DE1673793C3 - Verfahren zur laufenden Übermittlung der Uhrzeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur laufenden Übermittlung der Uhrzeit von einer Normalzeitzentrale an eine Vielzahl von Anzeigestellen und Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens.

Bei den bisher bekannten Normalzeitsystemen sind hauptsächlich zwei Arten zu unterscheiden. Die eine Art von Normalzeitsystemen verwendet Normalfrequenzen zur Steuerung von in den Anzeigestellen untergebrachten Oszillatoren. Bei diesen Systemen erfolgt die Synchronisation in größeren Zeiteinheiten, beispielsweise Stunden, durch zusätzliche Zeitimpulse, die als sogenannte Zeitmarken in größeren Abständen gesendet werden.

Nachteilig an dieser Art der bekannten Systeme ist es, daß man grundsätzlich bei Einschalten der Uhr einer Anzeigestelle eine Information über die gerade bestehende Normalzeit benötigt. Außerdem ist in jeder Anzeigestelle das Vorhandensein eines relativ genauen Oszillators erforderlich.

Die zweite Art von Normalzeitsystemen, die beispielsweise bei der Bahn Anwendung findet, arbeitet mit in verhältnismäßig kurzen Abständen gesendeten Fortschalteimpulsen für die einzelnen Anzeigestellen. Auch dieses System setzt voraus, daß an jeder Anzeigestelle bei Inbetriebnahme eine bestimmte Uhrzeit eingestellt wird. Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch besonders die Tatsache, daß sich sehr leicht Unterbrechungen der zu den einzelnen Anzeigestellen führenden Verbindungsleitungen ergeben und daß es einerseits einen hohen Aufwand bedeutet,

so derartige Unterbrechungen rechtzeitig festzustellen und daß es andererseits häufig nicht möglich ist, die Anzeige der Nebenuhr nach Feststellung eines Fehlers umgehend zu korrigieren, damit diese wieder mit den normalen Impulsen weitergeschaltet werden kann und dabei die richtige Zeit anzeigt.

Aus dem Taschenbuch für Fernmeldetechniker von Goetsch, 1943, Seiten 295 bis 298, ist ein im Langwellenbereich arbeitender Zeitsender bekannt, welcher zweimal täglich zu vorgesehenen Zeitpunkten Zeitmarkierungen sendet, die mit der Zeitanzeige der empfangenden Uhren verglichen und die empfangenden Uhren dementsprechend nachgeregelt werden können. Diese zeitlichen Markierungen bestehen zum Teil aus in kürzeren Zeiteinheiten gesendeten Impulsen. Das bekannte System setzt voraus, daß die nachzuregelnden Uhren im annähernd richtigen Zeitpunkt auf Empfang geschaltet werden und auch vor dem Nachregelvorgang die annähernd richtige Zeit anzeigen. Für. den Fall, daß

aus irgendwelchen Gründen die aus der Ferne nachzuregelnden Uhren neu eingestellt werden müssen, versagt das bekannte System, es sei denn, der Bedienungsperson ist der genaue Sendezeitpunkt bekannt und die empfangende Uhr wird zum richtigen Zeitpunkt bei annähernd richtigen Anzeigewerten auf Empfang geschaltet

Aus der US-PS 32 37 171 ist es weiterhin bekannt, über eine Kette von Zählern die augenblickliche Uhrzeit binärverschlüsselt zu speichern und über Schieberegister den binärverschlüsselten Wert im Takt der kleinsten gespeicherten Zeiteinheit über eine Leitung zur zeitlichen Registrierung gleichzeitig ablaufender anderer technischer Vorgänge zu geben.

Aus der US-PS 30 04 381 ist es weiterhin bekannt, die augenblicklich geltende absolute Uhrzeit von einem zentralen Sender an Empfangseinrichtungen drahtlos zu übertragen. Dabei überträgt der Sender mittels der Phasenlage zweier gleichzeitig übertragener tonfrequenter Schwingungen den Zeigerstand einer Normaluhr, wobei dann empfangsseitig durch Auswertung der Phasendifferenz jederzeit auch dann die Uhrzeit sofort richtig angezeigt werden kann, wenn die Uhr gestartet wird und empfangsseitig kein Vergleichsnormal zur Verfügung steht. Nachteilig bei diesem bekannten System ist es, daß die Auswertung der Phasendifferenzen relativ schwierig ist und dabei durch einen unterschiedlichen Wellenwiderstand des übertragenden Mediums gegenüber den beiden zu übertragenden unterschiedlichen Frequenzen Mängel in der Genauigkeit der Anzeige dann befürchtet werden müssen, wenn kleinere Zeiteinheiten ausgewertet werden sollen. ·

Die Erfindung geht daher aus von der in dem Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalskombination. , .

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der obengenannten Gattung anzugeben, welches nicht nur die ständige Übermittlung der Normalzeit von einer Zentrale an eine Vielzahl von Empfangsstellen störungssicher und mit großer Genauigkeit gestattet, sondern darüber hinaus die Signale der zu übermittelnden Information derart auszugestalten, daß auch empfangsseitig mit einfachen Mitteln eine Zeiteinheit anzeigbar ist, welche unterhalb der Wiederholungsfrequenz der angewendeten Grundintervalle liegt.

Die oben angegebene Aufgabe wird durch eine Merkmalskombination gelöst, wie sie in dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs aufgeführt ist Die Erfindung besteht im Prinzip also hauptsächlich darin, sendeseitig die mehrere Zeiteinheiten enthaltende Normalzeit (Stunden, Minuten) in einen aus Impulsen bestehenden Code zu verschlüsseln, diesen den einzelnen Empfangsstellen zuzuführen, in denen dann die verschlüsselte Uhrzeit nach Zeiteinheiten gegliedert angezeigt wird. Die Verwendung eines Impulscodes zur Zeitübertragung an die einzelnen anzeigenden Empfangsstellen besitzt eine Reihe von Vorteilen. Zu einem können derartige Codes empfangsseitig relativ einfach entschlüsselt werden, so daß die empfangsseitig vielfach aufzuwendende Decodiereinrichtungen einfach gehalten werden können. Zum anderen erlaubt die Verwendung eines Impulscodes eine relativ einfache Anwendung von Prüf- und Sicherungsmöglichkeiten, etwa durch die Einführung von Paritätsbits und ähnlichem. Die Verwendung des Impulscodes ist daher insbesondere zur Zeitübertragung an eine entfernte Empfangsstelle über ein gestörtes Medium geeignet

Die Erfindung ist aber hierbei nicht stehengeblieben, sondern schlägt zusätzlich noch vor, die zur Zeitübertragung benötigten Impulse mit einer Frequenz zu übertragen, die einer gebräuchlichen Zeiteinheit entspricht, die direkt unterhalb der durch die Wiederholungsfrequenz der Grundintervalle gebildeten Zeiteinheit liegt. Dieses Merkmal schafft empfangsseitig die Möglichkeit, mit Hilfe einfach ausgestalteter Einrichtungen zusätzlich noch eine kleinere Zeiteinheit anzuzeigen, die aus der codierten Information direkt nicht zu entnehmen ist.

Der Vorteil der Erfindung liegt dabei darin, daß der Impulscode durch diese kleinere Zeiteinheit nicht belastet wird und die Decodierung insofern nicht erschwert wird. Die Mittel zur Gewinnung der kleinsten Zeiteinheit sind somit von der Decodierung der sich aus dem Impulscode ergebenden Normalzeit getrennt, so daß auf zusätzliche Decodierungsmittel verzichtet werden kann, wenn die kleinste Einheit überhaupt nicht angezeigt werden soll, zusätzlich aber auch eine derartige Decodierung für die kleinste Einheit bei älteren Empfangsstellen nachgerüstet werden kann. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden über den gesamten Grundintervall Impulse in einem Zeitraster gesendet, welches der kleinsten Zeiteinheit entspricht Hier genügt zur Decodierung ein einfacher Zähler, wobei allerdings zur Decodierung der Normalzeit die genannten Impulse in irgendeiner Weise moduliert werden müssen (z. B. Amplitudenmodulation oder Pulsbreitenmodulation). Eine derartige Ausgestaltung erlaubt sogar als Vorteil der Erfindung die Anschaltung einfacher schritthaltender Uhren ohne Absolutzeitübertragung, so daß die einzelnen Impulse als einfache Fortschaltimpulse für Anzeigestellen auswerten lassen, wie sie weiter oben in Spalte 5, Zeilen 36 bis 52, beschrieben sind.

Die Übertragung der Normalzeit an die Empfangsstellen benötigt einen innerhalb des Grundintervalls liegenden Zeitraum, erst danach kann die komplett übertragene augenblickliche Zeit angezeigt werden. Um nun bei den Empfangsstellen einen zusätzlichen Zwischenspeicher einzusparen, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die* in Anspruch 2 angegebene Merkmalskombination, da mit dieser Maßnahme die Aufnahme des zu einer bestimmten Normalzeit gehörenden Impulscodes in ein Register, beispielsweise Schieberegister, und dessen Ausgabe in einen Anzeigespeicher zeitlich hintereinander erfolgen können, ohne daß hierzu noch eine Zwischenspeicherung notwendig ist.

Die Verteilung der Zeitinformation von der Zentrale an die Empfangsstellen kann, wie aus einem Teil der eingangs genannten Entgegenhaltungen bekannt, über Funkstrecken geschehen. Für räumlich eng begrenzte Zeitübertragungssysteme oder für einzelne weit von der Zentrale entfernt liegende Empfangsstellen kann sich aber auch eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 7 empfehlen.

Zur vereinfachten Decodierung läßt sich eine in Anspruch 3 angegebene Maßnahme anwenden. Dabei können die einzelnen Impulsgruppen innerhalb des Grundintervalls voneinander räumlich abgesetzt sein.

Soweit die die einzelnen Zeiteinheiten übermittelnden Impulsgruppen zu weit voneinander abgesetzt sind, so daß sich nur schwer aus dem Abstand der ..einzelnen Impulse die nächstkleinere Zeiteinheit gewinnen läßt, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die in Anspruch 2 angegebene Maßnahme. Durch die dort

beschriebenen Füllimpulse kann beispielsweise ein mit der Impulsfrequenz der Impulsgruppen in den Empfangsstellen laufender Oszillator leichter synchronisiert werden.

Die Übertragung des Impulscodes innerhalb des Grundintervalls erstreckt sich über einen bestimmten Zeitbereich, wobei man für den Zeitbereich des Grundintervalls in der Regel eine geläufige Zeiteinheit (z. B. eine Minute) verwenden wird. Es kann sich nun empfehlen, erst nach Übertragung des kompletten Impulscodes die betreffende Normalzeit (z. B. Stunden, Minuten) komplett neu anzuzeigen, anstatt die jeweils übermittelten Zeiteinheiten voneinander getrennt unmittelbar nach ihrer Ankunft abzuändern. Um nun zu erreichen, daß diese Anzeigeänderung immer zu einem bestimmten, innerhalb der Grundintervalle gleichliegenden Zeitpunkt geschieht, wird in Fortbildung der Erfindung eine in Anspruch 5 aufgeführte Maßnahme vorgeschlagen.

Soweit Störungen auf dem Übertragungsweg zu befürchten sind, die sich auch durch die Übertragung über Leitungen nicht verhindern lassen, wird zur Weiterbildung der Erfindung eine aus Anspruch 10 sich ergebende Maßnahme vorgeschlagen. Das kann durch eine sich aus Anspruch 11 ergebende Merkmalskombination, durch Verwendung von Paritätsbits oder aber auch durch eine in Anspruch 12 erläuterte Maßnahme erreicht werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert:

F i g. 1 zeigt eine Sendeeinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

F i g. 2 zeigt einen einfachen Impulscode zur Übermittlung der Normalzeit, und

F i g. 3 zeigt den Impulscode gemäß der Erfindung, der bei Übermittlung der Zeitinformation in einem Grundintervall bestimmter Länge die Anzeige der nächstkürzeren Zeiteinheit gestattet.

F i g. 1 zeigt eine Sendeeinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Kernstück der Sendeeinrichtung besteht aus einem hochkonstanten Oszillator O, beispielsweise einem Atomfrequenznormal. Dem Ausgang des Oszillators O ist ein Zählwerk Z nachgeschaltet, das üblicherweise aus mehreren Einzelzählern besteht, von denen der schnellste beispielsweise die Mikrosekunden und von denen der langsamste die Tage zählt und erst nach Ablauf eines Jahres zurückgestellt wird. Zählwerk Z und Oszillator O bilden die Hauptuhr in der Zentrale des beschriebenen Normalzeitsystems.

Die Genauigkeit der Hauptuhr, die normalerweise ständig mit allen Hauptuhren der Welt synchronisiert wird, bestimmt sich nach den Erfordernissen der modernen Physik und Meßtechnik und wird nur von wenigen Verbrauchern in diesem hohen Maße benötigt. An ein Normalzeitsystem für eine Vielzahl von Verbrauchern werden dagegen wesentlich geringere Anforderungen gestellt. Hier genügt in den meisten Fällen eine auf die Minute genaue Zeitinformation, allenfalls besteht noch ein Bedürfnis, die Zeit auf die Sekunde genau zu kennen. Während also die hohe Genauigkeit bis hinunter zur Mikrosekunde für ein für einen großen Verbraucherkreis gedachtes Zeitsystem nicht erforderlich ist, besteht hinsichtlich der Information über größere Zeitabschnitte, beispielsweise über das Datum ein gewisses Bedürfnis, wie sich unschwer aus dem verhältnismäßig hohen Umsatz von Armbanduhren mit Datumsanzeige erkennen läßt, wo doch der Benutzer infolge der schwankenden Tageszahl der Monate erhebliche Bedienungsnachteile in Kauf nehmen muß.

Unter den aufgezeigten Gesichtspunkten erscheint ein Normalzeitsystem wünschenswert, das als Minimum eine auf die Minute genaue Information bei einem Zyklus von 24 Stunden liefert Eine vernünftige obere Grenze für die von einem Zeitsystem übermittelte Information ist in einer auf die Sekunde genauen

ίο Zeitanzeige bei einem Zyklus von einem Jahr zu sehen.

Entsprechend diesen grundsätzlichen Erwägungen werden die Zählergebnisse der betreffenden Einzelzähler des Zählwerkes Z zu bestimmten Zeitpunkten in einem Kodiernetzwerk in eine für die Übermittlung der Zeitinformation geeignete digitale Form gebracht und in ein Schieberegister S eingespeichert, aus dem sie mit Hilfe der Taktimpulse eines Taktgenerators T ausgespeichert werden. Der Ausgang A des Schieberegisters S, dem normalerweise ein impulsformendes Netzwerk N zur Bandbreitenbegrenzung nachgeschaltet ist, ist mit der Modulationseinrichtung für die Trägerfrequenz des Senders verbunden, über den die Ausstrahlung der Information erfolgt. Selbstverständlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, die impulscodierte Zeitinformation nach entsprechender Aufbereitung über Leitungen auszusenden.

Die Übermittlung der codierten Zeitinformation über Leitungen ist beispielsweise dann von besonderer Bedeutung, wenn es darum geht, die Zeitinformation in einem größeren Gebiet, beispielsweise in Deutschland, über mehrere Sender gleichzeitig auszusenden. Hier erscheint es sinnvoll, die einzelnen Sender mit der Zentrale und gegebenenfalls miteinander über Leitungen zu verbinden oder über entsprechende Richtfunkstrecken, wie sie auch bei Simultansendungen von Rundfunk und Fernsehen üblich und bekannt sind.

In F i g. 2 ist ein einfacher Impulscode zur Übermittlung der Zeitinformation dargestellt Die je Grundintervall, wofür als Beispiel eine Minute angenommen wird, übermittelte Information ist in vier Gruppen von Impulsen aufgeteilt. Jede Gruppe besteht in sich wieder aus zwei Untergruppen von Impulsen. Die Impulse der ersten Untergruppe, sogenannte Markierimpulse Mi bis MA haben eine höhere Folgefrequenz als die Impulse der zweiten Untergruppe, sogenannte Informationsimpulse /1 bis /4. Während die Markierimpulse der Steuerung der Empfangsrichtung dienen, die nachstehend an Hand der Fig.3 der Zeichnung erläutert werden soll, enthatten die Informationsimpulse die Informationen über die Normalzeit Die aus vier Einzelimpulsen bestehende Gruppe von Markierimpulsen M1 zeigt der Empfangseinrichtung an, daß die Zahl der ihr folgenden Impulse /1 gleich der Zahl der jeweils abgelaufenen vollen zehn Stunden ist Die Anzahl der Informationsimpulse /1 beträgt also im Höchstfalle zwei. Die aus drei Einzelimpulsen bestehende Gruppe von Markierimpulsen M 2 bereitet den Empfänger für die Aufnahme der Informationsimpulse /2 vor, die die Zahl der vollen Stunden anzeigen. Nachdem schließlich die Zahl der vollen Minuten durch die Informationsimpulse /4 übermittelt ist, beginnt mit der Markierimpulsgruppe M 1 ein neuer Informationszyklus bzw. ein neues Grundintervall.
Mit Hilfe des in Fig.3 dargestellten Codes ist es möglich, ohne daß zusätzliche Informationen übermittelt werden müssen, auch die Sekunden anzuzeigen.

Dies wird, wie in der Zeichnung dargestellt, dadurch erreicht, daß die einzelnen Impulse, die die Information

für das eine Minute dauernde Grundintervall tragen in Zeitpunkten gesendet werden, die dem Sekundentakt entsprechen. Zur Auswertung des Codes ist in den Empfangseinrichtungen, in denen eine Sekundenanzeige gewünscht wird, ein Oszillator vorgesehen, der eine Eigenfrequenz von 1 Hz hat und durch die in Sekundenabständen aufeinanderfolgenden Impulse synchronisiert wird.

In den meisten Fällen dürfte die erhöhte Impulszahl der Startgruppe für eine ausreichende Synchronisation

des Oszillators genügen, ohne daß an diesen allzu hohe Genauigkeitsforderungen zu stellen wären. Wird eine besonders hohe Genauigkeit oder ein besonders billiger Oszillator gefordert, so ergibt sich weiterhin die Möglichkeit, bei entsprechender Anpassung der Empfangseinrichtungen auch in der zweiten und folgenden Impulsgruppe zusätzliche Impulse zu senden und so in jedem Grundintervall eine bestimmte Mindestzahl von Synchronisationsimpulsen für den Oszillator zu gewährleisten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur laufenden Übermittlung der Uhrzeit von einer Normalzeitzentrale an eine Vielzahl von die übermittelte Zeit anzeigenden Empfangsstellen, wobei innerhalb von sich jeweils über eine gebräuchliche Zeiteinheit erstreckenden, unmittelbar aufeinanderfolgenden Grundintervallen (z. B. Minuten), Informationen über die geltende Uhrzeit übermittelt werden, welche in den Empfangsstellen zur Steuerung einer sich schrittweise ändernden, ziffernmäßigen und/oder analogen Zeitanzeige ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Information der einzustellenden Normalzeit in einem Impulscode von der Normalzeitzentrale zu den Empfangsstellen gesendet wird,daß die Abstände der Impulse (M2, Fig. 1; Fig.3) dieses Impulscodes der gegenüber der Zeiteinheit des Grundintervalls (z. B. Minuten) nächstkleineren Zeiteinheit (z.B. Sekunden) entsprechen und daß mit ihrer Hilfe und mit Hilfe eines Oszillators der Takt dieser kürzeren Zeiteinheit gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung der Impulsabstände zur Anzeige der nächstkleineren Zeiteinheiten einzelne Impulsgruppen stets vorhandene zusätzliche Impulse enthalten.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Grundintervall bis zu vier Gruppen (MiJi; M 2, /2; M3, /3; MA, JA) von Impulsen voneinander abgesetzt gesendet werden, wobei jeweils mit einer Impulsgruppe ein bestimmter Parameter der Normalzeit dargestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfang eines Grundintervalls durch Markierimpulse (Mi, Fig. 2) gekennzeichnet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangsseitige Auslösung der Anzeigeänderung durch eine im folgenden Grundintervall übertragene Information, vorzugsweise durch den ersten Impuls oder den ersten Nulldurchgang dieser Information, erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung des die jeweils bestehende Normalzeit anzeigenden Impulscodes innerhalb des Grundintervalls zwischen zwei empfangsseitigen Anzeigeänderungen vorgenommen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulscode über Fernsprech- und/oder Fernschreibleitungen übertragen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Impuls jedes Grundintervalls eine größere Amplitude als die übrigen Impulse erhält.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Empfangsstelle Schaltmittei vorhanden sind, die bei Verwendung des ersten Impulses eines Grundintervalls zur Auslösung der Ausspeicherung nach deren Abschluß dem Eingang des Schieberegisters bzw. des betreffenden Zählers einen entsprechend verzögerten Impuls zuführen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, daß als Impulscode ein redundanter Code verwendet wird und daß in den Empfangsstellen Mittel vorgesehen sind, um aufgrund der empfangenen Information Fehler zu erkennen und zu korrigieren.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die die jeweils bestehende Normalzeit anzeigenden Impulscodes für unmittelbar aufeinanderfolgende Grundintervalle abwechselnd unterschiedlich gekennzeichnet sind.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig für die angezeigten Zeiteinheiten geprüft wird, ob jeweils ungerade und gerade Zahlenwerte aufeinanderfolgen.