DE19507635C2 - Verfahren und Vorrichtung zum analogen Anzeigen einer Uhr- oder Meßzeit - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum analogen Anzeigen einer Uhr- oder Meß­ zeit.

Bekannte Verfahren oder Vorrichtungen der eingangs genannten Art stellen die Uhr- oder Meßzeit durch die Position einer oder mehrerer Anzeigeinrichtungen, insbesondere Zeiger relativ zu einer oder mehreren Anzeigeskalen dar. Sind mehrere Zeiger vorhanden, z. B. je ein Zeiger für Stunden und Minuten, so wird üblicherweise ein Zeiger direkt angetrieben, während die anderen Zeiger über ein Getriebe mitbewegt werden. Die Zeiger werden in gleichmäßigen Abständen um gleichmäßige Beträge in die gleiche Richtung bewegt. Die Anzeigeskalen sind kreis- bzw. ringförmig geschlossen und weisen eine gleichförmige Einteilung auf. Üblich sind Einteilungen der Anzeigeskalen in Sechziger-Teilung - für Sekunden oder Minuten - bzw. in Zwöl­ fer-Teilung - für Stunden -.

Für viele Zwecke wäre es vorteilhaft, statt dieser technisch bedingten starren Form und Einteilung der Anzeigeskalen auch andere Skaleneinteilungen oder -formen wählen zu können, die den Bedürfnissen des jeweiligen Einsatzzweckes besser angepaßt sind. Neben dem technischen Aspekt würde die Möglichkeit einer Loslösung von der bisherigen starren Skaleneinteilung und - form auch dem Uhrendesign ganz neue kreative Möglichkeiten eröffnen.

Aus der DE 40 15 685 A1 ist eine Armbanduhr mit einem Ziffer­ blatt mit Zwölferteilung in s. g. klassischem Design bekannt. Eine derartige Uhr mit einem, zwei oder drei Zeigern wird funk­ tional um besondere Anzeigefunktionen unter strenger Wahrung des Designs erweitert. Dazu wird unter Beibehaltung der starren Teilung und Beschriftung des Zifferblatts Anzeigen wie z. B. das Datum mit Angabe der Jahreszahl durch aufeinanderfolgendes An­ fahren der betreffenden Ziffern angezeigt durch gedankliches Hintereinanderstellen der sukzessiv angezeigten Informationen. Weiter sind voreingestellte Städte anhand ihrer Namen ihren einzelnen Zeitzonen in einem ROM fest zugeordnet. Durch Um­ schalten der Anzeige wird die Orts-Uhrzeit um die jeweilige Zeit-Differenz in ganzen Stünden geändert und einfach fortge­ schrieben. Aus der starren Festlegung auf eine Anzeigeskala folgt, daß der ROM-Speicher nur als einmalige Informationsquel­ le angesprochen wird. Eine Übertragung bzw. Anpassung an andere Ziffernblätter oder Skalen ist nicht vorgesehen.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Verfahren bzw. eine Vorrich­ tung vorzuschlagen, die eine weitgehende Freiheit bei der Wahl von Anzeigeskaleneinteilung und -form ermöglichen.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Die die Aufgabe lösende erfindungsgemäße Vorrichtung weist die Merkmale von Anspruch 10 auf.

Der Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, die reale physikali­ sche Anzeigeeinrichtung - üblicherweise ein Zeiger - von der Zeitmessung und -ermittlung weitgehend zu trennen. Die mittels bekannter Methoden der Zeitmessung bestimmte Uhr- oder Meßzeit liegt in der elektronischen Steuereinrichtung in Form eines sogenannten Vektorzeigers vor. Der Vektorzeiger enthält bei­ spielsweise die Angabe der aktuell bestimmten Uhr- oder Meß­ zeit in Stunden, Minuten und Sekunden. Die Werte des Vektor­ zeigers werden entsprechend dem Fortschreiten der Uhr- oder Meßzeit in regelmäßigen Abständen - beispielsweise eine Sekun­ de - aktualisiert.

Dieser in gleichmäßigen Abständen fortgeschriebene Wert des Vektorzeigers wird nun - im Gegensatz zu bekannten Verfahren und Vorrichtungen - nicht direkt genutzt, um die Antriebsein­ richtungen der Anzeigevorrichtungen in ebenfalls gleichmäßigen Abständen um gleichmäßige Beträge zu bewegen. Vielmehr wird anhand des der aktuellen Uhr- oder Meßzeit entsprechenden Wertes des Vektorzeigers mittels der in der zugehörigen elek­ tronischen Speichereinrichtung gespeicherten Information be­ stimmt, ob und in welche Richtung und um welchen Betrag die Anzeigeeinrichtungen zur Anzeige der Uhr- oder Meßzeit bewegen sollen. Beispielsweise bestimmt der Wert des Vektorzeigers, der der aktuellen Uhr- oder Meßzeit entspricht, in welchem Speichervektor - z. B. für Stunde, Minute und Sekunde - der elektronischen Speichereinrichtung die benötigten Werte ent­ halten sind. Die in dem bestimmten Speichervektor enthaltenen Informationswerte geben an, ob und in welche Richtung und um welchen Betrag die realen Anzeigeeinrichtungen - z. B. für Stunde, Minute und Sekunde - auf einer teilweise nichtlinearen Skala bewegt werden sollen.

Das Erfindungskonzept ermöglicht durch die weitgehende Tren­ nung von Zeitmessung/-ermittlung und Anzeige der Uhr- oder Meßzeit ersichtlich eine sehr weitgehende Freiheit in der Gestaltung der Anzeigeskalen für die Uhr- oder Meßzeit. Neben üblichen Uhren mit Stunden-, Minuten- und ggf. Sekundenzeigern kann das Erfindungskonzept auch auf Kurzzeit-, Stop- und Countdownuhren angewendet werden. Hier ist, je nach Anwen­ dungszweck, ggf. auch beispielsweise lediglich ein einzelner Minutenzeiger oder Sekundenzeiger ausreichend.

Das Erfindungskonzept kann ersichtlich, hinreichend leistung­ fähige Elektronik und Mechanik vorausgesetzt, auch auf die Anzeige kürzerer Zeiten, beispielsweise von Zehntelsekunden, erweitert werden. Auf der anderen Seite ist die Erfindung auch zur Anzeige sehr langer Zeiten, wie Tage, Wochen, Monate oder Jahre ohne weiteres geeignet.

Die Erfindung ist von der speziellen Art und Weise der Zeit­ messung völlig unabhängig und kann in Kombination mit allen bekannten Verfahren der Zeitmessung eingesetzt werden. Es werden fast völlig beliebige Skaleneinteilungen und -formen ermöglicht, die einzige notwendige Anforderung ist, daß die in der elektronischen Speichereinrichtung gespeicherte Informa­ tion - üblicherweise die oben angegebenen Speichervektoren - zu der verwendeten Anzeigenskala geeignet passen, um eine sinnvolle Anzeige der Uhr- oder Meßzeit zu erhalten.

Die Anzeigeskala muß mithin nicht mehr kreis- oder ringförmig geschlossen sein. Es sind ebenso gut auch Skalen mög­ lich, wie beispielsweise Anzeigeskalen in Form von Viertel- oder Halbkreisen.

Ebenso frei wählbar ist die Skaleneinteilung. Zusammen mit gleichmäßigen Skaleneinteilungen können auch alle anderen Skaleneinteilungen genutzt werden, sofern die in der elektronischen Speichereinrichtung enthaltenen Informationen entsprechend angepaßt sind.

Beispielsweise ist es möglich, 24-Stunden-Skalen zu verwenden, bei denen die Skalenmarken für die Nachtstunden relativ dicht beisammen liegen, während die Skalenmarken für die Tagstunden weiter voneinander getrennt sind. Auf diese Weise wird es möglich, für die Tagstunden eine genauere und übersichtlichere Anzeige der Stunden zu erreichen.

Wird die Erfindung bei einer Countdown-Uhr verwendet - bei­ spielsweise an der Anzeigetafel einer größeren Sportstätte -, so können die nahe bei der Null liegenden Skalenbereiche ge­ genüber den anderen Skalenbereichen deutlich gedehnt darge­ stellt werden, um nahe der Null eine leichtere und genauere Ablesung zu ermöglichen.

Statt sich vor feststehenden Anzeigeskalen bewegender Zeiger können beispielsweise auch sich bewegende Anzeigeskalenelemen­ te vor einem feststehenden Zeiger als Anzeigeeinrichtungen zur Anzeige der Uhr- oder Meßzeit verwendet werden.

Im einfachsten Fall ist in der elektronischen Speichereinrich­ tung zu jedem möglichen Wert der Uhr- oder Meßzeit unmittelbar die vollständige Information darüber gespeichert ist, ob und in welcher Richtung und um welchen Betrag die Anzeigeeinrich­ tungen bewegt werden sollen. In diesem Fall gestaltet sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders einfach, da die Steuer­ einrichtung die aus der Speichereinrichtung ausgelesene Infor­ mationen unmittelbar verwerten kann. Allerdings ist in diesem Fall der in der Speichereinrichtung benötigte Speicherplatz besonders groß.

Zur Verringerung des benötigten Speicherplatzes kann daher vorgesehen sein, daß in der elektronischen Speichereinrichtung lediglich für eine Teilmenge der möglichen Uhr- oder Meßzeiten die Informa­ tion darüber, ob und in welcher Richtung und um welchen Betrag die Anzeigeeinrichtungen bewegt werden sollen, unmittelbar ge­ speichert ist und die elektronische Steuereinrichtung anhand der in der elektronischen Speichereinrichtung gespeicherten Informationen die vollständige Information darüber ermittelt, ob und in welcher Richtung und um welchen Betrag zu einer gegebenen Uhr- oder Meßzeit die Anzeigeeinrichtungen bewegt werden sollen. Beispielsweise ist es möglich, bei einer Uhr­ zeitanzeige, deren - wie bei bekannten Uhren - kreisförmige Sekunden-Anzeigeskala eine gleichmäßige Aufteilung aufweist, auf die Angabe des Sekundenwertes im Speichervektor zu ver­ zichten und stattdessen lediglich ein bestimmtes Vorrücken um den benötigten Betrag fest in das Steuerprogramm der Vorrich­ tung aufzunehmen. Daneben kommen aber auch alle anderen be­ kannten Verfahren der Datenkomprimierung und -reduktion in Frage.

Eine besonders starke Verringerung des benötigten Speicher­ platzes kann erreicht werden, wenn die Information darüber, ob und in welcher Richtung und um welchen Betrag die Anzeigeein­ richtungen zu einer gegebenen Uhr- oder Meßzeit bewegt werden sollen, zumindest teilweise in Form einer oder mehrerer ma­ thematischer Funktionen in der elektronischen Speichereinrich­ tung gespeichert ist und die elektronische Steuereinrichtung zu einer gegebenen Uhr- oder Meßzeit anhand der in der elek­ tronischen Speichereinrichtung gespeicherten mathematischen Funktionen ermittelt, ob und in welcher Richtung und um wel­ chen Betrag die Anzeigeeinrichtungen bewegt werden sollen. Sind beispielsweise bei einer linearen Minutenskala die Minu­ tenmarken in quadratisch wachsendem Abstand voneinander ge­ setzt, so muß in der elektronischen Speichereinrichtung le­ diglich die Zuordnungsfunktion y = a.(x² - (x-1)²) gespeichert werden, wobei der Wert von a sich aus der technischen Ausfüh­ rung der Antriebseinrichtung für die Minuten-Anzeigeeinrich­ tung sowie aus der Länge der Minuten-Anzeigeskala ergibt. Die elektronische Steueinrichtung ist dann in der Lage, zu jedem Minutenwert x des Vektorzeigers den zugehörigen Wert y, um den der Minutenzeiger bewegt werden muß, zu berechnen. Lediglich dann, wenn der Minutenzeiger das Ende der linearen Anzeige­ skala erreicht, sind noch besondere Anweisungen notwendig, um den Minutenzeiger auf den Anfang der linearen Skala zurückzu­ bewegen.

Besonders einfach lassen sich das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung realisieren, wenn die Antriebseinrichtungen für die Anzeigeeinrichtungen einen oder mehrere Schrittmotoren umfassen. In diesem Fall kann in der Speichereinrichtung als Information darüber, ob und in welche Richtung und um welchen Betrag die Anzeigeeinrichtungen bewegt werden müssen, einfach die Anzahl der notwendigen Schritte der Schrittmotoren abgespeichert werden. Daneben sind aber selbst­ verständlich auch alle anderen Antriebseinrichtungen denkbar, beispielsweise Gleichstrom-Servomotoren. In diesem Fall muß ggfs. durch geeignete Kontroll- oder Steuermechanismen, bei­ spielsweise differentielle oder inkrementale Weggeber, die Bewegungsrichtung und -strecke der Anzeigeeinrichtungen kon­ trolliert werden.

Grundsätzlich ist jede bekannte Ausführungsform einer Zeitmeß­ einrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet. Im einfachsten Fall, beispielsweise bei einer Stoppuhr, kann es sich um eine Zeitmeßeinrichtung handeln, die Zeittaktsignale zählt. Die Zeittaktsignale können beispielsweise von einem mechanischen Oszillator oder von einem elektrischen Schwing­ kreis oder von einem Quarzoszillator oder von einer Atomuhr oder von einem Zeitzeichensender stammen.

Vorteilhafterweise übermittelt die elektronische Zeitmeßein­ richtung die Uhr- oder Meßzeit in digitaler Form an die elek­ tronische Steuereinrichtung, so daß diese die übermittelten Zeitwerte problemlos weiterverarbeiten kann.

Ist der zur Verfügung stehende Speicherplatz in der elektroni­ schen Speichereinrichtung hinreichend groß, so können in der elektronischen Speichereinrichtung auch mehrere Sätze an In­ formationen darüber, ob und in welche Richtung und um welchen Betrag zu einer gegebenen Uhr- oder Meßzeit die Anzeigeein­ richtungen bewegt werden sollen, gespeichert sein. Damit kann beispielsweise die gleiche Uhr- oder Meßzeit gleichzeitig auf verschiedenen Anzeigevorrichtungen mit unterschiedlichen An­ zeigeskalen dargestellt werden.

Um das erfindungsgemäße Verfahren zu starten, ist in Weiter­ bildung der Erfindung vorgesehen, daß auf das Anlegen eines Rücksetzsignals bzw. auf das Anlegen der Spannungsversorgung an die elektronische Zeitmeßeinrichtung und/oder an die elek­ tronische Steuereinrichtung hin die elektronische Zeitmeßein­ richtung auf eine definierte Referenz-Uhr- oder -Meßzeit ein­ gestellt wird und die Anzeigeeinrichtungen auf den Anzeigewert eingestellt werden, der dieser Referenz-Uhr- oder -Meßzeit entspricht. Auf diese Weise wird beim Rücksetzen oder Initia­ lisieren der Anzeigevorrichtung auf einfache Weise dafür ge­ sorgt, daß sowohl der virtuelle Vektorzeiger als auch die realen Anzeigeeinrichtungen einen bestimmten, definierten und übereinstimmenden Referenzpunkt anlaufen, von dem ab Zeitmes­ sung und Zeitfortschreibung - durch den Vektorzeiger - und Zeitanzeige - durch die Anzeigeeinrichtungen anhand der Anzei­ geskalen - erfolgen.

Um nach Rücksetzen oder Initialisieren der Vorrichtung oder bei Abweichungen der bestimmten Uhr- oder Meßzeit von der tatsächlichen Uhr- oder Meßzeit oder zum Einstellen einer Startzeit bei Countdown-Uhren ist in Weiterbildung der Erfin­ dung vorgesehen, daß durch das Anlegen von Stellsignalen an die elektronische Zeitmeßeinrichtung und/oder an die elektro­ nische Steuereinrichtung die elektronische Zeitmeßeinrichtung auf eine gewünschte Uhr- oder Meßzeit eingestellt werden kann. Derartige Stellverfahren sind allgemein von elektronischen Uhren, wie Quartz- oder Funkuhren her bekannt.

Die elektronische Steuereinrichtung ist vorteilhaft als Mikro­ prozessor ausgebildet, in den auch die elektronische Zeitmeß­ einrichtung und/oder die elektronische Speichereinrichtung integriert sein kann. Als elektronische Speichereinrichtung ist insbesondere ein RAM- oder ROM- oder PROM- und EPROM- oder EEPROM- oder Flash-Speicher geeignet.

Die in der elektronischen Speichereinrichtung gespeicherte Information darüber, ob und in welcher Richtung und um welchen Betrag zu einer gegebenen Uhr- oder Meßzeit die Anzeigeein­ richtungen bewegt werden sollen, ist bevorzugt über einen Programmiereingang an der elektronischen Steuereinrichtung und/oder an der elektronischen Speichereinrichtung program­ mierbar und/oder sonstwie austauschbar oder veränderbar. Dies ist insbesondere dann nützlich, wenn der in der elektronischen Speichereinrichtung gespeicherte Informationssatz in Anpassung an die verwendeten, bevorzugt austauschbaren Anzeigeskalen ge­ eignet austauschbar bzw. bei Vorhandensein verschiedener In­ formationssätze in der elektronischen Speichereinrichtung geeignet wählbar ist. In diesem Fall ist es auf einfache Weise möglich, dieselbe Hardware für Anzeigevorrichtungen mit unter­ schiedlichen Anzeigeskalen zu verwenden, indem man jeweils einen für die jeweils verwendete Anzeigeskala geeigneten In­ formationssatz speichert bzw. auswählt. Ist die erfindungs­ gemäße Vorrichtung so ausgestaltet daß die Anzeigeskalen aus­ tauschbar ausgebildet sind, so kann dadurch auf einfache Weise eine gänzlich andere Erscheinungsform der Anzeigevorrichtung realisiert werden. Auf diese Weise kann mit geringem Aufwand eine an die Bedürfnisse des speziellen Benutzers angepaßte Anzeigeskala ausgebildet werden, oder der Benutzer kann sich, wechselnden praktischen Bedürfnissen oder einfach der Mode oder seinen Bedürfnissen nach Abwechslung folgend, jeweils eine "neue Uhr" mit gänzlich anderem Erscheinungsbild auswäh­ len.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vor­ richtung werden im folgenden anhand mehrerer Ausführungsbei­ spiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Blockbild des Prinzips eines grundlegenden Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Flußdiagramm eines ersten Ausführungsbei­ spiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Initialisie­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbei­ spiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 5 ein Schaltungsdiagramm eines zweiten Ausführungs­ beispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt ein Blockbild des Prinzips eines grundlegenden Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, um das Erfin­ dungsprinzip zu verdeutlichen. Die Uhr- oder Meßzeit wird durch die aktuellen Werte eines Vektorzeigers 100 angegeben. In diesem Ausführungsbeipiel besitzt der Vektorzeiger 100 drei Werte, und zwar jeweils einen für Stunde, Minute und Sekunde. Der Vektorzeiger 100 wird durch eine Steuerung 101 ermittelt und beeinflußt. Auf die Steuerung 101 wirken neben einem Zeit­ signal 102 ggf. über einen Stelltaster 103 eingegebene Stell­ signale oder Referenzpunktsignale 104 ein, die beim Anlegen der Spannungsversorgung (Power on) bzw. beim Anlegen eines Rücksetzsignals (Reset) erzeugt werden (104a).

Die Werte des Vektorzeigers 100 geben gleichzeitig auch an, aus welchen Speicherstellen der elektronischen Speicherein­ richtung die Steuereinrichtung die Informationen - in Form eines sog. Speichervektors 105 - darüber zu entnehmen hat, ob und in welche Richtung und um welchen Betrag die Anzeigeein­ richtungen bewegt werden sollen. Dieser Speichervektor 105 enthält dazu drei Werte, und zwar wiederum jeweils einen für Stunde, Minute und Sekunde. Diese Werte des Speichervektors 105 werden anschließend an eine Schrittakt- und Richtungs­ steuerung 106 weitergegeben. Die Anzeigeeinrichtungen werden bei diesem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 durch jeweils einen Schrittmotor für Stunde, Minute und Sekunde bewegt. Zur Erzeu­ gung des notwendigen Schrittaktes für die drei Schrittmotoren weist das Ausführungsbeispiel eine Schrittakterzeugung 107 auf. Die Ausgangswerte der Schrittakt- und Richtungssteuerung 106 werden an die Motorsteuerung 108 weitergegeben und von dieser an die Treiber 109 der drei Schrittmotoren 110 für Stunde, Minute und Sekunde weitergeleitet. Ein ermittelter Speichervektor von 0, +1, -10 bedeutet beispielsweise, daß der Zeiger für die Stundenanzeige nicht bewegt wird, der Minuten­ zeiger um einen Taktschritt seines Schrittmotors in die eine Richtung bewegt wird und der Schrittmotor für den Sekundenzei­ ger den Sekundenzeiger 10 Schrittmotorschritte in die andere Richtung bewegt.

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm eines ersten Ausführungsbei­ spiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Flußdiagramm beschreibt das Verfahren bei einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung, die über je eine mittels je eines Schrittmotors bewegbare Anzeigeeinrichtung für Sekun­ den, Minuten und Stunden mit je einer Anzeigeskala verfügt. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird vorausgesetzt, daß im Abstand von jeweils einer Sekunde ein Zeitinterrupt 201 durch ein Zeittaktsignal erfolgt. Im nächsten Verfahrens­ schritt 202 holt daraufhin die Steuereinrichtung - typischer­ weise ein mit einem entsprechendem Steuerprogramm versehener Mikroprozessor - die aktuellen Daten des Speichervektors (V) für die Sekunden (sec) aus einer Speicherstelle der Speicher­ einrichtung, deren Adresse (Adr.) durch die aktuellen Werte des Vektorzeigers (VZ) angegeben wird.

Stellt sich nun bei einer Abfrage 203 heraus, daß der Sekun­ den-Wert des Vektorzeigers auf die letzte Speichervektorad­ resse zeigt - das heißt beispielsweise, daß bei einer von 0 bis 59 laufenden Sekundenanzeige der Sekunden-Vektorzeiger auf 59 steht -, so kann der Sekunden-Vektorzeiger nicht auf die nächste Speichervektorposition - d. h. in diesem Fall auf die nicht vorhandene 60 - hochgesetzt werden (Verfahrensschritt 204), sondern muß, da eine volle Minute vollendet wird, auf den Anfangswert - d. h. auf Null - gesetzt werden (Verfahrens­ schritt 205).

Falls der Vektorzeiger noch auf die nächste Speichervektorpo­ sition hochgesetzt werden kann (Verfahrenschritt 204), z. B. von 48 auf 49, so werden Richtungssignale, deren Anzahl sich aus den Werten des Speichervektors ergibt, ausgegeben (Ver­ fahrensschritt 214), um für die notwendige Anzahl an Schrit­ takten des Sekundenzeigers zu sorgen (Verfahrensschritt 215). Der Minutenzeiger und der Stundenzeiger werden nicht bewegt, da sich die anzuzeigenden Werte für die Minute und die Stunde nicht geändert haben.

Steht der Sekunden-Vektorzeiger aber auf der letzten Speicher­ vektoradresse, d. h. in diesem Beispielfall wird eine volle Minute vollendet, so werden die angegebenen Verfahrensschritte in gleicher Art und Weise für den Minuten-Wert des Vektorzei­ gers bzw. den Minuten-Zeiger wiederholt (Verfahrensschritte 206, 207, 208, 209). Der Sekunden-Wert des Vektorzeigers wird auf seinen Anfangswert - im Beispielfall Null - gesetzt, und es werden anschließend entsprechende Richtungssignale ausgege­ ben (Verfahrensschritt 214).

Steht der Minuten-Vektorzeiger auf der letzten Speichervekto­ radresse für die Minuten (Verfahrensschritt 207) - d. h. für das angegebene Beispiel wird eine volle Stunde mit 60 Minuten vollendet -, so müssen auch für den Stundenzeiger die oben angegebenen Verfahrensschritte wiederholt werden (Verfahrens­ schritte 210, 211, 212, 213), und der Minutenwert des Vektor­ zeigers wird auf seinen Anfangswert - d. h. im Beispielfall auf Null - gesetzt (Verfahrensschritt 208) und es werden entspre­ chende Richtungssignale ausgegeben (Verfahrensschritt 214).

In jedem Fall werden entsprechende Richtungssignale, deren Anzahl sich aus den Werten des Speichervektors ergibt, von der Steuereinrichtung ausgegeben (Verfahrensschritt 214), und daraufhin wird eine entsprechende Anzahl von Schrittakten an die Schrittmotoren für den Sekunden-, ggf. Minuten- und ggf. Stunden-Zeiger ausgegeben (Verfahrensschritt 215), womit die­ ser Verfahrensablauf endet (Verfahrensschritt 216). Beim näch­ sten Zeitinterrupt (Verfahrensschritt 201) beginnt der ge­ schilderte Ablauf von neuem.

Die Fig. 3 zeigt schematisch das Verfahren beim Anlegen der Spannungsversorgung (Power on) bzw. beim Anlegen eines Rück­ setzsignals (Reset) an eine erfindungsgemäße Anzeigevorrich­ tung. Auf das Anlegen eines Rücksetzsignals bzw. auf das Anle­ gen der Spannungsversorgung hin (Verfahrensschritt 401) fahren die verwendeten Anzeigevorrichtungen jeweils ihren festgeleg­ ten Referenzpunkt an (Verfahrensschritt 402). Im Falle beweg­ ter Zeiger können dies Zeigerstellungen sein, die durch Endta­ ster, Lichtschranken oder ähnliches festgelegt und kontrol­ lierbar sind. Die Werte des Vektorzeigers werden auf definier­ te Anfangswerte gesetzt (Sehritt 403), die den oben angegebe­ nen Referenzpunkten der Anzeigeeinrichtungen entsprechen. Damit ist die Initialisierung der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung beendet (Schritt 404).

Fig. 4 zeigt ein stark schematisiertes Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Zeitmeßeinrichtung 1a, die Steuereinrichtung 1b und die Speichereinrichtung 1c in einem Mikroprozessor 1d ausgebildet und zusammengefaßt. Der Mikroprozessor 1d wird von einer Stromversorgung 2a mit der notwendigen Betriebsspannung ver­ sorgt. Die Zeittaktsignale aus einem Quartzoszillator 3a wer­ den vom Mikroprozessor 1d gezählt und zur Bestimmung der aktu­ ellen Uhr- oder Meßzeit verwendet. Der Mikroprozessor 1d ist über Leitungen 13a unter anderem mit den Anschlüssen 10a für eine serielle Schnittstelle verbunden. Über diese serielle Schnittstelle können das Steuerprogramm und der oder die In­ formationssätze in den Mikroprozessor geladen und ggf. ver­ ändert werden. Daneben verfügt der Mikroprozessor über An­ schlüsse 11a für Endtaster, um beim Anlegen der Span­ nungsversorgung den Mikroprozessor das Erreichen der Referenz­ punkte durch die Anzeigeeinrichtungen für Stunde, Minute und Sekunde zu kontrollieren. Wird Betriebsspannung an den Mikro­ prozessor 1d gelegt, so laufen die Anzeigeeinrichtungen ihre Referenzpunkte an, und der Mikroprozessor 1d beginnt die Zeit­ taktsignale des Quartzoszillators 3a zu zählen. Als Referenz­ punkt bzw. Anfangswert wird somit zweckmäßigerweise die Stel­ lung Null für alle drei Anzeigevorrichtungen sowie der ent­ sprechende Anfangswert 0, 0, 0 für den Vektorzeiger gewählt.

Der Mikroprozessor 1d führt das erfindungsgemäße Verfahren durch. Die in dem Verfahren ermittelten Schrittakte für den Sekunden-, Minuten- und Stunden-Zeiger werden über Leitungen 13a jeweils an einen Umsetzer/Treiber 4a, 5a, 6a für die drei Anzeigeeinrichtungen weitergeleitet und von da aus auf die entsprechenden Motoranschlüsse 7a, 8a, 9a für die Schrittmoto­ ren der Stunden-, Minuten- bzw. Sekunden-Anzeigeeinrichtungen weitergeleitet.

Selbstverständlich wäre es möglich, anstelle des Quartzoszil­ lators 3a auch ein externes Uhrenmodul, beispielsweise ein DCF-77-Funkuhrenmodul zu verwenden, dessen Uhrzeit-Ausgangs­ werte in digitaler Form an den Mikroprozessor 1d geliefert werden.

Die Fig. 5 stellt ein Schaltungsdiagramm für ein zweites Aus­ führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung detailliert dar. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind hier lediglich zwei Zeiger (für Stunde und Minute) vor­ handen. Gleiche Bauelemente sind in den Fig. 4 und 5 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Schaltung der Fig. 5 stellt eine analoge, programmierbare Uhrensteuerung für zwei Zeiger (Stunde, Minute) dar. Jeder Zeiger (Anzeigeeinrichtung) wird über einen unipolaren Schrittmotor (Antriebseinrichtung) angetrieben.

Der Minutenzeiger bewegt sich, 60 Minuten entsprechend, auf 60 verschiedenen Positionen seiner Anzeigeskala. Der Stunden­ zeiger besitzt 48 Positionen auf seiner Anzeigeskala, so daß für jede Viertelstunde eine Position zur Verfügung steht. Alle Zeigerpositionen werden erst bei der Programmierung fest­ gelegt.

IC1 ist ein Single-Chip-Mikroprozessor 1d der Familie MC68HC711. Neben den normalen Funktionen eines Single-Chip- Mikroprozessors enthält er noch einen einmal programmierbaren 4k-EPROM-Speicher, der zur Aufnahme des Programms und der Daten dient. Die Schrittmotore (Antriebseinrichtungen) werden durch Umsetzer/Treiber des Typs UCN5804 angesteuert.

Über die serielle Schnittstelle (K5) werden zusätzlich zum Steuerprogramm für jeden Motor ein Vektorspeicher überspielt, indem für jede Position die Richtung und Schrittanzahl zur nächsten Position gespeichert ist.

Im Gegensatz zu einer normalen analogen Uhrensteuerung ist die Uhrzeit mit Stunde, Minute und Sekunde intern in Vektorzeigern gespeichert. Diese virtuellen Zeiger haben gleichzeitig die Aufgabe, die zugehörige Speicherstelle des Speichervektors an­ zugeben. Dies wird durch Softwarezähler erreicht, die mit einem konstanten Offset zählen.

Wird die Schaltung an Spannung gelegt, müssen zuerst die rea­ len und virtuellen Zeiger in Übereinstimmung gebracht werden. Hierzu werden die Zeiger in eine Referenzposition gefahren, die über K2 durch Endschalter überwacht wird. Gleichzeitig werden die Vektorzeiger an die Anfangsposition der Speicher­ vektoren gesetzt.

Im normalen Uhrenbetieb erfolgt jede Sekunde ein Zeittakt- Interrupt über einen freilaufenden internen Zähler des 68HC711. Die Software ermittelt, ob Stunden- und/oder Minuten­ zeiger verstellt werden müssen. Zur Verstellung werden aus der Speicherstelle, auf die der Vektorzeiger zeigt, die Richtungs- und Schrittdaten ausgelesen. Der Vektorzeiger wird erhöht, bzw. wenn er auf der letzten Position des Vektors stand, auf den Anfangswert gesetzt. In weiteren Programmteilen werden die Daten aufbereitet und die Steuersignale an die Umsetzer/Trei­ ber ausgegeben. Die Schrittmotoren laufen im Vollschrittbe­ trieb, damit zur Energieeinsparung der Stromfluß in den Motor­ wicklungen nach Erreichen der Zeigerposition über den OE-Ein­ gang der Umsetzer unterbrochen werden kann.

Das Stellen der aktuellen Uhrzeit erfolgt interruptgesteuert über Taster an K4 durch Drücken von XIRQ und einem weiteren Taster. Die Stunden- und Minutenverstellung läuft analog der Verstellung im normalen Betrieb. Bei der Sekundenverstellung wird der Vektorzeiger auf den Anfangswert gesetzt.

Die Spannungsversorgung der Schaltung wird mittels Spannungs­ regler U1 auf 5 V stabilisiert, während die Eingangsspannung an K1, abhängig von den verwendeten Motoren, zwischen 6-12 V vari­ ieren kann.

Claims (23)

1. Verfahren zum analogen Anzeigen einer Uhr- oder Meßzeit, bei dem periodisch fortlaufend

• - die Uhr- oder Meßzeit mittels einer elektronischen Zeitmeßeinrichtung (1a) bestimmt wird,
• - die bestimmte Uhr- oder Meßzeit einer elektronischen Steuereinrichtung (1b) übermittelt wird
• - und eine oder mehrere mittels einer oder mehrerer Antriebseinrichtungen bewegbare, von der elektro­ nischen Steuereinrichtung (1b) gesteuerte Anzeigeein­ richtungen die Uhr- oder Meßzeit anhand einer oder mehrerer Anzeigeskalen anzeigen, wobei
• - die Uhr- oder Meßzeit auf einer mindestens teilweise nichtlinearen Skala angezeigt wird,
• - zu jedem möglichen Wert der Uhr- oder Meßzeit in einer zugehörigen elektronischen Speichereinrichtung (1c) unmittelbar oder mittelbar die Information dar­ über gespeichert ist, ob und in welcher Richtung und um welchen Betrag die Anzeigeeinrich­ tung(en) zur Anzeige der Uhr- oder Meßzeit zu bewegen sind,
• - die elektronische Steuereinrichtung (1b) peri­ odisch fortlaufend aus der jeweils übermittelten Uhr- oder Meßzeit mittels der in der elektronischen Spei­ chereinrichtung (1c) gespeicherten In­ formation bestimmt, ob und in welcher Richtung und um welchen Betrag die Anzeigeeinrichtung(en) zur Anzeige der übermittelten Uhr- oder Meßzeit zu bewegen sind,
• - und die eine oder mehreren Anzeigeeinrichtungen anschließend um den bestimmten Betrag in die bestimmte Richtung bewegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektronischen Speichereinrichtung (1c) zu jedem möglichen Wert der Uhr- oder Meßzeit unmittelbar die vollständige Information darüber nichtflüchtig gespeichert ist, ob und in welcher Richtung und um welchen Betrag die Anzeigeein­ richtungen bewegt werden sollen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektronischen Speichereinrichtung (1c) mittels be­ kannter Verfahren zur Datenreduktion lediglich für eine Teilmenge der möglichen Uhr- oder Meßzeiten die Informa­ tion darüber, ob und in welcher Richtung und um welchen Betrag die Anzeigeeinrichtungen bewegt werden sol­ len, unmittelbar gespeichert ist und die elektronische Steuereinrichtung (1b) anhand der in der elektronischen Speichereinrichtung (1c) gespeicherten Informationen die vollständige Information darüber ermittelt, ob und in welcher Richtung und um welchen Betrag zu einer gegebenen Uhr- oder Meßzeit die Anzeigeeinrichtungen bewegt werden sollen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Information darüber, ob und in welcher Richtung und um welchen Betrag die Anzeigeeinrichtungen zu einer gegebenen Uhr- oder Meßzeit bewegt werden sollen, zumindest teilweise in Form einer oder mehrerer mathema­ tischer Funktionen in der elektronischen Speichereinrich­ tung (1c) gespeichert ist und die elektronische Steuer­ einrichtung (1b) zu einer gegebenen Uhr- oder Meßzeit anhand der in der elektronischen Speichereinrichtung (1c) gespeicherten mathematischen Funktionen ermittelt, ob und in welcher Richtung und um welchen Betrag die Anzeigeein­ richtungen bewegt werden sollen.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Zeitmeßeinrichtung (1a) Zeittaktsignale zählt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeittaktsignale von einem mechanischen Oszillator oder von einem elektrischen Schwingkreis oder von einem Quarzoszillator oder von einer Atomuhr oder von einem Zeitzeichensender stammen.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Zeitmeßeinrichtung (1a) die Uhr- oder Meßzeit in digita­ ler Form an die elektronische Steuereinrichtung (1b) übermittelt.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Anlegen eines Rücksetzsignals bzw. auf das Anlegen der Spannungs­ versorgung an die elektronische Zeitmeßeinrichtung (1a) und/oder an die elektronische Steuereinrichtung hin die elektronische Zeitmeßeinrichtung (1a) auf eine defi­ nierte Referenz-Uhr- oder -Meßzeit eingestellt wird und die Anzeigeeinrichtungen auf den Anzeigewert einge­ stellt werden, der dieser Referenz-Uhr- oder -Meßzeit entspricht.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Anlegen von Steilsignalen an die elektronische Zeitmeßeinrichtung (1a) und/oder an die elektronische Steuereinrichtung (1b) die elektronische Zeitmeßeinrichtung (1a) auf eine ge­ wünschte Uhr- oder Meßzeit eingestellt werden kann.

10. Vorrichtung zum analogen Anzeigen einer Uhr- oder Meß­ zeit, mit

• - einer elektronischen Zeitmeßeinrichtung (1a) zum Be­ stimmen der Uhr- oder Meßzeit,
• - einer mit der elektronischen Zeitmeßeinrichtung (1a) verbundenen elektronischen Steuereinrichtung (1b)
• - und einer oder mehreren mittels einer oder mehrerer Antriebseinrichtungen bewegbaren, von der elek­ tronischen Steuereinrichtung (1b) gesteuerten Anzeige­ einrichtungen zur Anzeige der Uhr- oder Meßzeit anhand einer oder mehrerer Anzeigeskalen, wobei
• - die Skala mindestens teilweise nichtlinear ist und
• - eine mit der elektronischen Steuereinrichtung (1b) verbundene elektronische Speichereinrichtung (1c), in der zu jedem möglichen Wert der Uhr- oder Meßzeit unmittelbar oder mittelbar die Information darüber speicherbar ist, ob und in welcher Rich­ tung und um welchen Betrag die Anzeigeeinrichtung(en) zur Anzeige der Uhr- oder Meßzeit zu bewegen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie Anzeigevorrichtungen und Anzeigeskalen für Stunden und/oder Minuten und/oder Sekunden umfaßt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtungen einen oder mehrere Zeiger umfassen, wobei die Zeiger und/oder die Anzeigeskalen relativ zueinander bewegbar sind.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeskalen zumindest teilweise eine ungleichförmige Einteilung tra­ gen.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeskalen zumindest teilweise linear oder auf sonstige Weise nicht geschlossen sind.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtungen zumindest teilweise mittels eines oder mehrerer Schrittmotoren bewegbar sind.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuer­ einrichtung (1b) als Mikroprozessor (1d) ausgebildet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (1d) die elektronische Zeitmeßeinrich­ tung (1a) enthält.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mikroprozessor (1d) die elektronische Speichereinrichtung (1c) enthält.

19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Spei­ chereinrichtung (1c) ein RAM- oder ROM- oder PROM- und EPROM- oder EEPROM- oder Flash-Speicher ist.

20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die in der elektronischen Speichereinrichtung (1c) gespeicherte Information dar­ über, ob und in welcher Richtung und um welchen Betrag zu einer gegebenen Uhr- oder Meßzeit die Anzeigeeinrichtun­ gen bewegt werden sollen, über einen Programmier­ eingang (10a) Fan der elektronischen Steuereinrichtung (1b) und/oder an der elektronischen Speichereinrichtung (1c) programmierbar und/oder sonstwie austauschbar oder ver­ änderbar ist.

21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektronischen Speichereinrichtung (1c) ein oder mehrere Sätze an Infor­ mationen darüber, ob und in welcher Richtung und um wel­ chen Betrag zu einer gegebenen Uhr- oder Meßzeit die Anzeigeeinrichtungen, bewegt werden sollen, speicher­ bar sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der in der elektronischen Speichereinrich­ tung (1c) gespeicherte Informationssatz in Anpassung an die verwendeten, bevorzugt austauschbaren Anzeigeskalen geeignet austauschbar bzw. bei Vorhandensein ver­ schiedener Informationssätze in der elektronischen Spei­ chereinrichtung (1c) geeignet wählbar ist.

23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Zeit­ meßeinrichtung (1a) und/oder die elektronische Steuer­ einrichtung (1b) über einen Rücksetzeingang zum Anlegen eines Rücksetzsignals gemäß Anspruch 8 und/oder einen Stelleingang (12) zum Anlegen eines Stellsignals gemäß Anspruch 9 verfügt.