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Die Erfindung betrifft ein modulares Bausteinsystem, bestehend aus zumindest einem Uhrwerk-Baustein mit zumindest je einem bevorzugt zeitsynchronen Antriebs-Baustein gemäß den Merkmalen der Ansprüche.
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Die Bausteine des erfinderischen modularen Bausteinsystems weisen alle bevorzugt geometrisch kongruente Koppelteile auf, z. B. Stecker/Buchse und/oder Stift/Nut, durch die die jeweiligen Bausteine lösbar miteinander verbindbar sind. Daneben weisen die Bausteine des erfinderischen modularen Bausteinsystems weitere Funktionalitäten, wie z. B. Uhrwerke, Antriebe, Getriebe, Aktuatoren, datentechnische Schnittstellen, Energieversorgung, Anzeigen, Kommunikationseinrichtungen, gestaltbare Oberflächen, gestaltbare Formen, gestaltbare Körper und Gehäuse zum Aufnehmen von Bausteinen auf.
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Damit wird ein modulares Bausteinsystem bereitgestellt, welches Bausteine bestehender Systeme, wie z. B. LEGO®, FischerTechnik® oder dergl., auf einfachem Weg mit zusätzlichen funktionalen Bausteinen erweitert.
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Weiter ist über das erfinderische modulare Bausteinsystem eine einfache Adaption und Mischung unterschiedlicher bestehender Bausteinsysteme, wie z. B. LEGO®, FischerTechnik® oder dergl., über die funktionalen Bausteine des Systems möglich.
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Damit ist weiter über das erfinderische modulare Bausteinsystem eine einfache zeitsynchrone Funktionalität bereitgestellt, dadurch dass die üblicher Weise in einer Uhr zusammengehörigen Bauteile/Komponenten voneinander getrennt und durch Verwendung genormter Schnittstellen mit Kompatibilität zu einem Spielwaren-Stecksystem, wie z. B. LEGO®, FischerTechnik® oder dergl., ein außergewöhnlich hohes Maß an Individualisierbarkeit und gestalterischen Freiheitsgraden aufweisen.
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Uhren mit außergewöhnlichem Aussehen und besonderen Funktionen besitzen einen besonderen Reiz, insbesondere dann, wenn das Aussehen oder gar die Funktionen durch Accessoires veränderbar gestaltet werden können. In vielen Fällen besteht der Kaufanreiz für eine Uhr darin, dass diese eine den Käufer besonders ansprechende Gestalt aufweist.
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Dies trifft nicht nur auf die Aktionen bekannter Uhrenhersteller zu, sondern auch Spielwarenhersteller sind oftmals auf der Suche nach neuen Mottos für bestehende Produktlinien sind, um diese funktional zu erweitern oder trendige Themen zu bedienen. Mit dem zu den Bauteilen eines bestehenden Spielwaren-Stecksystems kompatiblen erfinderischen modularen Bausteinsystem, z. B. als Uhrenbausatz, lässt sich ein neues Motto für eine bestehende Produktlinie erschließen.
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Alternativ lässt sich das erfinderische modulare Bausteinsystem aber auch mit Hilfe eines eigens dafür entwickelten Spielwaren-Stecksystems eigenständig realisieren ohne seine Kompatibilität zu bestehenden Systemen zu verlieren.
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Aus dem Stand der Technik sind Bausteine die keine zusätzliche Funktionalität über die konstruktionstechnische Verbindbarkeit hinaus zeigen durch die gattungsgemäßen Gegenstände der
DE 101 32 423 C5 und
DE 10 2006 034 995 A1 gezeigt, und auch allgemein durch LEGO
® Steine bekannt. Die derartigen bekannten Bausteine zeigen Informationen, wie Anzeigen oder Uhren lediglich als aufgemaltes, aufgeprägtes oder aufgedrucktes Bild.
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Auch gibt es eigene Funktionsmodule aus sogenannten Lehrbaukästen wie aus der
DE 102 06 655 A1 bekannt. Z. B. Getriebe als solche, sind auch aus dem Sortiment von LEGO
® und auch von FischerTechnik
®, bekannt, diese müssen allerdings durch das Zusammenfügen zumeist mehrerer eigenständiger Bausteine oder ergänzender Bauteile in die Funktion überführt werden.
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Aus dem Sortiment von FischerTechnik® sind auch elektrische und elektronische Bausteine bekannt. So zeigt das Hobbyelektronik Projekt „Elektronische Uhr, Fischertechnik Club-Modell 2/1977" (vgl. © Peter Storck:, 78166 Donaueschingen, 2013, http://donaupeter.de/fitec/ele-uhr/ele-uhr.htm) z. B. eine elektronische Uhr, die aus elektronischen Bausteinen und einzelnen Bausteinen ohne weitere Funktionalität aus FischerTechnik® einen Motor antreibt, der getaktet eine Welle antreibt. Ein durch mehrere Bausteine gebildeter „Ziffernkranz” wird durch eine Baustein-Konstruktion getragen, an der der Motor befestigt ist. Mehrere Bausteine, die jeweils einen Zeiger bilden sind auf jeweils einem Zahnrad angebracht, die über weitere Zahnräder bewegt werden können. Letztendlich wirkt die Welle auf die Kombination der Zahnräder, die alle als solche einzelne Bausteine ohne weitere Funktion sind.
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Von der Firma LEGO® sind Produkte, wie die LEGO® Kinder Armbanduhr Fußball Set bekannt, eine Armbanduhr im farblichen bunten LEGO®-Design, mit einem Kunststoffarmband, welches Baustein-Noppen aufweist um Lego-Bausteine/Themen-Figuren anbringen zu können. Weiter sind die LEGO®-Creator Weckuhr, eine vollständige, batteriegetriebene Uhr an deren Gehäuse Baustein-Noppen angebracht sind und aus der an der Rückseite zwei Getrieberäder ragen und der LEGO®-Timeteacher (vgl. insb. https://shop.lego.com/de-DE/search/uhr), ähnlicher Bauart bekannt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung funktionale Bausteine bereitzustellen, mit denen bestehende Bausteinsysteme einfach ergänzt werden können.
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Eine weitere Aufgabe ist es durch die Erfindung funktionale Bausteine bereitzustellen, die neben der konstruktiven lösbaren Verbindung eines klassischen Bausteins zumindest eine weitere Funktion ausüben.
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Eine weitere Aufgabe ist es durch die Erfindung funktionale Bausteine für das Internet of the Things (IoT) vorzubereiten.
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Diese Aufgaben werden durch die erfinderische Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und den Ausgestaltungen nach den abhängigen Ansprüchen gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung beansprucht mit Anspruch 1 ein Modulares Bausteinsystem (1) bestehend aus zumindest einem Uhrwerk-Baustein (2) mit zumindest je einem bevorzugt zeitsynchronen Antriebs-Baustein (3), wobei die jeweiligen Bausteine über geometrisch kongruente Koppelteile, z. B. Stecker/Buchse und/oder Stift/Nut, lösbar miteinander verbindbar sind.
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Im Zusammenhang mit der Erfindung werden unter den nachfolgenden Begriffen folgende Gegenstände verstanden:
Das modulare Bausteinsystem umfasst allgemein eine Gesamtheit von Bausteinen, zumindest zwei funktionale Bausteine, die miteinander verbunden sind und dadurch als eine aufgaben-, sinn- oder zweckgebundene Einheit von zumindest zwei Modulen angesehen werden können.
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Ein Baustein wird zu einem funktionalen Baustein, wenn der Baustein neben seiner primären konstruktiven Aufgabe, eine lösbare Verbindung zu schaffen, zumindest eine weitere Funktionalität ausüben kann.
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Im Folgenden wird der jeweilige funktionale Baustein nach seiner im System primären Funktion benannt, also z. B. Uhrwerk-Baustein, wenn der Baustein ein Uhrwerk umfasst. Dabei kann das Uhrwerk analog und/oder digital ausgeführt sein. Im analogen Fall kann dabei die Funktionalität z. B. mechanisch an zumindest einen Antriebs-Baustein übertragen werden, im digitalen Fall ist eine elektronische Übertragung an den Antriebs-Baustein möglich.
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Das erfinderischen modulare Bausteinsystem beschreibt die Funktionalität zur Erläuterung in der Nennung durch zumindest eine Funktionalität, wie z. B. Uhrwerk-Baustein, Antriebs-Baustein, Getriebe-Baustein, Aktuator-Baustein, Energieversorgungs-Baustein, Speicher-Baustein, Objekt-Baustein, Anzeige-Baustein, Zifferblatt-Baustein, Uhrzeiger-Baustein, Uhrengehäuse-Baustein, Kommunikations-Baustein, Akustik-Baustein, Alarm-Baustein.
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Dabei sind z. B. mit einem jeweiligen Getriebe-Baustein, Untersetzungen, Übersetzung und/oder eine Richtungsumkehr möglich.
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Die Bausteine bestehen aus bekannten Materialien, wie Aluminium, Stahl, Holz, Kunststoffen, PVC, GFK und/oder kombinierbaren Verbundwerkstoff.
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Die Bausteine können neben einer ersten Funktionalität auch weitere Funktionen ausüben bzw. Funktionalitäten, wie Akustische Signale oder Farbgebungen besitzen. So sind z. B. auch LED im jeweiligen Baustein integrierbar, die über eigene Schnittstellen im jeweiligen Baustein oder kontaktcodierte Noppenverbindugen ansteuerbar sind. Es ist selbstverständlich, dass darüber auch Farbänderungen regel- bzw. steuerbar sind.
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Dabei sind Aktuator-Kommunikations-Bausteine oder Sensor-Kommunikations-Bausteine oder Sensor-Speicher-Kommunikations-Bausteine in ihrer Funktionalität uneingeschränkt konfigurierbar, aber auch als Einzelbausteine miteinander kombinierbar.
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Bausteine, die physikalischen Veränderungen unterliegen, wie z. B. Druck, Temperatur, elektromagnetischen Feldern sind auch für Energy Harvesting Funktionen auslegbar, um z. B. den Energieversorgungs-Baustein direkt zu versorgen oder einen Speicher, als Speicher-Baustein, aufzuladen.
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Bausteine, die datentechnische Schnittstellen bereitstellen und damit Kommunikation ermöglichen können als eigene Kommunikations-Bausteine eingesetzt werden und im Sinne des Internet of the Things (IoT) die Funktionalität eine Bausteins erweitern.
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Das erfinderische modulare Bausteinsystem ermöglicht damit auch den Einsatz von Mess-Bausteinen. So sind z. B. Messungen und Übertragungen von Parametern, wie Gewicht und Temperatur sowie deren Änderungen über die Zeit möglich. In Kombination mit einem derartigen Sensor-(Kommunikations-)Baustein, sind auch relative Geschwindigkeiten, Beschleunigung und/oder eine Positionsbestimmung im Raum möglich.
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Der Kommunikations-Baustein kommuniziert dabei z. B. über Ultrabreitband (UWB), WLAN, Bluetooth oder andere Funktechnik mit geeigneten Frequenzen oder mit einem Smart Beacon Device (SBD). Wobei der Kommunikations-Baustein an einen Sensor-Baustein lösbar, verbindbar ist oder z. B. ein Drucksensor bereits im Kommunikations-Baustein integriert oder im Smart Beacon Device(SBD)-Baustein integriert ist.
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Unter einem derartigen Smart Beacon Devices(SBD)-Baustein im Sinne der Erfindung werden Kommunikationseinheiten verstanden, die z. B. mittels drahtlosem Low Energy Bluetooth eine bidirektionale digitale Kommunikationsinfrastruktur aufbauen können und in Verbindung mit einem Gateway untereinander vermaschte Netzwerke aufbauen, welche zudem über das Gateway mit dem Internet verbunden werden können. Jedes SBD kann Daten senden und empfangen und mittels I/O-Ports/Schnittstellen-Informationen sammeln, speichern, verarbeiten und übertragen.
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Beim erfinderischen modulare Bausteinsystem ist zumindest ein SBD z. B. mit dem Sensor-Baustein koppelbar bzw. in diesen integrierbar, um z. B. Informationen des Sensor-Bausteins z. B. zu Gewicht, Temperatur bzw. deren Änderungen zusammen mit den durch die Kommunikationseinheit bestimmbaren Geschwindigkeitsdaten, Beschleunigungsdaten und/oder in Verbindung mit dem vermaschten Netzwerk Positionsdaten im Raum in Bezug zum Messpunkt zu sammeln, zu speichern, zu verarbeiten und z. B. an eine zentrale Datenverarbeitungs- und Kontrolleinheit zu übermitteln.
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Unter koppelbar wird im Sinne der Erfindung die elektrische, elektronische und/oder elektromagnetische Verbindung des jeweiligen Sensor-Bausteins mit abgreifbaren Parametern in analoger und/oder digitalisierter Form verstanden.
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Unter integrierbar wird im Sinne der Erfindung die konstruktive, bauliche Verbindung bzw. Vereinigung des jeweiligen Sensor-Bausteins mit dem SBD verstanden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren.
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Es zeigen in einer Symboldarstellung/Bedeutungsträgerdarstellung als Funktion von begrifflichen Zeichen der Funktionalität einzelner Bausteine im Rahmen verständlicher allgemeiner kommunikativer Prozesse in der Technik und Semiotik:
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1 zeigt ein beispielhaftes erfinderisches modulares Bausteinsystem in einer Symboldarstellung mit einem Uhrwerk-Baustein und einem Antriebs-Baustein
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2 zeigt ein beispielhaftes erfinderisches modulares Bausteinsystem in einer Symboldarstellung mit einem Uhrwerk-Baustein, einem Getriebe-Baustein und einem Antriebs-Baustein
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3 zeigt ein beispielhaftes erfinderisches modulares Bausteinsystem in
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einer Symboldarstellung mit einem Uhrwerk-Baustein und einem Antriebs-Baustein und drei Getriebe-Bausteinen
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3 zeigt ein beispielhaftes erfinderisches modulares Bausteinsystem in
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einer Symboldarstellung mit einem Uhrwerk-Baustein und einem Antriebs-Baustein und drei Getriebe-Bausteinen
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4 zeigt ein beispielhaftes erfinderisches modulares Bausteinsystem in einer Symboldarstellung mit einem Uhrwerk-Baustein und einem Antriebs-Baustein und drei Getriebe-Bausteinen, mit drei Aktuator-Bausteinen.
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5 zeigt ein beispielhaftes erfinderisches modulares Bausteinsystem in einer Symboldarstellung mit einem Uhrwerk-Baustein und einem Antriebs-Baustein, drei Getriebe-Bausteinen, drei Aktuator-Bausteinen und einem Energieversorgungs-Baustein.
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6 zeigt ein beispielhaftes erfinderisches modulares Bausteinsystem in einer Symboldarstellung mit einem Uhrwerk-Baustein und einem Antriebs-Baustein, drei Getriebe-Bausteinen, drei Aktuator-Bausteinen, einem Energieversorgungs-Baustein und einem Objekt-Baustein.
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7 zeigt ein beispielhaftes erfinderisches modulares Bausteinsystem in einer Symboldarstellung mit einem Uhrwerk-Baustein und einem Antriebs-Baustein, drei Getriebe-Bausteinen, drei Aktuator-Bausteinen, einem Energieversorgungs-Baustein, einem Objekt-Baustein und einem Anzeige-Baustein.
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8 zeigt ein beispielhaftes erfinderisches modulares Bausteinsystem in einer Symboldarstellung mit einem Uhrwerk-Baustein und einem Antriebs-Baustein, drei Getriebe-Bausteinen, drei Aktuator-Bausteinen, einem Energieversorgungs-Baustein, einem Objekt-Baustein, einem Anzeige-Baustein und einem Zifferblatt-Baustein.
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9 zeigt ein beispielhaftes erfinderisches modulares Bausteinsystem in einer Symboldarstellung mit einem Uhrwerk-Baustein und einem Antriebs-Baustein, drei Getriebe-Bausteinen, drei Aktuator-Bausteinen, einem Energieversorgungs-Baustein, einem Objekt-Baustein, einem Anzeige-Baustein, einem Zifferblatt-Baustein und einem Uhrzeiger-Baustein.
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10 zeigt ein beispielhaftes erfinderisches modulares Bausteinsystem in einer Symboldarstellung mit einem Uhrwerk-Baustein, einem Antriebs-Baustein und einem Anzeigebaustein in einem Uhrengehäuse-Baustein.
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11 zeigt ein beispielhaftes erfinderisches modulares Bausteinsystem in einer Symboldarstellung mit einem Uhrwerk-Baustein und einem Antriebs-Baustein, drei Getriebe-Bausteinen, drei Aktuator-Bausteinen, einem Energieversorgungs-Baustein, einem Objekt-Baustein, einem Anzeige-Baustein, einem Zifferblatt-Baustein und einem Uhrzeiger-Baustein, wobei ein Teil der Bausteine zumindest teilweise in einem Uhrengehäuse-Baustein lösbar miteinander verbunden sind.
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In 1 ist eine minimale Ausführung des erfinderischen modularen Bausteinsystems 1 in einer Symboldarstellung mit einem Uhrwerk-Baustein 2 und einem Antriebs-Baustein 3 ohne Uhrengehäuse-Baustein 12 gezeigt. Der Uhrwerkbaustein 2 kann sowohl elektrische als auch mechanische Bauteile enthalten, die dann z. B. für Konstruktionen, auch mit Unterstützung durch den Antriebs-Baustein 2, unüblich hohe Kraftwirkungen aufbringen können. Der Uhrwerk-Baustein 2 ist in seiner Funktionalität, wie Geschwindigkeit, Taktung und Weck-/Aktionsarten, steuer- und regelbar. Damit können z. B. auch Aktuator-Bausteine 5 direkt auf den Uhrwerk-Baustein 2 einwirken.
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Das in 2 gezeigte Getriebe aus einem Getriebe-Baustein 4 kann je nach Anforderung durch weitere Getriebe-Bausteine 4 in seiner Funktionalität, wie Untersetzung, Übersetzung, Koppelung, Umkehr, beliebig geregelt oder gesteuert werden, wie in 3 gezeigt. Dies kann direkt am Getriebe-Baustein 4 durch fixe Einstellung oder durch Aktuatoren-Bausteine 5 erfolgen, wie in 4 gezeigt. Dass die Aktuator-Bausteine 5 nicht nur Getriebe-Bausteine 4 triggern können und durch datentechnische Schnittstellen 6 in die Kommunikation mit eingebunden werden können, ist in weiteren Figuren gezeigt.
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In 5 ist Beispielhaft ein Energieversorgungs-Baustein 7 gezeigt, hier steht das Symbol für ein Solar-Panel. Es liegt nahe, nachhaltige Energieversorgungen für das erfinderische modulares Bausteinsystems zu verwenden, wie Wind, Temperatur, Wasser, natürliche elektromagnetische Quellen. Das erfinderische modulare Bausteinsystem ist aber auch an konventionelle Energieversorgung, Batterien, Netzversorgung etc. koppelbar.
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6 zeigt die Koppelung eines sogenannten Objekt-Bausteins 8. Mit einem Objekt-Baustein ist eine Anbindung von Objekten, z. B. Bewegungsobjekten an das erfinderische modulare Bausteinsystem möglich, die über keine üblichen kompatiblen Bauteile für eines bestehendes Spielwaren-Stecksystems verfügen. Die Anbindung kann dabei über bekannte Maßnahmen, wie klemmen, kleben, haften, saugen, blasen, greifen etc. erfolgen.
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Der in 7 ergänzte Anzeige-Baustein ist sowohl als eine Art Digital/Analog Wandler bzw. als Signalübertrager und Signalumsetzer konfigurierbar.
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8 zeigt einen frei designbaren Trägerbaustein, auf dem z. B. eine hinterleuchtete Fläche bemalbar als Zifferblatt-Baustein bereitstellbar ist. Weiter ist eine analoge oder digitale, z. B. projezierbare Uhrzeigeranzeige durch einen Uhrzeiger-Baustein 11 in 9 gezeigt.
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10 und 11 zeigen Varianten für die Aufnahme von Bausteinen des erfinderischen modularen Bausteinsystems 1 in einen Uhrengehäuse-Baustein 12.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Modulares Bausteinsystem
- 2
- Uhrwerk-Baustein
- 3
- Antriebs-Baustein
- 4
- Getriebe-Baustein
- 5
- Aktuator-Baustein
- 6
- Datentechnische Schnittstelle
- 7
- Energieversorgungs-Baustein
- 8
- Objekt-Baustein
- 9
- Anzeige-Baustein
- 10
- Zifferblatt-Baustein
- 11
- Uhrzeiger-Baustein
- 12
- Uhrengehäuse-Baustein
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10132423 C5 [0009]
- DE 102006034995 A1 [0009]
- DE 10206655 A1 [0010]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Hobbyelektronik Projekt „Elektronische Uhr, Fischertechnik Club-Modell 2/1977” (vgl. © Peter Storck:, 78166 Donaueschingen, 2013, http://donaupeter.de/fitec/ele-uhr/ele-uhr.htm) [0011]
- https://shop.lego.com/de-DE/search/uhr [0012]
