DE2019471B2 - Elektronischer Zeitmesser als Verwendung als Armbanduhr - Google Patents
Elektronischer Zeitmesser als Verwendung als ArmbanduhrInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektronischen Zeitmesser gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der US-PS 31 94 003 ist eine elektronische Uhr bekannt, welche die Größe einer Armbanduhr haben
kann und bei welcher eine elektronische Zeitmessung und ein Anzeigesystem zur Anwendung gelangt,
welches eine Hauptfrequenzquelle zur Erzeugung von periodischen Zeitgebersignalen, Frequenzteilerstufen
sowie eine digitale Anzeigeeinrichtung und eine Zeiteinstelleinrichtung enthält, wobei all diese Abschnit- ι ο
te in integrierter Schaltungstechnik ausgeführt sind und in einem einheitlichen Gehäuse eingebaut werden.
Diese bekannte elektronische Uhr enthält im einzelnen eine Oszillatoreinheit, eine Zählereinheit, eine Schaltereinheit
und eine Anzeigeeinheit. Gemäß einer Ausführungsform sind diewe genannten Einheiten in Form von
dünnen Schichten bzw. Sektoren ausgeführt, die aus Halbleitermaterial bestehen. Die Frequenzteilerstufen
dienen zur Erzeugung von Sekundenimpulsen, Minutenimpulsen und Stundenimpulsen.
Darüber hinaus gelangen bei dieser bekannten elektronischen Uhr 60 Anzeigeglieder zur Anwendung,
die in einer Anzeigeeinheit gruppiert sind, wobei jedes dieser Glieder erregt wird. Die Anzeigeglieder können
dabei auf einem oder auf mehreren konzentrischen Kreisen verteilt angeordnet sein, so daß also das
herkömmliche Bild der Anzeigefläche einer Uhr erzielt wird und zwar mit einer 60 Minutenanzeige. Gemäß
einer anderen Ausführungsform dieser bekannten elektronischen Uhr können auch beispielsweise 12 An-Zeigevorrichtungen
verwendet werden oder es kann auch eine digitale Anzeige zur Anwendung gelangen.
Bei der bekannten Uhr werden die zunächst in binärer Form vorliegenden Zeitinformationen so umgeformt,
daß damit die herkömmliche 60 Minutenanzeige ange- r> steuert werden kann.
Aus der Zeitschrift «Electronics«, Sept. 1968, Seiten 74—81 ist eine numerische Anzeigeeinheit bekannt,
die aus lichtemittierenden Dioden besteht. Eine derartige Anzeigeeinheit setzt jedoch eine Spannungsquelle
voraus, die etwa 200 mA liefern können muß. Zur Darstellung eines Dezimalpunktes wird beispielsweise
auch ein Strom von 10 mA bei 1,6 V benötigt.
Beim Versuch, die elektromechanischen Zeitanzeigen überflüssig zu machen, richteten sich die Bemühungen
natürlich auf die Verwendung von eine beleuchtete Anzeige liefernden elektrooptischen Vorrichtungen. Bei
diesen Vorrichtungen traten im wesentlichen die entgegengesetzten Schwierigkeiten wie bei den früheren
Zeitanzeigen auf, nämlich insofern, als die 5ü elektrooptischen Vorrichtungen eine Zeitanzeige liefern,
die unter günstigen Lichtverhältnissen wesentlich besser ablesbar ist als bei normalem Tageslicht. Die
Gewährleistung einer ausreichend hellen Anzeige zur Ermöglichung einer zufriedenstellenden Sichtbarkeit
bei Tageslicht ohne übermäßigen Stromverbrauch stellte bisher ein äußerst ernstes Hindernis für die
Schaffung einer elektrooptischen Uhren-Zeitanzeige dar.
Übermäßiger Stromverbrauch erwies sich auch auf anderen Gebieten der Entwicklung von elektronischen
Uhren als Schwierigkeit. Infolge der unvermeidbaren Raumeinschränkungen wurden hauptsächlich integrierte
Transistorschaltungen als einzige praktizierbare Möglichkeit zur Schaffung von elektronischen Zeitmessern
für Armbanduhren angesehen. Dennoch haben sich Versuche, eine nur mit Halbleitern realisierte Zeitmeßeinrichtung
hoher Genauigkeit, geringer Größe und niedrigen Stromverbrauch zu schaffen, die dennoch mit
elektrooptischen Zeitanzeigen in Einklang bringbar ist, als ernstes Hindernis für die Entwicklung einer voll
transistorisierten Armbanduhr erwiesen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin einen elektronischen Zeitmesser der im Oberbegriff
des Anspruches 1 definierten Art derart zu verbessern, daß er möglichst wenig Strom für den
Anzeigevorgang benötigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Kodiereinrichtung vorgesehen ist, die einen
Vielelementen-Code mit einem Einheitscodewort für
jeden kürzeren Zeitintervall in einer längeren Zeitperiode erzeugt, daß die digitale Anzeigeeinrichtung aus
mehreren aus lichtemittierenden Dioden aufgebauten elektro-optischen Anzeigeeinheiten besteht, die auf die
Codeworte ansprechen und eine numerische Sichtanzeige für jeden Zeitintervall in der Zeitperiode vorsehen,
daß die lichtemittierenden Dioden in solcher Konfiguration angeordnet sind, daß eine Betätigung ausgewählter
dieser Dioden in Abhängigkeit von den Codeworten die bestimmten Sichtdarstellung hervorbringen, und daß
von Hand betätigbarer Abfrageschalter mit der Kodiereinrichtung derart gekoppelt ist, daß die digitale
Anzeigeeinrichtung nur bei Betätigung des Abfrageschalters durch die Kodiereinrichtung erregt wird.
Erfindungsgemäß werden also die aus mehreren lichtemittierenden Dioden aufgebauten elektro-optischen
Anzeigeeinheiten durch eine elektronische Kodiereinrichtung selektiv aktiviert, was zu dem
besonderen Vorteil führt, daß der Stromverbrauch dem jeweiligen Codewort entspricht, also nicht alle vorhandenen
Anzeigeelemente der Anzeigeeinheiten zum Leuchten gebracht werden müssen, um eine Zeitanzeige
vorzusehen.
Darüber hinaus werden mit Hilfe des von Hand betätigbaren Abfrageschalters die elektro-optischen
Anzeigeeinheiten nur dann erregt, wenn eine Zeitanzeige gewünscht wird, so daß dadurch zusätzlich der
Stromverbrauch wesentlich herabgesetzt wird.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird zur weiteren Stromeinsparung die Anzeige periodisch
unterbrochen, jedoch so schnell, daß die Beharrungszeit des menschlichen Auges überschritten und hierdurch
dem Auge der Eindruck einer ununterbrochenen Darstellung geboten wird.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Ansprüchen 2 bis 20.
Im folgenden ist die Erfindung in bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines eine Digital-Zeitanzeige aufweisenden elektronischen Zeitmessers
mit den Merkmalen der Erfindung,
Fig.2 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Ansicht eines Teils der Anzeigefläche zur Veranschaulichung
der bevorzugten, aus dreizehn Elementen bestehenden Digital-Anzeigeeinrichtung,
Fig.3a bis 3f in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnitte längs der Linie 3-3 in F i g. 2 zur
Veranschaulichung des Aufbaus der integrierten lichtausstrahlenden Dioden-Punktmatrix gemäß F i g. 2,
Fig.4 ein Blockschaltbild zur Darstellung der Konstruktion und der Arbeitsweise der Zeitsignal-Generatoreinheit,
der Zeitanzeige-Abfrage- und -Abtasteinheit, der Zeitanzeige-Antriebseinheit und der Zeit-Stelleinrichtung,
Fig.5 eine schematische Darstellung einer kombinierten
Stellsteuer- und Anzeigeabfrage-Einrichtung und
Fig.6 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Ansicht eines Digital-Zeitanzeigers in Form einer aus
sieben Balkensegmenten bestehenden Anordnung.
In Fig. 1 ist eine allgemein mit 10 bezeichnete Armbanduhr mit einem Armband 12 und einer
allgemein bei 14 angedeuteten Zeitanzeige-Fläche dargestellt. Die Armbanduhr 10 weist ein Gehäuse 16
auf, welches die Zeitanzeige-Einheit, ein elektronisches System mit einer Zeitsignal-Generatorschaltung zur
Umwandlung des Zeitsignals in für die optische Darstellung geeignete numerische Form, eine Stelleinrichtung
und eine noch näher zu erläuternde Zeitanzeige-Abfrage- und -Abtasteinrichtung aufnimmt. Ein in
einem Schlitz 20 in der Seite des Gehäuses 16 gelagerter Betätigungsschieber 18 dient zur Betätigung der
Stelleinrichtung sowie der Zeitanzeige-Abfrage- und-Abtasteinrichtung auf ebenfalls noch zu beschreibende
Weise.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind vier Digital-Anzeiger 22, 24, 26 und 28 zur Wiedergabe der
Zeitanzeige in Digitalform vorgesehen. Die Fläche 14 ist vom Gehäuse 16 aus unter einem Winkel geneigt, so daß
sie für den Träger der Uhr bequem sichtbar ist, wenn dieser seinen Arm auf natürliche Weise in sein
Gesichtsfeld hebt.
Die Digital-Anzeiger 22 bis 28 bestehen jeweils aus einer Anzahl von zur Lieferung einer gut sichtbaren
Zeitanzeige selektiv betätigbaren Anzeigeelementen in Form von lichtausstrahlenden Halbleiter-Dioden. In
bevorzugter Ausführungsform bestehen diese Anzeiger jeweils aus einer Anordnung von dreizehn entsprechend
angeordneten Dioden. Wie dargestellt, sind die vier Digital-Anzeiger auf der Fläche 14 verteilt, so daß sie
eine vierstellige Anzeige der Stunden und Minuten liefern, doch kann ersichtlicherweise auch eine aus sechs
Anzeigern bestehende Zeitanzeige zur zusätzlichen Darstellung z. B. der beiden Sekundenziffern vorgesehen
sein.
Anordnung und Aufbau der lichtaustrahlenden Diodenanordnungen sind im folgenden anhand der
F i g. 3a bis 3f näher erläutert, wobei gemäß F i g. 2 jede dieser Anordnungen aus drei Dioden-Reihen 30,32 und
34 besteht, von denen die linke und die rechte Reihe 30 bzw. 34 je fünf Dioden und die mittlere Reihe 32 drei
Dioden enthält.
Jede Diode ist mit einem getrennten Stromkreis zur elektrischen Betätigung versehen. Die dreizehn einzelnen
Leitungen 36 sind jeweils an eines der Diodenelemente angeschlossen, beispielsweise an der von der in
Fig. 2 sichtbaren Seite abgewandten Seite. Eine Sammel-Rückleitung 38 ist mit allen Dioden verbunden
und läuft bei der dargestellten Ausführungsform in einer einzigen Rückleitung 40 aus. Durch selektive Betätigung
verschiedener Diodenkombinationen über die Leitungen
36 und 40 können ohne weiteres alle Ziffern zwischen Null und Neun wiedergegeben werden. Zur
Wiedergabe der Ziffer Null müßten beispielsweise alle Dioden beleuchtet werden, mit Ausnahme der in der
Mitte befindlichen, d.h. des Mittelelernentes der Reihe 32. Ebenso könnten zur Wiedergabe der Ziffer Eins alle
Elemente entweder in Reihe 30 oder in Reihe 34 beleuchtet werden. Andere Ziffern können auf ähnliche
Weise wiedergegeben werden.
In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß lichiausscndcndc Halblcitcr-Diodcn und selbst die aus
dreizehn Elementen bestehenden Digital-Anzeiger vorstehend beschriebener Art für alphanumerische
Anzeigezwecke bekannt sind, so daß sie als solche keinen Teil der Erfindung darstellen. Die Verwendung
einer integrierten Halbleitermatrix aus lichtaussendenden Dioden mit. nachstehend noch zu erläuternden
bestimmten, sorgfältig ausgewählten Eigenschaften in Verbindung mit dem offenbarten elektronischen System
hat sich jedoch als ziemlich bedeutsam für die
ίο zufriedenstellende Verwirklichung der Erfindung erwiesen.
Wie erwähnt, weist der Digital-Anzeiger 22 dreizehn an entsprechende logische und Speicherschaltungen
angekoppelte Elemente zur Widergabe von Minutenwerten in Zahleneinheiten von 0 bis 9 auf. Der
benachbarte Anzeiger 24 ist zur Wiedergabe von Minuten-Zehnereinheiten von 0 bis 5 ausgelegt. Durch
selektive Betätigung der Anzeiger 22 und 24 kann also die volle Minutenskala von 0 bis 59 wiedergegeben
werden.
Entsprechend ist auch der Digital-Anzeiger 26 zur Wiedergabe von Stunden in ausgewählten Einheiten
von 0 bis 9 ausgelegt, während der Anzeiger 28 ausgewählte Stunden-Zehnereinheiten von 0 bis 2
wiederzugeben vermag, so daß die Stundenziffern von 1 bis 24 angezeigt werden können.
Es ist jedoch zu beachten, daß es vorteilhaft sein kann, nur eine 12stündige Stundenanzeige zu liefern. In
diesem Fall braucht der Anzeiger 28 nicht aus einer
jo vollständigen Anordnung von dreizehn Elementen zu
bestehen, sondern kann vielmehr aus einer Reihe bzw. Spalte von fünf Dioden-Elementen bestehen, beispielsweise
wie die Reihen 30 und 34 (Fig. 2). In diesem Fall werden zur Wiedergabe der Stunden 10,11 und 12 alle
diese Elemente beleuchtet während sie zu den übrigen Stunden dagegen unbeleuchtet bleiben. Für die Stunden
1 bis 9 ist daher nur eine dreistellige Anzeige erforderlich.
Die F i g. 3a bis 3f zeigen den Aufbau eines der aus dreizehn Elementen bestehenden Anzeiger, wie des
Anzeigers 22. Wie erwähnt, besteht jeder dieser Anzeiger aus einer integrierten Anordnung von
dreizehn lichtaussendenden Halbleiter-Dioden. Gemäß F i g. 3a sind die einzelnen, mit 42a, 42/>
und 42c bezeichneten Diodenelemente in einer Matrix 44 aus durchsichtigem Isoliermaterial wie Glas oder Kunststoff
mit entsprechenden dielektrischen Eigenschaften gehaltert. Jede der Dioden 42a bis 42c besteht aus einer
Grundschicht 46 aus Halbleitermaterial mit Intrinsic-Eigenschaften und zwei Schichten 48 und 50 aus
Halbleitermaterial, vom P- bzw. N-Typ, welche die eigentliche Diode bilden. Die elektrischen Anschlüsse
für die Leitungen 36 und 38 an jeder Diode sind bei 51 £ und 51 £>
an der Grundschicht 46 bzw. an der P-Schichl 50 vorgesehen. Die eigentlichen Leitungen sind in
F i g. 3a aus Gründen der besseren Übersichtlichkeil weggelassen, doch können die erforderlichen Verbindungen
auf beliebige Weise hergestellt werden Beispielsweise können dünne leitfähige Streifen auf die
M) P-Kanal-Schicht 50 aufgedampft sein, um die gewünsch·
te Sammel-Rückleitung 38 zu bilden. Auf ähnliche Weist sind z. B. Einzelleitungen 38 in entsprechendem Mustci
auf die Rückseite des Anzeigers aufgedampft, so daß sie auf der dielektrischen Matrix 44 liegen und jede Leitung
h5 nur eine der Grundschichten 46 konlaktiert.
Dem Fachmann auf diesem Gebiet sind verschiedene Verfahren zur Herstellung der vorstehend beschriebe
ncn integrierten Digital-Anzeiger bekannt. Das Herstcl
lungsverfahren selbst stellt keinen Teil der Erfindung
dar und ist daher zur Vermeidung überflüssiger Erläuterungen nur kurz beschrieben.
Gemäß F i g. 3b beginnt das Herstellungsverfahren mit einem Verbund-Diodenelement in Form einer
monolithischen Grundschicht 46a mit epitaxial abgelagerten N- und P-Kanal-Schichten 48a bzw. 50a. Das
Verbundgebilde stellt eine Einzel-Diode einer Größe dar, welche ungefähr der endgültig ausgebildeten
Anordnung von dreizehn Elementen entspricht.
Die Herausarbeitung der Diodlenelemente geschieht gemäß Fig.3c durch Umformung der epitaxial
abgelagerten N- und P-Kanalschichten in eine Anordnung
von dreizehn Erhebungen bzw. Stegen der erforderlichen Konfiguration, beispielsweise unter Verwendung
eines handelsüblichen Uitraschall-Schneidwerkzeugs. Gemäß Fig. 3c wird die Grundschicht 46a
teilweise abgetragen, so daß erhabene Abschnitte 46 ungefähr derselben Dicke wie die N- und P-Kanal-Schichten
48 bzw. 50 zurückbleiben.
Nach dem Schneiden wird auf die Anordnung eine dünne Siliciumdioxyd-Schicht 52 als Passivierungsschicht
aufgetragen und die durchsichtige tragende Matrix 44 gebildet (F i g. 3d), was auf verschiedenartige
Weise geschehen kann. Beispielsweise kann ein Glasrohling erhitzt und der teilweise behandelte
Digital-Anzeiger in die Glasmasse eingepreßt werden, so daß das Glas die vom Schneidien zurückgebliebenen
Zwischenräume zwischen den einzelnen Elementen vollständig ausfüllt. Wahlweise kann ein entsprechendes
durchsichtiges Polymermaterial mit dielektrischen Eigenschaften zur Einkapselung des vorbearbeiteten
Gebildes verwendet werden.
An diesem Verfahrenspunkt ist die teilbearbeitete Anordnung fertig für die Endbearbeitung und die
Anbringung der elektrischen Kontakte. Gemäß F i g. 3e wird eine Reihe kleiner Öffnungen 54 in der Oberfläche
der tragenden Matrix 44 unmittelbar über jedem der Diodenelemente ausgebildet. Hierauf wird der restliche
Teil der monolithischen Grundschicht 46a abgetragen, beispielsweise durch Läppen bis zur Unterseite der
Matrix 44. Hierdurch wird eine ebene Fläche gebildet, in welcher sich die Grundschicht-Abschnitte 46 nur in den
Bereichen der dreizehn Diodenelemente befinden. Sodann werden die elektrischen Anschlüsse auf vorher
erwähnte Weise angebracht. Gewünschtenfalls können hierauf die Öffnungen 54 ausgefüllt werden, um die
integrierte Digital-Anzeigenordnung gemäß Fig. 3a zu
bilden.
Ein weiterer Endbehandlungüschritt ist in Fig.3f
dargestellt. Hierbei wird die Malrix 44, anstatt sie mit Öffnungen 54 zu versehen, bis zur Freilegung der
Oberseiten der P-Kanal-Schichten 50 abgetragen und wird der dünne Leitungszug 38 wie vorher beschrieben
aufgetragen. Hierauf wird eine einstückige Linsenan-Ordnung 55 aus Epoxydharz oder dgl. beispielsweise
durch Angießen an der Oberseite der Matrix 44 ausgebildet. Die Linsenanordnung 55 weist dreizehn
erhabene Linsenelemente 56 auf, die axial mit den Diodcnelementen fluchten und das ausgestrahlte Licht w>
zur wirksameren Wiedergabe konzentrieren.
Die Unterseite der Anordnung kann auf vorher beschriebene Weise endbearbeitet werden. Wahlweise
kann sie mit einer in Fig.3f dargestellten phosphoreszierenden
Schicht 58 beschichtet werden, um auf spater b5 noch näher zu erläuternde Weise einen kürzeren
Betriebszyklus bei der Abtastung zu ermöglichen.
Herstellung der Dioden-Anzeigereihen beschrieben sind, können selbstverständlich auch andere Verfahren
angewandt werden. Darüber hinaus ist zu beachten, daß sich die vorstehende Beschreibung auf die Herstellung
eines einzigen Anzeigers bezieht. Ersichtlicherweise kann jedoch auch ein integriertes Gebilde der vier oder
sechs erforderlichen, die gesamte Zeitanzeige der Uhr darstellenden Anzeiger auf dieselbe Weise hergestellt
werden.
Wie erwähnt, sind lichtaussendende Dioden bekannt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die meisten dieser
Dioden zur Verwendung in einem Zeitanzeiger für eine elektronische Armbanduhr vollkommen ungeeignet
sind. Ebenso hat es sich gezeigt, daß die Art des verwendeten Halbleitermaterials, die Dotierung usw.
die hauptsächlichen Faktoren sind, welche die Brauchbarkeit bestimmen.
Genauer gesagt, macht ein zufriedenstellender Betrieb die Verwendung von Halbleitermaterialien und
-konstruktionen erforderlich, welche einen zufriedenstellenden Helligkeitspegel bei entsprechender Wellenlänge
und bei annehmbarem Stromverbrauch liefern. Genauer gesagt, hat es sich herausgestellt, daß das zu
verwendende Halbleitermaterial derart sein sollte, daß das Emissionsspektrum der Diode bei einer mittleren
Wellenlänge von etwa 4500 und 6500 Ä und vorzugsweise zwischen 5000 und 6300 A liegt. Derartige
Materialien würden eine Bandabstand-Energie (band gap energies) zwischen 1,9 und 2,75 und vorzugsweise
zwischen 2,0 und etwa 2,5 Eiektronenvolt aufweisen.
Zufriedenstellender Betrieb unter veränderlichen Lichtverhältnissen erfordert nicht nur die Beachtung
der primären ausgestrahlten Wellenlänge, sondern auch des relativen Helligkeitspegels bei einem vertretbaren
Wert des Erregerstroms. Ersichtlicherweise kann ein für zufriedenstellende Wahrnehmung unter verhältnismäßig
dunklen Lichtverhältnissen ausreichender Helligkeitswert unzureichend sein, um eine Ablesung der
Zeitanzeige bei vollem Tageslicht zuzulassen. Demzufolge hat es sich gezeigt, daß die Diodenelemente einen
Helligkeitspegel in der Größenordnung von mindestens etwa 30 Fuß Lambert (9,1 mLa) bei einem Stromfluß
von zwischen etwa 1 und 5 mA bei etwa 1,5 —2,5 V erzeugen sollten. Dioden, die eine geringere Helligkeit
liefern, können je nach der primären Strahlungs-Wellenlänge verwendet werden, solange eine zufriedenstellende
Sichtwahrnehmung gewährleistet ist.
Zur Erfüllung der vorgenannten Erfordernisse haben sich verschiedene Halbleitermaterialien als brauchbar
erwiesen, unter anderem Galliumphosphid, das eine grüne Strahlung im Bereich von 5500 A erzeugt.
Siliciumkarbid, das Strahlungen veränderlicher Wellenlänge im Bereich zwischen etwa 4100 und etwa 5600 A
erzeugt, kann ebenfalls verwendet werden. Weiterhin sind auch bestimmte Halbleitcrlcgierungen, speziell
Galliumphosphid-Aluminiumarsenid oder Galliumarsenid-Phosphid, brauchbar. Letztere können beispielsweise
zur Herstellung von lichtaussendenden Dioden mit einer Spitzenstrahlung bei etwa 6300 A mit gutem
Strahlungs-Wirkungsgrad verwendet werden. Der erforderliche P-N-Übergang kann durch Ablagerung der
Halbleiterlegierung auf einer zweckmäßigen Grundschicht, wie Galliumarsenid, gebildet werden. Der
Übergang wird durch Diffusion eines entsprechenden Akzeptormaterials, wie Zink, gebildet. Der dreizehn
Elemente aufweisende Digital-Anzeiger der vorstehend beschriebenen Art kann auf die in Verbindung mit den
F i g. 3a bis 3f beschriebene Weise gebildet werden.
In den Fig.4 und 5 ist eine die vorstehend beschriebenen, aus dreizehn Elementen bestehenden
integrierten Digital-Anzeiger verwendende elektronische Zeitmeßvorrichtung dargestellt.
Gemäß Fig.4 weist die Zeitmeßvorrichtung eine
Zeitsignal-Einheit 60 mit einem primären Signal-Generator 62 und einem Frequenzteiler 64 auf. Eine
allgemein bei 66 angedeutete Anzeige-Antriebseinheit weist sechs getrennte Umsetzer 68a bis 68/mit jeweils
einem Digitalzähler 70a bis 70/und einer Dekoder- bzw. Umsetzeinheit 72a bis 72/auf, welche auf die noch zu
beschreibende Weise arbeiten. Jeder Umsetzer 68a bis 68/ist jeweils an einen getrennten Digital-Zeitanzeiger
74a bis 74/ angeschlossen, der vorzugsweise von der vorher in Verbindung mit Fig. 2 und Fig. 3a bis 3f
beschriebenen Art ist.
Der Anzeige-Antriebseinheit 66 ist ein Abfrageschalter 76 für Zeiteinstellung und Anzeige sowie eine
Abtast-Steuereinheit 78 zugeordnet. Der nachfolgend noch näher beschriebene Schalter 76 weist drei Ebenen
mit je fünf Stellungen auf. Eine erste Ebene 80 stellt eine Verbindung zwischen dem Frequenzteiler 64 und den
Digitalzählern 70c und 70d zur Rückstellung der Zeitanzeige her. Eine zweite Ebene 82 bildet eine
Verbindung zwischen dem Frequenzteiler 64 und dem Digitalzähler 70a und dient als Eingang für ein
zeithaltendes Antriebssignal. Die Schalter-Ebene 84 bildet eine Verbindung zwischen dem Frequenzteiler 64
und der Abtast-Steuereinheit 78 zur periodischen
Unterbrechung der Darstellung während der Abfragung, wodurch sich beträchtliche Einsparungen im
Stromverbrauch erzielen lassen.
Die Zeitsignal-Einheit 60 dient zur Erzeugung des Anzeige-Antriebssignals, des Zeit-Stellsignals und des
Unterbrechungs-Steuersignals für die Abtast-Steuereinheit 78. Zur Ermöglichung einer sekundengenauen
Zeitanzeige wird ein Zeithaltesignal mit einer Frequenz von 1 Hz benötigt. Dieses Signal wird durch den
Frequenzteiler 64 über eine Leitung 86 geliefert. Für die Zeitanzeige-Einstellung hat es sich gezeigt, daß eine
schnellere Antriebsfrequenz, wie z. B. von 2 Hz, Verwendung finden kann. Diese wird durch den
Frequenzteiler 64 über eine Leitung 114 geliefert.
Wie erwähnt, wird die Zeitanzeige zur Stromeinsparung während des Ablesens mit hoher Folgefrequenz
abgetastet bzw. unterbrochen. Wenn jedoch die Unterbrechungen mit ausreichender Frequenz erfolgen
und der Arbeitszyklus bzw. die jeweilige »Einschcltzeit« lang genug ist, kann der Eindruck einer ununterbrochenen
Anzeige hervorgerufen werden. Zu diesem Zweck wird eine Unterbrechungsfrequenz von mindestens
30 Hz bevorzugt; in einer binären Zählerkette, wie dem Frequenzteiler 64, ist ein Signal von 32 Hz (26)
verfügbar, da an eine. Leitung 116 angelegt wird. Die an
den Leitungen 86,114 und 116 liegenden Signale werden
zur Durchführung der verschiedenen, noch zu beschreibenden Aufgaben über den Schalter 76 abgenommen.
Da mehrere Frequenzen benötigt werden, sollte ersichtlicherweise die dargestellte zweistufige Anordnung
mit dem primären Zeitsignal-Generator 62 und dem Frequenzteiler 64 verwendet werden. Darüber
hinaus zeigt es sich, daß die Frequenz des Generators 62 wesentlich über den zur Betätigung der Zeitanzeigen
erforderlichen Frequenzen liegen sollte. Gs hat sich nämlich gezeigt, daß die Herstellung eines niederfrequenten
Zeitsignal-Generators mit ausreichendem Genauigkeitsgrad, welcher die nötigen Erfordernisse
bezüglich Größe und Stromverbrauch erfüllt, ziemlich schwierig ist. Im Gegensalz dazu liefert ein hochfrequenter
stabiler Multivibrator, wie er beispielsweise in der eingangs genannten Offenlegungsschrift dargestellt
und beschrieben ist, ausgezeichnete Ergebnisse.
Der Frequenzteiler 64 kann von beliebigem Aufbau sein, verwendet jedoch vorzugsweise die Schaltungen gemäß der eingangs genannten Offenlegungsschrift. Der primäre Zeitsignal-Generator 62 kann z. B. ein stabiler Multivibrator mit einer Betriebsfrequenz von 524 288 (219) Hz sein, während der Frequenzteiler 64 aus neunzehn Stufen komplementärer integrierter MOS-Frequenzteiler besteht. Hierdurch wird an der Leitung 86 das erforderliche Signal mit einer Frequenz von I Hz geliefert.
Der Frequenzteiler 64 kann von beliebigem Aufbau sein, verwendet jedoch vorzugsweise die Schaltungen gemäß der eingangs genannten Offenlegungsschrift. Der primäre Zeitsignal-Generator 62 kann z. B. ein stabiler Multivibrator mit einer Betriebsfrequenz von 524 288 (219) Hz sein, während der Frequenzteiler 64 aus neunzehn Stufen komplementärer integrierter MOS-Frequenzteiler besteht. Hierdurch wird an der Leitung 86 das erforderliche Signal mit einer Frequenz von I Hz geliefert.
Bei Verbindung mit dem Frequenzteiler 64 über die Schalter-Stufe 82 sprechen die Anzeige-Treiberstufen
68a bis 68/° auf das Zeitgebersignal von 1 Hz an und liefern genaue Sekunden-, Minuten- und Stundenanzeigen
an den Digital-Anzeigern 74a bis 74f. Ein Vergleich zwischen den Fig. 1 und 4 zeigt, daß der Zeitmesser
gemäß Fig.4 Vorkehrungen zur Anzeige von Sekunden
aufweist, während dies beim Zeitmesser gemäß F i g. 1 nicht der Fall ist. Es ist jedoch zu beachten, daß
die durch die Anzeiger 74a und 74b gelieferte Sekunden-Zeitangabe bei der Armbanduhr gemäß
F i g. 1 hinzugefügt oder beim Zeitmesser gemäß F i g. 4 weggelassen werden kann, ohne wesentlich vom vorher
beschriebenen Konstruktionsprinzip abzuweichen.
Gemäß F i g. 4 wird das Antriebssignal von 1 Hz über die Stufe 82 des Schalters 76 und die Leitung 88 an den
Eingang der Zählerstufe 70a angelegt, die als Zehnerregister dient. Der Ausgang der Zählerstufe 70a wird an
den Eingang der Zählerstufe 706 angelegt, die als Sechser-Register wirkt. Infolgedessen arbeiten die
Zählerstufen 70a und 70b gemeinsam als 60-Register, so daß das an der Leitung 88 liegende Eingangssignal von
1 Hz dividiert bzw. geteilt wird, um auf der Leitung 90 von der Zählerstufe 70Z>
ein Ausgangssignal mit einer Frequenz von einem Impuls pro Minute zu liefern.
Dieses letztere Signal wird über eine dritte Zählerstufe 70c, die als 10-Teiler wirkt, und eine vierte, als
6-Teiler arbeitende Zählerstufe 7Odgeschaltet, wodurch
ein weiterer 60-Teiler gebildet wird, der auf einer Leitung 92 ein Ausgangssignal mit einer Frequenz von
einem Impuls pro Stunde liefert. Dieses Signal wird wiederum einer fünften Zählerstufe 7Oe, die als 10-Teiler
arbeitet, und einer als 2-TeiIer arbeitenden sechsten Zählerstufe 70/ zur Steuerung des Stundenabschnitts
der Zeitanzeige eingespeist.
Von den einzelnen Stufen der Digitalzähler 70a bis 70/' gehen entsprechende Ausgangsanschlüsse ab, um
eine besondere Binärkode-Ausgangsschaltung für jede Sekunde der 12- oder 24stiindigen Zeitanzeigeperiode
zu liefern. Beispielsweise kann der Ausgangskode in Form einer binär verschlüsselten Dezimalzahl in einem
8-4-2-1-Kode oder einem beliebigen anderen Kode vorliegen. Diese Signale werden ihrerseits durch die
entsprechende logische Schaltungen enthaltenden Dekoder 72a bis 72/ in einem mehrere Elemente
umfassenden Ausgangskode zur Betätigung der Digital-Zeitanzeiger 74a bis 74/° umgewandelt. Im Fall der in
Verbindung mit den F i g. 2 und 3a bis 3f beschriebenen, dreizehn Elemente umfassenden Zeitanzeiger liefern die
Dekoder 72a bis 72/° jeweils einen aus dreizehn Einheiten bestehenden Ausftangskode an die betreffenden
Zeitanzeiger. Die Einzelheiten der in den Zählerstufen 70a bis 70/ und in den Dekodern 72a bis 72/
vorgesehenen logischen Schaltungen stellen jedoch
keinen Teil der Erfindung dar und werden daher im Interesse der Verkürzung der Beschreibung nicht näher
erwähnt.
Fig.5 zeigt eine genauere Darstellung des Zeitslell-Anzeigeabfrage-Schalters
76 gemäß F i g. 4. Der Schalter 76 besteht aus einem langgestreckten, mehrteiligen
Schieberglied aus drei elektrisch leitfähigen Abschnitten 94, 96 und 98 mit isolierenden Abstandstücken 100 und
102, welche die leitfähigen Abschnitte 94 und 96 bzw. 96 und 98 voneinander isolieren.
Von den leitfähigen Abschnitten 94, % und 98 stehen Kontakt-Ansätze 104, 106 bzw. 108 ab, die mit
verschiedenen einer Vielzahl von allgemein bei 109 angedeuteten festen Kontaktgliedern in Berührung
bringbar sind. Vom Ende des leitfähigen Abschnitts 94 ragt ein nicht leitfähiger Betätigungsteil 18 aus dem
Gehäuse 16 heraus, wie dies in Fi g. I dargestellt ist. Mit dem leitfähigen Abschnitt 98 ist eine Druckfeder 110
unter elektrischer Isolierung verbunden, um den Schiebeschalter 76 normalerweise in der dargestellten
Stellung zu halten, welche der noch zu erläuternden normalen Betriebsstellung entspricht. Außerdem ermöglicht
die Druckfeder 110 ein Verschieben des Schalters 76 gegen ihre Druckkraft gemäß Fi g. 5 nach
rechts, wobei sie den Schalter wieder in die Normalstellung zurückbringt, sobald er wieder losgelassen wird.
Diese verschobene Stellung entspricht der Abfragestellung für die Zeitanzeige. Dagegen wirkt bei einer
Verschiebung des Schalters 76 nach links eine Rastbzw. Sperreinrichtung 112 mit dem Betätigungsteil bzw.
Schieber 18 zusammen, so daß eine derartige Bewegung im Vergleich zur Verschiebung des Schalters nach
rechts erschwert wird. Diese Stellungen dienen zur Zeiteinstellung oder zum vollständigen Abstellen der
Uhr.
Wie dargestellt, ist der elektrische Eingang für die Schalter-Ebene bzw. -Stufe 82 vom 1 Hz-Ausgang des
Frequenzteilers 64 durch die Leitung 86 über den leitfähigen Schalter-Abschnitt 96 geführt, wobei ein
Schiebekontaktmechanismus die elektrische Verbindung herstellt. Die Schalterstufen 80 und 84 werden
über die Leitungen 114 bzw. 116 durch von den Ausgängen des Frequenzteilers 64 stammende Signale
mit Frequenzen von 2 Hz und J2 Hz erregt. Auch hierbei stellt ein zweckmäßiger Schiebekontaktmechanismus
die elektrische Verbindung her.
Die ersten fünf festen Kontaktglieder 109, von links her gesehen, sind der Schalter-Ebene 80 zugeordnet; die
nächsten fünf festen Kontaktglieder gehören zur Schalter-Ebene 82 und die letzten fünf festen Kontaktglieder
sind der Schalter-Ebene 84 zugeordnet. Wie dargestellt, sind bei der Stufe 80 die am weitesten rechts
gelegene Stellung, die Normalstellung und die äußerste linke Stellung elektrisch unbesetzt, während die zweite
Stellung von links und die Mittelposition durch Leitungen 118 und 120 mit dem Eingang der
Teilerstufen 70c bzw. 70d verbunden sind. Bei der Schalterstufe 82 sind die beiden linken Positionen
unbelegt, während die drei rechten Positionen gemeinsam über die Leitung 88 mit dem Eingang der
Teilerstufe 70a verbunden sind. Bei der Schalter-Stufe 84 sind die äußerste linke Position und die Normalstellung
unbelegt, während die Mittelposition, die äußerste rechte Position und die zweite Position von links
gemeinsam über eine Leitung 122 an einen Eingang der Abtast-Steuereinheit 78 angeschlossen sind.
Gemäß Fig.4 ist die Abtast-Steuereinheit 78 eine
elektronische logische Schaltung, deren Aufgabe darin besteht, die Dekoder 72a bis 72f synchron mit dem
Eingangs-Antriebssignal auf der Leitung 122 zu betätigen. Die Schaltung selbst kann beliebig aufgebaut
sein und beispielsweise se-°hs Eingänge aufweisen und zur Inhibition vorgesehen sein. Sie schließt Jic
Stromversorgung für die Dekoder 72a bis 72f über Signal-Leitungen 124a bis i24f. Wenn sich die
Schalterstufe 84 in der äußersten rechten, in der mittleren und in der zweiten Stellung von links gemäß
ίο F i g. 5 befindet, ist der 32 Hz-Ausgang des Frequenzteilers
64 an die Leitung 122 geschaltet, um die Abtast-Steuereinheit 78 periodisch zu betätigen. Hierdurch
werden die Dekoder 72a bis 72f periodisch betätigt, welche ihrerseits periodisch die Digital-Zeitanzeiger
74a bis 74/"mit einem sich ändernden Schema von
Antriebssignalen betätigen, um die gewünschte Zeitanzeige zu erzeugen. Mit anderen Worten wird der durch
die Teiler- bzw. Zählerstufen 70a bis 70/ gelieferte Eingangskode periodisch in den gewünschten Betätigungskode
für die Zeitanzeige umgewandelt, um die erforderliche Zeitanzeige zu liefern, jedoch nur dann,
wenn sich der Schalter 76 in der Abfragestellung befindet oder während der noch zu erläuternden
Zeiteinstellung.
Ersichtlicherweise kann die Trägheit des menschlichen Auges im vorliegenden Fall vorteilhaft ausgenutzt
werden, da zur guten Anzeigeerkennung eine vergleichsweise niedrigere Abtastfrequenz angewandt
werden kann, wodurch gleichzeitig eine beträchtliche
JO Stromeinsparung erreicht wird. Beispielsweise kann
vorausgesetzt werden, daß täglich 25 Abfragen von je 5 Sekunden Dauer vorgenommen werden. In diesem
Fall kann bei einer aus dreizehn Elementen bestehenden Zeitanzeige, die je Diode für eine Helligkeit von 38 Fuß
Lambert einen Strombedarf von etwa 1 inA besitzt, eine Abtastfrequenz von 32 Hz bei einer »Einschalt«- bzw.
Aktivierungs-Zeit von etwa 4 Millisekunden angewandt werden. Dies würde einen Stromverbrauch von
ungefähr 25 mAh pro Jahr ergeben. Im Gegensatz hierzu würde eine ständig arbeitende Zeitanzeige mit
derselben Anzahl von Elementen, aber ohne Abfragung und Abtastung einen Stromverbrauch in der Größenordnung
von 50Ah pro Jahr ergeben. Da die Verkäuflichkeit von batteriebetriebenen Uhren und
*5 deren Anklang beim Verbraucher davon abzuhängen
scheinen, daß die Batterie höchstens einmal pro Jahr ausgewechselt werden muß, ist es offensichtlich, daß die
durch die Abfragung und Abtastung gewährleistete Senkung des Stromverbrauchs einen bedeutsamen
Faktor für den wirtschaftlichen Erfolg des erfindungsgemäßen Zeitmessers darstellt.
Im folgenden ist die Arbeitsweise des Zeitabfrage- und Stell-Schalters 76 erläutert. Gemäß den F i g. 4 und
5 ist die normale Betriebsstellung des Schalters 76 diejenige, in welcher sich die verschiebbaren Kontakt-Ansätze
104, 106 und 108 am zweiten feststehenden Kontakt befinden, d.h. gemäß Fig.5 in der zweiten
Position von rechts. In dieser Stellung arbeiten die
Digitalzähler 70a bis 70/"weiterhin in Abhängigkeil von
den vom Frequenzteiler 64 auf der Leitung 88 gelieferten 1 Hz-Signalen. Auf diese Weise wird selbst
bei inaktiver Zeitanzeige eine genaue Zeitmessung vorgenommen.
Die Abfragung geschieht durch Verschieben des Schalter-Betätigungsteils bzw. Schiebers 18 nach rechts,
so daß die Kontaktansätze 104 bis 108 an den Schieber-Abschnitten 94 bis 98 mit den am weitesten
rechts gelegenen festen Kontakten 109 in Berührung
gelangen. Der Rechtsverschiebung wird durch die Druckfeder 110 entgegengewirkt, welche den Schalter
normalerweise in die dargestellte Stellung vorbelastet. Wenn der Schalter 76 in seine am weitesten rechts
gelegene Stellung verschoben worden ist, besteht ersichtlicherweise eine elektrische Verbindung von der
vom 32 Hz-Ausgang des Frequenzteilers 64 abgehenden Leitung 116 über die Leitung 122 zur Abtast-Steuereinheit
78. Hierdurch werden die Dekoder 68a bis 68/ auf vorher beschriebene Weise betätigt, so daß die
Zeitanzeige im Betrieb gesetzt werden kann. Zur Bestimmung der Zeit verschiebt der Benutzer einfach
den Schieber 18 nach rechts. Hierbei wird die Zeit an den Digital-Zeitanzeigern 74a bis 74/so lange angezeigt,
wie der Schieber 18 gedrückt wird. Die Anzeige wird zwar auf erwähnte Weise unterbrochen, doch bleibt
infolge der Trägheit des menschlichen Auges der Eindruck einer konstanten Wiedergabe bestehen. Beim
Loslassen des Schiebers 18 bringt die Druckfeder 110 den Schalter 76 wieder in seine Normalstellung zurück.
so daß die durch die Teiler- bzw. Zählerstufen 70a bis 7Qf bewirkte Zeitregistrierung fortgeführt wird, während
die Anzeige abgeschaltet ist.
Durch Verschiebung des Schiebers 18 in die drei links von der Normalstellung gemäß Fig. 5 liegenden
Stellungen können verschiedene Zeiteinstellfunktionen durchgeführt werden. Die Sperreinrichtung 112 bewirkt
eine gewisse Erschwerung der Verschiebung des Schiebers nach links, wodurch eine unbeabsichtigte
Betätigung der Stelleinrichtung vermieden wird, beispielsweise wenn eine Zeitabfragung erfolgen soll. Die
erste links von der Normalstellung des Schalters 76 gelegene Stellung ermöglicht eine Grob-Zeiteinstellung.
Hierbei besteht eine elektrische Verbindung über die Schalter-Stufe 84 vom 32 Hz-Ausgang des Frequenzteilers
64 zur Abtast-Steuereinheit 78, vom 1 Hz-Ausgang des Frequenzteilers 64 zur Teiler- bzw. Zählerstufe 70a
und vom 2 Hz-Ausgang des Frequenzteilers 64 zum Eingang der Teiler- bzw. Zählerstufe 70£>.
Infolgedessen läuft die Uhr weiterhin (über die Stufe 82), ist die Zeitanzeige betätigt (über die Stufe 84) und
wird die durch den Digitalzähler 7Od angezeigte Zeit, d. h. die Zehnerpotenzen der Minutenanzeige, mit einer
Geschwindigkeit von zwei Ziffern je Sekunde geändert. Auf diese Weise kann die Minutenanzeige pro Sekunde
um 20 Minuten vorgestellt werden, so daß die Stundenanzeige in je drei Sekunden um eine Stunde
vorgestellt wird. Hierdurch wird, wie erwähnt, eine grobe Zeitkorrektur ermöglicht, die auch dazu benutzt
werden kann, die Uhr im Falle von Zeitzonenänderun- vt gen schnell vorzustellen.
Die Verschiebung des Schiebe- bzw. Abfrageschalters in die zweite Stellung links von der Normalstellung
ermöglicht eine Feineinstellung der Zeitanzeige durch Vorstellen der Einerziffern der Minutenanzeige. In
dieser Schalterstellung besteht eine elektrische Verbindung über die Schalter-Stufe 80 vom 2 Hz-Ausgang des
Frequenzteilers 64 über die Leitung 114 und über die Leitung 118 zur Teiler- bzw. Zählerstufe 70c. Ebenso
verläuft ein Strompfad vom 32 Hz-Ausgang des Frequenzteilers 64 über die Schalter-Stufe 84, die
Leitung 116 und die Leitung 122 zur Abtast-Steuereinheit
78. Dies ist nötig, damit der Benutzer die bewirkte Zeitänderung beobachten kann. Zur Ermöglichung
einer genauen Einstellung ist jedoch die Uhr selbs! zu diesem Zeitpunkt vorzugsweise abgestellt. Aus diesem
Grund besteht in dieser Betriebsart keine elektrische Verbindung über die Schalter-Stufe 82 vom 1 Hz-Ausgang
des Frequenzteilers 64 zur Teilerstufe 70a.
Unter diesen Bedingungen wird die Fortschaltfrequenz der Teiler- bzw. Zählerstufe 70c mit einer
Frequenz von zwei Schritten je Sekunde geändert, so daß die Zeitanzeige innerhalb von 4,5 Sekunden
insgesamt um 9 Minuten und in 30 Sekunden um insgesamt eine Stunde geändert werden kann. Dies
ermöglicht allein oder auch in Verbindung mit der vorher beschriebenen Grobeinstellung ein schnelles und
bequemes Nachstellen der Uhr.
Schließlich ist in der am weitesten links gelegenen Stellung des Schalters 76 keine elektrische Verbindung
zwischen dem Frequenzteiler 64 und der Anzeige-Antriebseinheit 66 vorhanden, so daß die Armbanduhr in
dieser Stellung abgestellt ist. Der Zeitmesser kann dabei auf einen bestimmten Zeitpunkt voreingestellt und in
Bereitschaft gehalten werden, bevor er zu einem genauen Zeitpunkt in Gang gesetzt wird; wahlweise
kann der Zeitmesser in dieser Stellung auch für Stromeinsparung vollständig abgestellt gehalten werden.
(Im letztgenai .Hen Fall kann es auch wünschenswert
sein, einen zusätzlichen Schalterkontakt oder eine andere Einrichtung zum Abschalten des primären
Zeitsignal-Generators 62 und des Frequenzteilers 64 vorzusehen, damit der Zeitmesser vollständig außer
Betrieb gesetzt werden kann).
Mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion werden verschiedene bei den früheren Konstruktionen
aufgetretene Schwierigkeiten durch die Verwendung einer elektrooptischen Zeitanzeige geringer Größe und
guter Sichtbarkeit, jedoch ohne übermäßigen Strombedarf, überwunden. Selbstverständlich sind jedoch
zahlreiche Abwandlungen der vorstehend beschriebenen Konstruktion möglich.
So können beispielsweise auch andere Ausführungsformen des Digital-Zeitanzeigers verwendet werden.
Eine derartige Abwandlung ist in F i g. 6 dargestellt und besitzt die Form eines aus sieben Balkensegmenten
bestehenden Anzeigers, der aus sieben vergleichsweise langgestreckten lichtaussendenden Diodenelementen
besteht, welche auf die in Verbindung mit den Fig. 2
und 3a bis 3f beschriebene Weise zu einer integrierten Einheit zusammengefaßt sind. Bei dieser Anordnung
sind die Diodenelemente selbst beträchtlich größer als bei dem aus dreizehn Elementen bestehenden Zeilanzeiger
und besitzen entsprechend größere Gesamt-Leuchtkraft. Andererseits ist hiermit eine Erhöhung des
Strombedarfs um etwa den Faktor 5 verbunden, so daß ersichtlicherweise ein Kompromiß zwischen niedrigem
Strombedarf und erhöhter Sichtbarkeit bzw. Leuchtkraft geschlossen werden müßte.
Eine weitere Abwandlung bestünde darin, in Verbindung mit den lichtaussendenden Dioden-Zeitanzeigern
einen Leuchtsstoff- bzw. Phosphor-Bildschirm vorzusehen. Diese Abwandlung ließe sich sowohl auf die
Ausführungsform gemäß F i g. 2 als auch auf diejenige gemäß F i g. 6 anwenden. Dies würde eine etwas kürzere
Aktivierungszeit für die abgefragte Zeitanzeige ermöglichen, ohne die Sichtbarkeit wesentlich zu beeinträchtigen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (20)
1. Elektronischer Zeitmesser zur Verwendung als
Armbanduhr, bestehend aus einer Signalquelle zur Erzeugung von periodischen Zeitgebersignalen, s
Frequenzteilereinrichtungen, sowie einer digitalen elektro-optischen Anzeigeeinrichtung, die aus mehreren
elektro-optischen Anzeigeeinheiten besteht, welche auf in einer Kodiereinrichtung erzeugte
Codeworte ansprechen und eine numerische Sichtanzeige ermöglichen, und einer Zeiteinstelleinrichtung,
die die Zeitgebersignale verarbeitet bzw. anzeigt, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Kodiereinrichtung (68, 70) vorgesehen ist, die einen Vielelementen-Code mit einem Einheitscodewort
für jeden kürzeren Zeitintervall in einer längeren Zeitperiode erzeugt, daß die digitale
Anzeigeeinrichtung (74) aus mehreren aus lichtemittierenden Dioden aufgebauten elektro-optischen
Anzeigeeinheiten (22,24,26, 28) besteht, die auf die
Codeworte ansprechen und eine numerische Sichtanzeige für jeden Zeitintervall in der Zeitperiode
vorsehen, daß die lichtemittierenden Dioden in solcher Konfiguration angeordnet sind, daß eine
Betätigung ausgewählter dieser Dioden in Abhängigkeit von den Codeworten die bestimmten
Sichtdarstellungen hervorbringen, und daß ein von Hand betätigbarer Abfrageschalter (76) mit der
Kodiereinrichtung derart gekoppelt ist, daß die digitale Anzeigeeinrichtung nur bei Betätigung des
Abfrageschalters (76) durch die Kodiereinrichtung erregt wird.
2. Zeitmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Digital-Zeitanzeige Anzeiger für
Minuten zwischen 0 und 59 sowie für Stunden innerhalb einer Zeitperiode von mindestens zwölf
Stunden aufweist.
3. Zeitmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Digtal-Zeitanzeige zusätzliche
Anzeiger für Sekunden zwischen 0 und 59 aufweist.
4. Zeitmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Digital-Anzeiger eine dreizehn
Elemente umfassende Anordnung von elektrooptischen Einrichtungen aufweist.
5. Zeitmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Digital-Anzeiger eine sieben
Elemente umfassende Anordnung von elektrooptischen Einrichtungen aufweist.
6. Zeitmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Digital-Anzeiger aus einer Anzahl
von jeweils eine f-Schicht und eine /V-Schicht aufweisenden Halbleiterelementen bestehen, mit
einem Lichtausstrahlungs-Spektrum bei Stromerregung im Bereich von etwa 4500 und 6500 Ä und einer
Bandabstand-Energie im Bereich von etwa 1,9 bis 2,75 Elektronenvolt.
7. Zeitmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtaussendenden Halbleiterelemente
eine Oberflächenhelligkeit von mindestens 30 Fuß Lambert (9,1 m LaI besitzen.
8. Zeitmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterelemente eine Oberflächenhelligkeit
von etwa 38 Fuß Lambert (11,59 mLa) besitzen.
9. Zeitmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Digital-Anzeiger eine mehrere
Elemente umfassende Anordnung von Halbleiterelementen mit P-A/-Übergang aufweist, welche die
Anzeiger bilden und jeweils auf einer Grundschicht aus Halbleitermaterial mit Intrinsic-Eigenschaften
angeordnet sind, daß die Halbleiterelemente in eine praktisch isolierende Matrix aus lichtdurchlässigem
Material eingebettet sind und daß elektrische Verbindungsmittel vorgesehen sind, welche jeweils
einen getrennten Stromkreis für jedes Halbleiterelement herstellen.
10. Zeitmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Halbleiterelemente ein Emission-Spektrum im Bereich von etwa 5000 und 6300 Ä und
eine Bandabstands-Energie zwischen etwa 2,0 und 2,5 Elektrovolt aufweisen.
11. Zeitmesser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Halbleitermaterial für die P-AZ-Sperrschicht-Elemente aus Galliumphosphid,
Siliciumkarbid, Galliumarsenid-Phosphid oder Galliumphosphid-
Aluminiumarsenid besteht
12. Zeitmesser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß jede P-JV-Sperrschicht-Halbleitervorrichtung
mit jeweils einer getrennten Linse zur Bündelung des ausgestrahlten Lichts in eine
Vorzugsrichtung versehen ist.
13. Zeitmesser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Digital-Zeitanzeige eine an den
Digital-Anzeigern angeordnete Schicht eines phosphoreszierenden Materials aufweist.
14. Zeitmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Kodiereinrichtung Mittel (78)
gekoppelt sind, um die Erregung der Anzeigeeinrichtung (74) von der Kodiereinrichtung her
periodisch zu unterbrechen.
15. Zeitmesser nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechereinrichtung aus
einer Abtasteinrichtung zum Unterbrechen der Erregung der Anzeigeeinrichtung mit einer Frequenz
von wenigstens 30 Hz enthält.
16. Zeitmesser nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodiereinrichtung Mittel
enthält, um ein erstes Signal mit einer niedrigeren Frequenz als ein zweites Signal höherer Frequenz zu
erzeugen, das Mittel vorgesehen sind, die das erste Signal mit der Kodiereinrichtung koppeln, und daß
Mittel vorgesehen sind, welche das zweite höher requente Signal mit der Unterbrechereinrichtung
koppeln.
17. Zeitmesser nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen des ersten und
des zweiten Signals binär in Beziehung stehen.
18. Zeitmesser nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Signal eine Frequenz
von wenigstens 32 Hz aufweist.
19. Zeitmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheiten auf die Treiberkanäle
ansprechen und. eine Darstellung in Form digitaler Ziffern zur Basis 10 vorsehen, und daß die
Unterbrechereinrichtung die Frquenzteilereinrichtung mit der Kodiereinrichtung koppelt, um die
Erregung der Anzeigeeinrichtung durch die Kodiereinrichtung mit einer Folge zu unterbrechen, die
durch ein Unterbrechersignal von der Frequenzteilereinrichtung bestimmt ist.
20. Zeitmesser nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal aus der Frequenzteilereinrichtung
eine Frequenz von wenistens 32 Hz besitzt.
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