit Eingängen 21', 22' verbunden. In diese
Eingänge ist zum Beispiel ein Referenzsignal IN1, IN2 einkoppelbar.
Der Regelverstärker 4 ist ausgangsseitig mit einem
Eingang eines Nachverstärkers 7 verbunden. Dazwischen
ist ein als Kondensator ausgeführtes ausgebildetes Filter 6 angeordnet, mit
dem parasitäre Kapazitäten zwischen den Eingängen
QL–QH kompensiert werden können.
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Die
integrierte Schaltung 20 weist ferner eine Schaltereinheit 25 auf.
Die Schaltereinheit 25 weist zum Beispiel mehrere umschaltbare
Filter an den Eingängen QL–QH auf, mittels der
die Schaltereinheit 25 dazu ausgelegt ist, ausgangsseitig
mehrere Frequenzen bereitzustellen. Diese Frequenzen lassen sich über
Steuereingänge 26, 36, 37 der
Schaltereinheit 25 einstellen. Über ein von der
Schaltereinheit 25 bereitgestelltes Steuersignal 27 ist
der Regelverstärker 4 beeinflussbar, insbesondere
steuerbar. Die Schaltereinheit 25 erzeugt ferner ein Ausgangssignal 28,
welches in einen zweiten Eingang des Nachverstärkers 7 eingekoppelt
wird. Der Nachverstärker 7 steuert den nachgeschalteten
Gleichrichter 8 an. Der Gleichrichter 8 erzeugt
ein Regelsignal 31 (AGC-Signal = Automatic Gain Control),
welches den Regelverstärker 4 ansteuert. Der Gleichrichter 8 erzeugt
ausgangsseitig ferner ein Ausgangssignal 29, beispielsweise
ein rechteckförmiges Ausgangssignal 29 (TCO-Signal),
welches einer nachgeschalteten Logik- und Steuereinheit 30 zugeführt
wird.
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Die
Logik- und Steuereinheit 30 ist mit einer Eingabe/Ausgabe-Einrichtung 32 (I/O-Einheit)
verbunden, welche mit Eingangs/Ausgangsanschlüssen 33 der
integrierten Schaltung 20 verbunden ist. An diesen Ausgängen 33 sind
u. a. die in der Logik- und Steuereinheit 30 bearbeiteten,
decodierten und abgespeicherten Zeitzeichen abgreifbar. Ein der
integrierten Schaltung 20 nachgeschalteter – in 4 nicht
dargestellter – Mikrocontroller bzw. eine einfacher aufgebaute
Zustandsmaschine (state machine) kann eben diese in der Logik- und
Steuereinheit 30 abgelegten und decodierten Zeitzeichen
bei Bedarf auslesen. Über die Anschlüsse 33 ist
der integrierten Schaltung 20 bzw. der Logik- und Steuereinheit 30 ferner
ein Taktsignal zuführbar.
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Zur
weiteren Steuerung der Schaltereinheit 25 ist diese mit
der Logik- und Steuereinheit 30 verbunden, welche die Logik-
und Steuereinheit 30 mit einem Steuersignal 38 ansteuert.
Die integrierte Schaltung weist ferner Anschlüsse 36, 37 auf, über die
die Logik- und Steuereinheit 30 mit Steuersignalen SS1,
SS2 beaufschlagbar ist.
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In
der 5 ist ein Programmiergerät 202 dargestellt,
das für eine drahtgebundene Programmierung eines als Funkarmbanduhr
ausgeführten Zeitzeichenempfängers 120 vorgesehen
ist. Das Programmiergerät 202 weist mehrere Einstellknöpfe 220, 230 auf,
die für eine Einstellung des Programmierverfahrens bzw.
für eine Einstellung der in den Zeitzeichenempfängern
freizuschaltenden Funktionen vorgesehen sind. Das Programmiergerät 202 ist mit
einem Signalkabel ausgerüstet, das endseitig mit einem
Kontaktstecker 250 ausgerüstet ist. Der Kontaktstecker
ist für eine elektrische Ankopplung an eine korrespondierend
ausgeführte Kontakteinrichtung 70 am Zeitzeichenempfänger 120 gestaltet
und ermöglicht die Übertragung von Programmierinstruktionen
sowie eines Programmiertaktsignals vom Programmiergerät 202 an
den Zeitzeichenempfänger 120.
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Der
Zeitzeichenempfänger 120 weist die gleichen Baugruppen
wie der in 3 dargestellte Zeitzeichenempfänger 100 auf,
ist jedoch darüber hinaus mit einem zusätzlichen
internen Taktgeber 72 und mit der Kontakteinrichtung 70 ausgerüstet.
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Das
Programmiertaktsignal wird von einem im Programmiergerät 202 angeordneten
Oszillator 252 bereitgestellt und wird derart in die integrierte Schaltung 20 eingespeist,
dass es dort und in dem nachgeschalteten Mikrocontroller 102 die
gewünschten Erhöhung der empfangbaren Datenrate
bewirken kann. Der für die Bereitstellung eines Arbeitstaktsignals
vorgesehene, als Quarzoszillator ausgeführte interne Taktgeber 72 ist
mit dem Empfänger 1 und darüber auch
mit dem Mikrocontroller 102 verbunden und stellt eine Grundtaktfrequenz
bereit, die über nicht dargestellte Frequenzteiler auf
die Arbeitstaktfrequenz heruntergeteilt wird. Der interne Taktgeber 72 kann
mit einer symbolisch als Schalter 74 dargestellten Schalteinrichtung
während der Durchführung des Programmiervorgangs
zeitweilig vom Empfänger 1 abgekoppelt werden,
um eine Kollision der Arbeitstaktfrequenz mit der vom Programmiergerät 202 bereitgestellten
Programmiertaktfrequenz zu vermeiden.
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Das
vom externen, im Programmiergerät 202 vorgesehenen
Oszillator 252 bereitgestellte Programmiertaktsignal kann
mit Hilfe von nicht dargestellten Frequenzteilern variabel einstellbar
sein oder als fest vorgegebene Programmiertaktfrequenz an den Zeitzeichenempfänger 120 ausgegeben
werden.
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Die
in der 6 dargestellte Programmiergerät 204 ist
für eine drahtlose Übertragung von Programmierinstruktionen
vorgesehen und weist eine Antenne 240 auf, die ein Aussenden
von elektromagnetischen Signalen an den Zeitzeichenempfänger 140 ohne
eine mechanische Verbindung zwischen Programmiergerät 204 und
dem Zeitzeichenzeichenempfänger 140 ermöglicht.
Der Zeitzeichenempfänger 140 ist mit einem als
Quarzoszillator ausgebildeten internen Taktgeber 72 ausgerüstet,
der zur Bereitstellung eines Grundtaktsignals vorgesehen ist. Dem internen
Taktgeber 72 sind zwei schematisch dargestellte Frequenzteiler 76 und 78 zugeordnet,
die unter schiedliche Teilerverhältnisse aufweisen und somit aus
der Grundtaktfrequenz des integrierten Taktgebers 72 eine
Arbeitstaktfrequenz bzw. eine Programmiertaktfrequenz ableiten und
an dem Empfänger 1 weiterleiten können.
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Der
Mikrocontroller 102 ist über eine Steuerleitung 84 mit
dem integrierten Taktgeber 72 verbunden und ermöglicht
damit eine Aktivierung bzw. Deaktivierung des internen Taktgebers 72.
Eine Deaktivierung des internen Taktgebers 72 kann vorgesehen
sein, wenn von dem Programmiergerät 204 neben
Programmierinstruktionen auch ein externes Taktsignal drahtlos übertragen
wird, das über die Antenne 2 in den Empfänger 1 und
in den Mikrocontroller 102 eingekoppelt werden kann.
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Sofern
vom Programmiergerät 204 kein dementsprechendes
Programmiertaktsignal bereitgestellt wird, bleibt der interne Taktgeber 72 während des
Programmiervorgangs aktiviert. Bei Eintreffen einer entsprechenden
Programmierinstruktion wird der erste, für die Bereitstellung
des Arbeitstaktsignals ausgebildete Frequenzteiler 76 vom
Mikrocontroller 102 deaktiviert und der zweite, für
die Bereitstellung des Programmiertaktsignals vorgesehene Frequenzteiler 78 wird
aktiviert. Damit wird an den Empfänger 1 und somit
auch an den Mikrocontroller 102 die höhere Programmiertaktfrequenz
bereitgestellt und es kann ein Empfang von Programmierinstruktionen
des Programmiergeräts 204 mit einer Datenrate,
die höher als die Datenrate des Zeitzeichens ist, erfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 3516810
C2 [0009]
- - DE 3516810 [0034]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Peter Hetzel,
"Zeitinformation und Normalfrequenz", Telekom Praxis, Band 1, 1993 [0007]