DE2315234A1

DE2315234A1 - Betriebsanzeigevorrichtung fuer eine uhr

Info

Publication number: DE2315234A1
Application number: DE2315234A
Authority: DE
Inventors: Tomio Kikuchi
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 1972-03-29
Filing date: 1973-03-27
Publication date: 1973-10-18
Also published as: DE2315234C3; US3841087A; DE2315234B2; JPS5326501B2; JPS4898878A

Description

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28^7-1-799 den 26. März 1973

Pat ent anmeldnng

Betriebsanzeigevorrichtung für eine Uhr.

Die Erfindung "betrifft eine Betriebsanzeigevorrichtung für eine Uhr, die insbesondere für Digitaluhren geeignet ist und aus einer durch das .Uhrwerk der Uhr angetriebenen umlaufenden Welle und der zum Antrieb des Uhrwerks dienenden Batteriestromquelle besteht.

Bei Verwendung bekannter elektromechanischer Wandler wie s.B. Synchronmotoren oder Wandler, welche eine Schwingungsbewegung in eine Drehbewegung umsetzen wie z.B. als Uhrwerksantriebe verwendete Stimmgabeln wird der Betriebszustand des Uhrwerks, d.h. ob die Uhr läuft oder steht, in der nachfolgenden Weise angezeigt: Ein Drehkörper mit auf der Umfangßfläche aufgebrachten Wellenlinien oder dgl. ist auf einer umlaufenden Welle befestigt, welche mit einer Umdrehung pro lainute umläuft und die bei Drehung des Dreh-Körpers von den Wellenlinien ausgeführte Schlangenbewegung

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als äußere Betriebsanzeige dient. In jedem Falle ist jedoch die Größe des Drehkörpers und der zur Verfügung stehende Platz beschränkt, so daß es praktisch unmöglich ist, Lagen-" änderungen der Wellenstreifen in einem Abstand von mehreren Metern zu erkennen. Außerdem-ist bei schwacher Beleuchtung oder in Dunkelheit die Betriebsanzeigevorrichtung nicht zu sehen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Betriehsanzeigevorrichtung für eine Uhr zu.schaffen, welche auch bei schwacher Beleuchtung oder bei Dunkelheit und in größerer Ent- , fernung von der Uhr eine einwandfreie Erkennung des Betriebszustandes der Uhr ermöglicht, einen verhältnismäßig geringen Platzbedarf und hohe Zuverlässigkeit aufweist und auch mit niedrigen Speisespannungen verwendbar ist.

Die zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Betriebsanzeigevorrichtung des eingangs genannten Typs ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen mit der Batteriestromquelle gekoppelten und synchron mit der Drehung der umlaufenden Welle in den Unterbrechungs- oder in d.en Schließ zustand steuerbaren Schalter und eine über den Schalter mit der Batteriestromquelle verbundene Leuchtdiode, welche in der Weise geschaltet ist, daß sie in der Schließstellung des Schalters Licht während einer sehr kurzen Zeitspanne emittiert«

Weitere Merkmale bilden den Gegenstand der Untexansprüche 2 bis 8.

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Die erfindungsgemäße Betriebsanzeigevorrichtung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Sehaltplan zur allgemeinen Erläuterung

der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Betriebsanz e igevorrichtung.
Pig. 2 ist eine Ansicht eines Schalters, welcher in der

Schaltung nach Pig. 1 verwendbar ist. Pig. 3 ist eine Ansicht eines Schalters entsprechend einer abgeänderten Ausführungsform.

Pig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betriebsanzeigevorrichtung. Pig. 5 ist ein Schaltplan einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betriebsanzeigevorrichtung. ..

Pig. 6 ist ein Schaltplan einer vierten Ausführungsform . der Betriebsanzeigevorrichtung.

Der Schaltplan von Pig. 1 entspricht der einfachsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betriebsanzeigevorrichtung. Mit dem Bezugszeichen D^ ist eine Licht emittierende Diode, d.h. eine Leuchtdiode, mit dem Bezugszeichen Cj ein Kondensator mit einer Kapazität von etwa 10 /UP, mit dem Bezugszeichen R₁ ein Widerstand mit einem Widerstandswert von etwa 1000 kOhm, mit dem Bezugszeichen SW-] ein Schalter, der durch das hier nicht dargestellte Uhrwerk intermittierend geöffnet und geschlossen wird, und mit dem Bezugszeichen B ist eine

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Satterieetroaquelle

fig* 2 »»igt finen Seil der Vorrichtung, vermittele welcher der SobAlter SWi intermittierend geöffnet und geschloasen wird« Mit dem BeBugazeichen 1 ist «ine umlaufende Welle beaeiobnet, ««lohe nit der JUitriebiwelle des hier nicht dargestellten UUrwerkaotora gekoppelt ißt. Mit dem Bezugszeίο heu 2 ist eine elektrisch ißolierte Drehscheibe bezeichnet, weloi» auf ier uelaufenden Welle 1 befestigt ist. Hit dem Be*5Ug*«eich*n 3 aind mehre rs elektrisch leitende folien be- «elohnet, welche in Hadialrichtung und in gegenseitigen Ab- mi£ 4er BrehsGheihe Z angeordnet sind. Die Bezugsa und h beetichnen Kontaktarme, welche in der Weise au«gelegt sind, daß sie jeweils gleichseitig mit einer der leitenden Folien 5 in Berührung icGjamen, Wenn daher die Uhr in Betrieb ist, d.h. die Drehscheibe 2 umläuft, wird der Schalter SW-. intermittierend ge&ffnet und geschlossen.

fig« 5 *eig£ eine gegenüber Pig» Z unterschiedliche Ausführungsfora dea Schalters« Bei dieser Ausführungeform werden J&? 3?eile mit jeweils gleicher Punktion die gleichen BeeugSatlohen wie in IXg, Z verwendet. Aa dem Umfang der elektrisch isolierten Drehscheibe 2, welche mit der umlaufenden Welle 1 verbunden ist, sind Zähne 2a ausgebildet, denn Fuflpunlcte in solchen gegenseitigen Abständen stehen, daßewiichen jeweils zwei Zähnen die Spitze eines Kontaktaraui (wie beispielsweise des Kontaktarms a) des Schalters #iagreifen kann. Die elektrisch isolierte Drehscheibe 2

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trägt eine elektrisch leitende Scheibe 3a, deren Außendurchmesser etwas kleiner ist als der der Drehscheibe 2, so daß der Kontaktarm a nur dann in elektrisch leitender Verbindung mit dem Umfang der elektrisch leitenden Scheibe Ja steht, wenn der Eontaktarm Ja in den Zwischenraum zwischen den Fußpunkten zweier Zähne 2a eingreift.. Die elektrisch leitende Scheibe 3a ist in ihrem mittleren leil ausgeschnitten, so daß nur ein Zungenabschnitt 3a¹ zurückbleibt. Die Spitze des Zungenabschnitts 3a¹ ist elektrisch mit der umlaufenden Welle 1 verbunden und dient als zweiter Kontaktarm (entsprechend dem Kontaktarm b) des Schalters SW^. Wenn daher die Drehscheibe 2 umläuft, kommt der Kontaktarm a zwischen den 3?ußpunkten der Zähne 2a in intermittierenden Eingriff mit dem Umfang der elektrisch leitenden Scheibe 3a, so daß der Schalter SW., folglich intermittierend geöffnet und geschlossen wird.

Die Ein-Ausschalt-Frequenz des Schalters SW₁ entspricht der Lichtemissionsfrequenz der Leuchtdiode Dj. Wenn die Leuchtdiode pro Sekunde einmal aufleuchten soll, muß daher die Drehzahl der Drehscheibe 2 1 U/min betragen, wenn an der umlaufenden Drehscheibe 60 elektrisch leitende lolien 3 beispielsweise aus Kupfer oder 60 Zähne 2a angeordnet sind.

Die Leuchtdiode D^ hat eine sehr hohe Ansprechgeschwindigkeit, auch für Frequenzen bis zu etwa 1 ICBz, und emittiert helles"Rotlicht in einer Wellenlänge von etwa 6500 A, wenn

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an die Leuchtdiode in Durchlaßrichtung-eine Speisespannung von etwa 1,6 ToIt bis 1,7 YoIt angelegt ist. Zur Erzielung einer ausreichend hohen Leuchtstärke, welche eine einwandfreie Erkennung auch in mehreren Metern Abstand ermöglicht, muß der Anregungsstrom etwa 10 mA betragen. Für batteriegespeiste Uhrwerke wird bei 3 T Speisespannung der Batterien ein Arbeitsstrom von etwa 500/uA benötigt, so daß die Uhr mit einer oder zwei Batterien etwa ein Jahr lang bis zu zwei Jahre lang in Betrieb bleibt. Daher sollte die nicht zum Antrieb des Uhrwerks abgezapfte Stromstärke· (beispielsweise zum Betrieb der Leuchtdiode)· höchstens etwa 100/uA betragen. Daher ist für normale, batteriegespeiste Unrwerke eine getrennte Batterie für die Leuchtdiode erforderlich, damit diese einen ausreichend hohen Lichtstrom entwickeln kann. Erfindungsgemäß läßt sich jedoch die zum Uhrwerksantrieb verwendete Batteriestromquelle auch gleichzeitig als Speisequelle für die Leuchtdiode verwenden, indem die Ein-

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schaltdauer entsprechen^ kurz bemessen wird. Da die Leuchtdiode Dx eine sehr hohe; Ansprechgeschwindigkeit aufweist, ist auch mit Lichtemissionszeiten von etwa 1 msec noch aus _r großem Abstand einwandfrei zu erkennen.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen .Betriebsanzeigevor- · richtung ist wie folgt. Wenn der Schalter SW^ geschlossen und der Kondensator CL· aufgeladen ist, wird die elektrische Kondensatorladung durch die Leuchtdiode D^- entladen» νοbei diese Licht während einer sehr kurzen Zeitspanne (von etwa 1 msec) emittiert«"Uach Beendigung der Lichtemission wird

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der Schalter SW₁ noch, weiter im Schließzustand gehalten, wobei der Leuchtdiode D^ über den Widerstand E₁ Strom von d«r Batteriestroaquelle E BUgefÜhrt wird. Da der Widerstamd S* Jedöeh einen sehr hohen Widerstandswert hat, fließt durch, die leuchtdiode D_T nur ein kleiner Strom, so daß diese nioht aufleuchtet, Wenn der Sehalter SW-. anschließend geöffnet wird, wird der Kondensator C^ wiederum durch den Widersta&d R.J auf nahezu den Spannungswert der Batteriestromquelle X aufgeladen. Wenn dann der Schalter SW₁ wiederum in die Schließeteilung gebracht wird, emittiert die Leuchtdiode Sh. gleichzeitig Licht. In diesem Falle ist die Liehtemiasionsperiode der !leuchtdiode Dj. durch die Zeitkonstante vorgegeben, welche sich, aus den Werten des Widerstände R₁ ua& des Kondensators CL ergibt. Sin günstiger Wert der Lichtemissionsperiode liegt bei 1 - 2 ^Sekunden.

Bei der in Fig. 4 dargestellten weiteren Ausführungsform wird ein Transistor T₁ verwendet, so daß sich die Kapazität den Kondensators Cp klein machen läßt. Bei dieser Ausführungsform wird der Transistor T₁ leitfähig, wenn der Schalter SW₁ in die Schließstellung gebracht wird, so daß dabei die Leuchtdiode D_T Licht emittiert.

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Bei beiden, vorstehend beschriebenen Ausführungsformen dient der Schalter SW₁ dazu, die Bewegung der Drehscheibe anzuzeigen. Anstelle des mechanischen Schalters SW₁ kann die erfindungsgemäße Betriebsanzeigevorrichtung auch mit einem elektronischen Schalter betrieben werden. Ausführungsformen mit. elektronischen Schaltern sind in den Figuren 5 und 6

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dargestellt.

Bei der in Fig. 5¹" dargestellten Ausführungsform wird der Kondensator Cj nur im leitenden Zustand des Transistors Tp aufgeladen, .und dieser Transistor Tp ist nur dann leitfähig, wenn an der Geberspule L durch Drehung des Uhrwerksantriebs (wie z.B. eines Motors oder dgl.) eine Spannung induziert wird. Der Kondensator Cj wird nur dann entladen, wenn der Transistor T* leitfähig ist. Das ist nur dann der Pail, wenn an die Transistor ansehlußklemmen d und d¹ des Transistors T, ein äußeres Impulssignal angelegt wird. Als Impulssignal an den Transistoranschlußklemmen d und d¹ eignet sich ein Impulssignal mit 1-2 Impulsen/sec, das durch einen Signalgenerator S wie z.B. einen Multivibrator erzeugt werden kann. Wenn höhere Genauigkeit erwünscht ist, kann der Signalgenerator auch aus einem Kristalloszillator in Verbindung mit einem Frequenzteiler "bestehen. Zur Anzeige der Motordrehung wird die Geberspule L in der Nähe des Rotormagneten M des Motors in der Weise angeordnet, daß in dieser Spule eine Spannung induziert wird.. Wie oben ausgeführt, wird bei der Ausführungsform nach Fig. 5 intermittierend eine Spannung an die Basis des Transistors T^ angelegt, ,wenn der Motor läuft, so daß der Transistor T^ angesteuert wird. Durch den Kollektorstrom des Transistors T, wird der

Kondensator C-j über den Widerstand H^ aufgeladen. Die leuchtdiode D-r emittiert ,nur dann Licht, wenn Eingangs impulse (mit einer Impulsfolgegeschwindigkeit von 1-2 msec) an die Basis des Transistors T^ angelegt sind. In der Schaltung nach Fig. 5 kann der Widerstand R^ ggf. auch in Fortfall

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kommen.

Bei den Ausfülirmigsformen nach den Figuren 1 und 5 emittiert die leuchtdiode Bj Lieht, wenn der Kondensator entladen wird, während "bei der Ausführungsform nach lig. 4 die lichtemission zugleich mit der Aufladung des Kondensators Op erfolgt.

Die Schaltung der Betriebsanzeigevorrichtung kann entsprechend Eig. 6 auch so ausgelegt sein, daß die Leuchtdiode sowohl heim Laden als auch heim Entladen des Kondensators Licht emittiert, um den Kondensatorstrom auszunutzen. In der Anordnung nach ]?ig. 6 werden an die Eingangsklemmen f und f' vermittels eines Signalgenerators der anhand Fig. 5 beschriebenen Ausführungsform entsprechende Eingangsimpulse angelegt. Durch diese Impulse wird der [Transistor T* leitend gemacht und der Kondensator C^ über den Stromweg (1) aufgeladen, wobei die Leuchtdiode D^ gleichzeitig Licht emittiert. Wenn diese Impulse den Eransistor T~ ansteuern, wird die Ladung des Kondensators C-j über den Stromweg (2) entladen, wobei die Leuchtdiode D-rp Licht emittiert.

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Claims

Pa t e nt a ns ρ r iic Ii e

Betriebsanzeigevorrichtung für eine Uhr, bestehend aus einer durch das Uhrwerk angetriebenen umlaufenden Welle und einer zum .Antrieb des Uhrwerks dienenden Batteriestromquelle, gekennzeicb.net durob. einen mit der Batteriestromquelle (E) gekoppelten und synchron mit der Drehung der umlaufenden Welle (1) in den Unterbrechungs- oder in den Schließzustand steuerbaren Schalter (SW-j , ϊ^ , I₂J T₅ > T*; T₅) und eine über den Schalter mit der Batteriestromquelle verbundene Leuchtdiode (D-T), welche in der Weise geschaltet ist, daß sie in der Schließstellung des Schalters Iiicht während einer sehr kurzen Zeitspanne emittiert.
2. Betriebs anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß der Schalter aus einer mit der umlaufenden Welle (1) verbundenen, elektrisch isolierten Drehscheibe (2) mit mehreren, radial ausgerichteten, elektrisch, leitenden iOlienstreifen (3) und einem vermittels der Folienstreifen kurzschließbaren Kontaktarmpaar (a, b) besteht.
3. Betriebsanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter aus einer mit der umlaufenden Welle (1) verbundenen, elektrisch isolierten Dreh- ' scheibe (2) mit mehreren, auf dem Umfang angeordneten Zähnen (2a),,. einer auf der Drehscheibe befestigten, elektrisch mit der umlauf enden Welle (1) verbundenen, ..elektrisch leitenden

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-Kf-

Scheibe (3a) und einem in Eingriff mit den Zahnen stehenden Kontaktarm (a')> dessen Ende nur dann in Berührung mit der elektrisch leitenden Scheibe (3a) steht, wenn es zwischen den Zähnen in Eingriff mit dem Umfang der Drehscheibe (2) steht, besteht.
4. Betriebsanzeigevorrichtung nach-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter aus einem Transistor (T₁), dessen Kollektorelektrode mit dem einen Anschluß der Leuchtdiode (Dt-)» und dessen Emitterelektrode mit der einen Klemme der Batteriestromquelle (E) verbunden ist, und einem zwischen der Basis des Transistors und dem anderen Anschluß der leuchtdiode zwischengeschalteten Schalter (SW₁) besteht.
5. 'Betriebsanzeigevorrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (C₂) und ein Widerstand (Eo) ⁱⁿ Reihenschaltung zwischen der BasiB des Transistors und dem Schalter zwischengeschaltet sind.
6. Betriebsanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter aus einem ersten Transistor (Tp)> dessen Kollektorelektrode mit dem einen Anschluß der Leuchtdiode, dessen Emitterelektrode mit der einen Klemme der Batteriestromquelle (E) und dessen Basis mit einer Geberspule (L) verbunden ist, in welcher bei Drehung der umlaufenden Welle (1) eine Induktionsspannung erzeugbar ist, sowie einem zweiten Transistor (T,), dessen Kollektorelektrode mit dem anderen Anschluß der Leuchtdiode, und dessen Emitter-

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elektrode mit der anderen Klemme der Batteriestromquelle verbunden ist, und einem mit der^" Basis des zweiten Transistors verbundenen Signalgenerator (S) "bestellt.
7. Betriebsanzeigevorricb.tung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter aus Transistoren, deren Emitterelektroden mit der zweiten Klemme der Batteriestromquelle, deren Kollektorelektroden mit dem einen Anschluß der Leuchtdiode verbunden sind, und einem mit den Basiselektroden der Transistoren verbundenen Signalgenerator (S) besteht. . ■ '

B. Betriebsanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Batteriestromquelle (E) und der Leuchtdiode (3X-) ein Kondensator ((L· ) geschaltet ist.

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