DE2327685C3 - Elektronische Einrichtung zur Zeitbestimmung - Google Patents

Description

bestimmt sind, dadurch gekennzeich-

net, daß sich auf der Anzeigevorrichtung (30) eine 15
Einrichtung befindet, die selektiv die Größen der

von der Anzeigevorrichtung dargestellten Zeitein- Di: Erfindung betrifft eine elektronische Einrichtung

heiten angibt, und daß eine zusammen mit der zur Zeitbestimmung mit einer durch ein Signal vorge-Wählvorrichtung (14) betätigbare Einrichtung (40) gebener Frequenz gespeisten Steuervorrichtung, mit diese selektive Anzeige entsprechend dem ausge- 20 der eine Anzeigevorrichtung für verstrichene Zeit gewählten Signal bewirkt, welches der Steuervorrich- koppelt ist, mit einer Signalquelle zum gleichzeitigen tung (20 bis 26) zugeführt ist. Erzeugen mehrerer Signale unterschiedlicher Frequen-

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die —η und mit einer Wählvorrichtung, mit welcher der Steuervorrichtung einen Zähler enthält, dadurch Ste ervorrichtung wahlweise eines der Signale zuführgekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (30) as bar *t, so daß die Zeit in Einheiten angezeigt wird, die derart mit dem Zähler (22) gekoppelt ist, daß sie durch die Frequenz des gewählten Signals bestimmt den vom Zähler erreichten Zählwert anzeigt, und smu.

daß das ausgewählte Signal dem Zähler (22) so zu- Es sind elektronische Uhren, einschließlich Arir-

geführt ist, daß dieser mit einer durch die Frequenz banduhren, bekannt, die eine Zcitanzeigevorrichtur g

des gewählten Signals bestimmten Geschwindigkeit 30 enthalten, die durch ein elektrisches Signal vorgege-

weiterschaltet, wobei der angezeigte Zählwert die bener Frequenz gesteuert wird, welches z. B. mittels

Zeit in Einheiten darstellt, die durch die Freqienz eines Zählers erzeugt wird, der seinerseits mit eirem

bestimmt sind. gewöhnlich von einem Oszillator stammenden Signal

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadunh höherer Frequenz gespeist wird. Der Zähler dient als gekennzeichnet, daß die Wählvorrichtung einen von 35 Frequenzteiler und bewirkt, daß sich die Zeitanzeige Hand betätigbaren Schalter (14) enthält. mit der der verstreichenden Zeit entsprechenden Ge-

4. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch ge- schwindigkeit ändert.

kennzeichnet, daß der Schalter (14) mit einem Bei gewöhnlichen Uhren, wie Armbanduhren, erzweiten Schalter (40) gekoppelt ist, der die zusam- folgt die Zeitanzeige mit unveränderlichem Zeitmaßmen mit ihm betätigbare Einrichtung ist. 40 stab. Bei Stoppuhren und anderen Ihtervallzeitgebern

5. Einrichtung nach einem der vorangehenden ist es andererseits zweckmäßig, je nach der Länge des Ansprüche, deren Anzeigevorrichtung mehrere zu bestimmenden Zeitintervalles und/oder der für die Ziffernanzeigevorrichtungen und Dezimalkomma- Zeitmessung geforderten Genauigkeit zwischen veranzeigevorrichtungen enthält, dadurch gekenn- schiedenen Zeitmaßstäben wählen zu können, zeichnet, daß die Frequenzen über einen gemein- 45 Aus der US-PS 3 020 749 ist eine Einrichtung der samen Faktor miteinandei in Beziehung stehen vorliegenden Art bekannt, die durch entsprechende und daß die mit der Wählvorrichtung (14) betätig- Einstellung eines zur Wahl verschiedener Frequenzen bare Vorrichtung (40) eine Anordnung zur Ein- vorgesehenen Schalters als Stoppuhr verwendet werschaltung einer der Komma-Anzeigevorrichtungen den kann. Bei anderen Schalterstellungen kann die (33a bis 33c) enthält. 50 Einrichtung im Zusammenhang mit einem Viskosi-

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden meter benutzt werden, nicht aber der Zeitmaßstab geAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die An- ändert werden.

Zeigevorrichtung (30) eine Flüssigkristall-Anzeige- Aufgabe der Erfindung ist, eine elektronische Ein-

vorrichtung ist. richtung zur Zeitbestimmung anzugeben, bei der eine

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden 55 Wahlmöglichkeit zwischen unterschiedlichen Zeitmaß-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine stäben besteht.

Start"orrichtung (52a, 96, 98) zum Erzeugen eines Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im

Startsignals für die Steuervorrichtung vorgesehen Patentanspruch 1 gekennzeichnete Einrichtung,

ist und daß das Startsignal einer Einrichtung (51, Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin-

62) zum Verzögern des Beginnes des Arbeitens 60 dung wird das ausgewählte Signal einem Zähler zuge-

der Steuervorrichtung um ein veränderliches Zeit- führt, der durch Zählen der aufeinanderfolgenden

intervall zugeführt ist. Zyklen des ausgewählten Signals mit einer durch die

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge- Frequenz des Signals bestimmten Geschwindigkeit kennzeichnet, daß die Einrichtung (51, 62) zur ver- weiterschaltet. Mit dem Zähler ist eine Anzeigevoränderlichen Verzögerung einen Frequenzteiler ent- 65 richtung gekoppelt, du den jeweiligen Zählwert des hält, dem eines der Signale unterschiedlicher Fre- Zählers und damit die verstrichene Zeit in Einheiten quenzen zugeführt ist und der zu jeweils // Ein- anzeigt, die durch die gewählte Frequenz bestimmt gangssignalen ein Ausgangssignal liefert, wobei η werden. Bei einer wichtigen Ausgestaltung eines

Ausführungsbeispiels der Erfindung ist der hlvorrichtung eine durch diese gesteuerte Anoßlag zugeordnet, um die Größe der Zeiteinheiten φ£ der Anzeige anzugeben, vorzugsweise durch Einschaltung einer gewöhnlich dezimalen Kommaanzeige la geeigneter Stelle zwischen Zificrnanzeigevorrich-

1

]jn folgenden werden Ausführungsbeispiele sowie Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Stoppuhr gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g- 2 eine genauere Darstellung der EXKLUSIV-ODER-Glieder der Einrichtung gemäß F i g. 1 sowie Ihre Verbindungen mit Segmenten von Ziffernanzeigevorrichtungen,

F i g. 3 eine Querschnittsansicht einer Ziffernanzeigevorrichtung, gesehen in einer Ebene 3-3 der F i g. 1,

Fig. 4 und 5 zwei alternative Ausf ührungsbeijpiele, die jeweils als gewöhnliche Stoppuhr und als Reaktionszeitmesser verwendet werden können.

Die in F i g. 1 als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte Stoppuhr enthält als Zeitbasis für das System einen Oszillator 10, dessen Betriebsfrequenz z. B. 100 kHz beträgt. Als Oszillator wird Vorzugsweise ein frequenzstabiler Typ, z. B. ein kristallgesteuerter Oszillator verwendet. Die vom Oszillator 10 erzeugten Schwingungen werden einem Frequenzteiler 12 zugeführt. Dieser kann eine Anzahl von Stufen mit dem Teilerfaktor 10 enthalten und Signale mit der. Frequenzen 1000 Hz, 100 Hz und 10 Hz liefern. Diese verschiedenen Signale können unipolare symmetrische Rechteckwellensignale sein, deren Amplitude sich z. B. zwischen zwei Grenzwerten, wie 0 und +15 V, ändert.

0 V kann der Binärziffer 0 und +15 V der Binärziffer 1 entsprechen. Die verschiedenen Ausgangssignale des Frequenzteilers 12 stehen an Ausgangsklemmen 18, 16 bzw. 15 zur Verfügung.

Jede gewünschte Ausgangsklemme 15, 16 oder 18 des Frequenzteilers 12 kann durch einen Schalter 14 mit einer Eingangsklemme eines NOR-Gliedes 20 ver-

¹ unden werden, dessen Ausgang an einen Zähler 22 anj.. schlossen ist. Der Zähler 22 hat mehrere Ausgangsleitungen, die zu einem Decodierer 24 führen. An den Decodierer 24 s^;nd EXKLUSIV-ODER-Glieder 26 angeschlossen, die ihrerseits Segmente eines numerischen Anzeigepaneels 30 speisen.

Das Anzeigepaneel enthält mehrere Ziffernanzeigevorrichtungen ; in Fig. 1 sind beispielsweise vier Ziffernanzeigevorrichtungen 32a bis 32a dai gestellt, zwischen denen Dezimalpunkt- oder Komma-Anzeigevorrichtungen 33a, 33b und 33c angeordnet sind. Das Anzeigepaneel 30 enthält, wie der Querschnitt in F i g. 3 zeigt, eine transparente Frontplatte 6 und eine Rückplatte 7, die beide aus einem Werkstoff wie Glas bestehen können. Auf der Innenseite der Rückplatte 7 befindet sich eine elektrisch leitende Gegenelektrode 1, während auf der Innenseite der Frontplatte 6 Anzeigesegmente A bis G angeordnet sind. Zwischen den Glasplatten 1 und 7 befindet sich ein Flüssigkristall 5, z. B. aus einem nematischen Material.

Die Anzeigesegmente werden durch transparente elektrische Leiter gebildet, und im Falle einer mit Transmission arbeitenden Anzeigevorrichtung besteht auch die Gegenelektrode aus einem transparenten Leitermaterial, während sie bei einer mit Reflexion arbeitenden Anzeigevorrichtung durch ein reflektierendes Leitermaterial gebildet wird. Die in F i g. 3 nicht dargestellten Komma-Anzeigevorrichtungen enthalten ebenfalls jeweils eine Elektrode auf der Innenseite der Frontplatte 6. Bei der vorliegenden Anwendung kann die Gegenelektrode 1 allen vier Ziffernanzeigevorrichtuagen und allen Komma-Anzeigevorrichtungen gemeinsam sein, d. h., daß sie die ganze Fläche hinter den viei Anzeigevorrichtungen (und den Komma-Anzeigevorrichtungen) einnehmen kann.

Ein vom Frequenzteiler 12 erzeugtes 100-Hz-Anzeigeerregungssignal wird einer Eingangsklemme jedes EXKLUSIV-ODER-Gliedes im Block 26, der Gegenelektrode im Anzeigepaneel 30 und einem leitenden Bereich 50 eines Diehschalters 40 zugeführt. Das 100-Hz-Anzeigeerregungssignal wird ferner durch einen Inverter 34 invertiert und das invertierte Erregungssignal 100 Hz wird einem leitenden Schaltarm 36 des Drehschalters 40 zugeführt. Der Schaltarm 36 ist gegen den Bereich 50 isoliert. Der Drehschalter 40 ist für eine synchrone Betätigung mit dem Schalter 14 mechanisch gekuppelt, wie in F i g. 1 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, so daß der Schaltarm 36 des Drehschalters 40 mit der Klemme derjenigen Komma-Anzeigevorrichtung Kontakt macht, die der für die Steuerung des Zähler* eingestellten Frequenz entspricht. Bei dem dargestellten Beispiel ist dies eine Klemme 45. Die anderen beiden Klemmen machen mit dem Bereich 50 des Drehschalters 40 Kontakt.

Bei Verwendung der Stoppuhr gemäß F i g. 1 stellt der Benutzer zuerst die gekuppelten Schalter 14 und 40 auf den gewünschten Zeitmaßstab ein. in F i g. 1 sind die Schalter so dargestellt, daß der Schalter 14 mit der Ausgangsklemme 15 Kontakt macht und der Schaltarm 36 des Drehschalters 40 auf dem Kontakt oder der Klemme 45 steht. In dieser Einstellung der Schalter wird der einen Eingangsklemme des NOR-Gliedes 20 ein 10-Hz-Taktsignal zugefühit^an der Komma-Anzeigevorrichtung 33c liegt das löÖ-Hz-Erregungssignal und der Gegenelektrode 1 wird ununterbrochen ein 100-Hz-Erregungssignal zugeführt. Die an der Komma-Anzeigevorrichtung 33 c und der Gegenelektrode 1 liegenden Erregungssignale sind gegeneinander um 180° in der Phase verschoben. Zwischen der Komma-Anzeigevorrichtung 33c und der Gegenelektrode entsteht dadurch ein elektrisches Wechselfeld genügender Intensität, um den Flüssigkristall unterhalb der Komma-Anzeigevorrichtung 33c dynamisch streuen zu lassen.

Die beiden übrigen Komma-Anzeigevorrichtungen 33a und 336 stehen mit dem leitenden Beieich 50 des Drehschalters 40 in Verbindung und werden über diesen mit dem 100-Hz-Erregungssignal gespeist. Die Spannung an diesen beiden Komma-Anzeigevorrichtungen ist daher in Phase mit der an der Gegenelektrode 1, so daß zwischen d;n Komma-Anzeigevorrichtungen 33a und 33b einerseits und der Gegenelektrode 1 andererseits keine Spannungsdifferenz auftritt. Der Flüssigkristall bleibt daher hinter diesen beiden Komma-Anzeigevorrichtungen im unerregten oder transparenten Zustand.

Dem NOR-Glied 20 im oberen Teil dei Einrichtung gemäß F i g. 1 wird das 10-Hz-Signal zugeführt. Solange sich ein Schalter 52 in seiner anfänglichen Ruhestellung befindet, liefert ein Steuerlogikschaltwerk 51 eine der Binärziffer 1 entsprechende Spannung, z. B. + 15 V an das NOR-Glied 20, so daß dieses dauernd ein niedriges Ausgangssignal entsprechend der Binäiziffer 0 abgibt. Das NOR-Glied 20 kann in diesem Zustand als gesperrt angesehen werden, und der Zähler 22 zählt daher nicht.

Wenn die Stoppuhr in Betrieb gesetzt werden soll, eine Gegentaktspannung liegt. Andererseits bleibt das q<

wird der Schalter 52 von der Ruhestellung unmittelbar Segment B unerregt, da die Spannungen an der Gegen- 2

in die Startstellung gebracht. In dieser Stellung liefert elektrode und am Segment gleichphasig sind (Gleich- ^, das Steuerlogikschaltwerk 51 eine der Binärziffer 0 ent- taktbetrieb).

sprechende Spannung (z. B. Massespannung) an die 5 Die erläuterte Anzeigevorrichtung eignet sich beson- ^. zweite Eingangsklemme des NOR-Gliedes 20. Das ders gut für die Verwendung von integrierten CMOS- _tg NOR-Glied 20 kann in diesem Zustand als durchlaß- Schaltungen (CMOS = komplementär-symmetrische g, bereit oder ansprechbereit angesehen werden und läßt Metall-Oxid-Halbleiter). Diese Schaltungen können J₀ nun die 10-Hz-Signale zum Zähler 22 durch, der diese den Oszillator, den Frequenzteiler, den Zähler, den rj Signale nun zählt (die 10-Hz-Signale werden beim io Decodierer, die EXKLUSIV-ODER-Glieder usw. bil- _ej Durchlaufen des NOR-Gliedes invertiert, dies beein- den. Bei Verwendung von Schaltungen dieser Art sind _n, fraßt den Betrieb jedoch nicht). Die Verknüpfungs- die erzeugten alternierenden Signalspannungen uni- _w glieder des mit dem Zähler 22 verbundenen Deco- polar alternierende oder pulsierende Spannungen der _e] dierers 24 werden nun entsprechend dem registrierten oben beschriebenen Art, d. h., sie reichen von einer _t€ Zählwert ansprechbereit gemacht. 15 Null-Linie bis z. B. einem positiven Wert wie 15 V _m Der Decodierer 24 enthält eine verhältnismäßig (oder alternativ von einer Null-Linie bis zu einem f_a große Anzahl von Verknüpfungsgliedern. "Wenn an negativen Wert wie —15 V). Bei Betrieb der Flüssig- _s: einem solchen Verknüpfungsglied eine spezielle Korn- kristall-Anzeigevorrichtung in der beschriebenen Weise
bination von Zählerausgangssignalen liegt, liefert es ist die mittlere Gleichspannungskomponente des den _n, ein Ausgangssignal entsprechend der Binärziffer 1, 20 Flüssigkristall durchfließenden Stromes Null, was beim r während es ein Ausgangssignal entsprechend der Bi- derzeitigen Stand der Technik erforderlich ist, um eine ^t närziffer 0 liefert, solange es gesperrt ist. Für das vor- lange Lebensdauer des Flüssigkristalls zu gewähr- ; 2. liegende Beispiel soll angenommen werden, daß die leisten. S₁ Decodierer-Verknüpfungsglieder für die Segmente des Wenn die in der oben beschriebenen Weise arbeitende _w Anzeigepaneels jeweils ein Signal 1 liefern, wenn das 25 Stoppuhr angehalten werden soll, wird der Schalter 52 _zj betreffende Segment eingeschaltet werden soll, wäh- in die Stopp-Stellung gebracht. Das Steuerlogikschaltrend die Verknüpfungsglieder für die nicht einzu- werk 51 liefert dann ein Signal entsprechend der Binär- ρ schaltenden Segmente ein Signal 0 erzeugen. (!Das Um- ziffer 1 (+15V) an das NOR-Glied 20 und sperrt £, gekehrte ließe sich mit einer geringfügigen Änderung dieses dadurch. _W( der Schaltungsanordnung erreichen.) 30 Wenn die Stoppuhr wieder zurückgestellt werden 54 Eine Möglichkeit der Verbindung der Verknüpfungs- soll, wird der Schalter 52 in die Stellung »Rückstellen« „_e glieder des Decodieren 24 mit den EXKLUSIV- gebracht. Dabei wird dann einer Rückstellklerr ms R _tu ODER-Gliedern 26 ist in F i g. 2 genauer dargestellt. des Zählers 22 eine Rückstellspannung + V zugeführt, _m Jedem EXKLUSIV-ODER-Glied wird so ein Signal die den Zähler auf einen Ausgangszählwert, z. B. 0, zu _de vom Decodierer als auch das 100-Hz-Erregungssignal 35 rückstellt. Der Decodierer 24 kann so ausgebildet sein,
zugeführt. An jedes EXKLUSIV-ODER-Glied ist ein daß unter diesen Bedingungen dann alle vier Ziffern- b_e Segment des Anzeigepaneels angeschlossen. Zur Er- anzeigevorrichtungen eine 0 anzeigen. _so läuterung sind von den EXKLUSIV-ODER-Gliedern Wenn der Zeitmaßstab geändert werden soll, werden _W( des Blockes 26 (F i g. 1) nur drei EXKLUSIV-ODER- die gekuppelten Schalter 14 und 40 in eine neue Stel-Glieder 60, 61 und 62 und vom Anzeigepaneel nur 40 lung gebracht. Zur Umschaltung von Zehntelsekunden _ve wenige Elektrodensegmente dargestellt. Wenn bei- auf Hundertstelsekunden wird der Schalter 14 z. B. _m spielsweise, wie dargestellt, am einen Eingang des auf die Ausgangsklemme 16 eingestellt. Wenn der g_c EXKLUSIV-ODER-Gliedes das Signal 1 liegt, liefert Schalter 52 dann in die Startstellung gebracht wird, _W( es ein Ausgangssignal entsprechend einer 0, wenn das erhält der Zähler 22 über das NOR-Glied 20 ein j_n 100-Hz-Enegungssignal einen Amplitudenwert ent- « 100-Hz-Taktsignal. Beim Umschalten des Schalters 14 _m sprechend einer 1 hat und umgekehrt, wenn das auf die Ausgangsklemme 16 wird der Drehschalter 40 j_o 100-Hz-Signal einen Amplitudenwert entsprechend gleichzeitig so eingestellt, daß der Komma-Anzeige- Si einer 0 hat, liefert das EXKLUSIV-ODER-Glied 60 vorrichtung 33Z> über den Schaltarm 36 und eine _s_ ein Ausgangssignal entsprechend einer 1. Wenn also Klemme 46 das TÖÖ-Hz-Erregungssignal zugeführt
an einem EXKLUSIV-ODER-Glied eine 1 liegt, tritt 50 wird. Die Komma-AnzeigevorrichtungenSSaundSSr _m an seinem Ausgang ein 100-Hz-Signal auf, das korn- erhalten gleichzeitig das 100-Hz-Erregungssignal. ^ plementär (um 180° phasenverschoben) bezüglich des Ein Merkmal des beschriebenen Ausführungsbei- ρ 9m) zugeführten 100-Hz-Signals ist. Es läßt sich femer spiels besteht darin, daß zusätzlich zur automatischen j, leicht einsehen, daß ein EXKLUSIV-ODER-Glied, wie Einstellung des Kommas bei der Änderung des Maß- ; u, z. B. das EXKLUSIV-ODER-Glied 61, dessen einer 35 Stabes die Kommaanzeige als Maßstabsanzeige ver- \ _b( Eingangsklemme eine 0 zugeführt wird, ein 100-Hz- wendet werden kann. Die Kommaanzeige bleibt immer _n| Ausgangssignal liefert, das die gleiche Phase hat wie das eingeschaltet. Wenn der Zeitmaßstab der Stoppuhr ^, Sun zugeführte 100-Hz-Signal. Bei den in F i g. 2 dar- z. B. auf V10 Sekunde eingestellt ist, wie F i g. 1 zeigt, ] g, gestellten Signalverhältnissen ist also das Segment A bleibt die Komma-Anzeigevorrichtung 33c unabhängig \ ^ der Ziffernanzeigevoirichtung 32a erregt, und das 60 von der Stellung des Schalters 52 eingeschaltet. Dies ; 2 unterhalb dieses Segmentes liegende Flüssigkristall- zeigt dem Benutzer, daß die Stoppuhr für eine Zeit- 1
material ist in der Lage, dynamisch Licht zu streuen, messung in Zehntelsekunden-Schritten eingestellt ist. -_s <j₍ während das Segment B der gleichen Ziffernanzeige- Bei dieser Einstellung beträgt die maximal mögliche \ _w vorrichtung nicht erregt ist Die Erregung des Seg- Anzeige etwa 1000 Sekunden (tatsächlich 999,9 Sekun- ; _n ments A ist durch eine Kreuzschraffur angedeutet Die 65 den). Beim Umschalten auf den nächsten Zeitmaßstab, ' §, Erregung tritt dadurch ein, daß die Spannung am d. h. den Hundertstelsekunden-Maßstab, wird die . _w Segment bezüglich der an der Gegenelektrode um 180" Komma-Anzeigevorrichtung 33* eingeschaltet, und j ^, in der Phase verschoben ist, so daß am Flüssigkristall der maximal anzeigbare Wert verringert sich auf I y.

99,99 Sekunden. Bei der Einstellung auf den dritten Zeitmaßstab ist der maximale Zählwert etwa 10 Sekunden.

Obwohl der Schalter 52 als mechanischer Schalter dargestellt ist, kann er selbstverständlich bei bestimmteil Anwendungen auch aus einem elektronischen Schalter bestehen, vor allem wenn mit einer Genauigkeit von Tausendstelsekunden gemessen werden soll. Der Schalter kann dann aus einem Halbleiterbauelement, z. B. einer MOS-Torschaltung, bestehen, die normalerweise im Zustand hoher Impedanz gehalten wird und durch ein ihrer Steuerelektrode zugeführtes elektrisches Signal auf getastet werden kann. Ein Schalter dieses Typs ist zweckmäßig, wenn sehr genaue Zeitmessungen durchgeführt werden sollen. Gewünschtenfalls kann auch als Rt einstellschalter ein elektronis:her Scha t:r verwendet werden.

l· i g. 4 zeigt eine abgewandelte Schaltungsanordnung, die sowohl als einfache Stoppuhr als auch ah Reaktionszeit-Stoppuhr verwendet werden kann. Bei der Bestimmung der Reaktionszeit soll der Beginn der Zeitmessung gegenüber dem Zeitpunkt, in dem ein Schalter 64 (F i g. 4) von der Stellung »AUS« wegbewegt wird, um ein veränderliches Zeitintervall verzögert werden.

Die abgewandelte Schaltungsanordnung gemäß F i g. 4 enthält dieselben Schaltungselemente wie die Einrichtung gemäß Fig. 1, von denen in Fi g. 4 nur wenige dargestellt sind, und ferner gekuppelte Schalter 64 und 66, einen Schalter 74, der mit dem Schalter 52 gekuppelt ist, eine veränderliche Verzögerungseinrichtung und eine Lampe 70. Der Schalter 66 liegt in Reihe mit der veränderlichen Verzögerungseinrichtung 62, der Lampe 70 und dem Schalter 74.

Wenn sich der Schalter 64 in der Stellung »Stoppuhr« befindet, arbeitet die Anordnung gemäß F i g. 4 genau so, wie es oben in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben worden ist.

Wenn die Einrichtung zur Reaktionszeitmessung verwendet werden soll, wird der Schalter 52 anfänglich in die Stellung »Rückstellung« gebracht und der Schalter 64 sowie der mit ihm gekuppelte Schalter 66 werden auf »AUS« gestellt. Nun wird der Schalter 52 in die Stellung »Start« gebracht. Da die Spannung + V nun vom Schalter 52 abgeschaltet ist, liefert das Steuerlogikschaltwerk 51 dauernd an das NOR-Glied 20 ein Signal des Wertes 1, wodurch das NOR-Glied 20 gesperrt wird.

Zum Starten der Einrichtung rar Reaktionszeitmessung werden die miteinander gekuppelten Schalter 64 und 66 in die Stellung »Reaktionszeit« umgelegt. Die Spannung + V ist nun durch den Schalter 66 mit der veränderlichen Verzögerungseinrichtung 62 verbunden. Nach einer durch die Verzögerungseinrichtung bestimmten Verzögerungszeit erscheint die Spannung + Pan einer Klemme 68, so daß die Lampe 70 zu brennen beginnt und dem NOR-Glied 20 durch das Steuei logikschaltwerk 51 ein Signal des Wertes 0 zugeführt wird. Dies ermöglicht es dem Zähler 22, mit dem Zählen zu beginnen. δο

Wenn der Zähler angehalten werden soll, wird der Schalter 52 in die Stellung »STOP« umgelegt. Dies bewirkt, daß der Zähler aufhört zu zählen und gleichzeitig die Lampe 70 ausgeht, letzteres, weil der mit dem Schalter 52 gekuppelte Schalter 74 öffnet. Der Zählwert, defl das Anzeigepaneel 30 (F i g. 1) anzeigt, wenn der Zähler mit dem Zählen aufhört, stellt das Zeitintervall zwischen dem Augenblick der Einschaltung der Lampe und dem Augenblick des Umschaltens des Schalters 52 in die Stellung »STOP« dar.

Die veränderliche Verzögerungseinrichtung 62 kann entweder eine elektronische oder eine mechanische Einrichtung, sein. In beiden Fällen kann die eingeführte Verzögerungsdauer auf einen oder mehrere ver* schiedene Werte einstellbar oder willkürlich veränderlich sein. Eine Einrichtung zur willkürlichen Verzöge_r rung ist in F i g. 5 dargestellt.

Die in F i g. 5 dargestellte Ausführungsform einer Kombination von gewöhnlicher Stoppuhr und Reaktionszeit-Stoppuhr enthält die Schaltungselemente der Einrichtung gemäß F i g. 1 (von denen jedoch nur einige dargestellt sind) und zusätzliche Elemente. Außerdem ist der Schalter 52 der Einrichtung gemäß F i g. 1 durch einen einpoligen Umschalter 52 a ersetzt, wie unten erläutert werden wird. Das Steuerlogik schaltwerk 51, das genauer dargestellt ist, enthält vier tastbare Flipflops 80, 82, 84 und 86 sowie ein De;odierer-UND-Glied 88. Das Flipflop 80 ist mit seiner Λ-Ausgangsklemme jeweils an eine Daten-Einpa igsklemmeD des Flipflops 82 und 84 angeschlossen. Ein; A Klemme des Flipflops 80 ist mit dem einen Ei. g ng des UND-Gliedes 88, einer Rückstellklemme R ues Flipflops 84 und einer Klemme »Stoppuhr« eines Schalters 90 verbunden. Eine Ausgangsklemme B des Flipflops 82 ist mit einer Tastklemme 1Γ des Flipflops 86 verbunden. Die Ausgangsklemme B des Flipflops 82 ist mit der anderen Eingangsklemme des UND-Gliedes 88 verbunden. Die Ausgangsklemme C des Flipflops 84 ist an einer Eingangsklemme D des Flipflops 86 und an die Basiselektrode 92 eines Transistors 94 abgeschlossen. Die Ausgangsklemme C des Flipf op 84 i I mit der Klemme »Reaktionszeitmessung« d.s oc_..alUrs 90 verbunden.

Die Schaltungsanordnung enthält ferner ein setzbares und rückstellbares Flipflop 96, dessen Null-Ausgangskhmme jeweils mit der Tastklemme T der Flipflops 80 und 82 verbunden ist. Der ai s einem Druckknopf-Steuerschalter bestehende Schalter 52a liegt im Ruhezustand die Spannung + V an die Setzklemme des Flipflops 96 und, wenn er kurzzeitig gedrückt wird, die Spannung + V an die Rückstellklemme des Flipflops 96. Der Druckknopf 98 des Schalters 52a ist bezüglich eines Chassis 97 so federbelastet, daß normalerweise 4- V an der Setzklemme des Flipflops 96 liegt Der Druckknopf und sein Schaft können gegen den Schalter 52a isoliert sein oder aus Isoliermaterial bestehen.

Die willkürlich arbeitende Verzögerungseinrichtuni 62 kann als statistisch oder willkürlich veränderlich angesehen werden. Sie besteht aus einem Frequenz teiler, der z. B das Teilerverhältnis 100 ha! en lanr und mit einem Signal, z. B. dem 10-Hz-Sij al, ν rc Frequenzteiler 12 (Fig. 1) gespeist wird. Cer t-rc quenzteiier arbeitet ununterbrochen und li.f<.r. bc dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 5 alle 10 Sekun den einen Impub an die Tastklemme Γ des Flipflops 84

Die Einrichtung enthält ferner einen weiteren Schal ter 99, der mechanisch mit dem Schalter 90 gekuppet ist Der Schalter 99 liegt in der Stellung »Reaktionszeit in Reihe mit der Lampe 70 und der Kollektor-Emitter Strecke des Transistors 94.

Für die Schaltungsanordnung gemäß F i g. 5 sollei die folgenden Definitionen gelten: Ein tastbares Flip Sop wird durch die in positiver Richtung verlaufend Flanke eines Eingangssignals aasgelöst oder getastet Wenn bei einem solchen Flipflop eine ins positiv

ίο

Tastimpulses gesetzt wird. Die Flipflops 84 und 86 bleiben in ihren bisherigen Zuständen. Bei der Rückstellung des Flipflops 80 wird Z zu 1 und hierdurch wird das NOR-Glied 20 gesperrt und der Zähler wird 5 angehalten. F bleibt Null, da ~B — 0 ist.

Das beim Loslassen des Druckknopfes 98 erzeugte

gehende Vorderflanke eines Signals zugeführt wird, nimmt es einen Zustand an, der durch den Wert des Signals bestimmt wird, welches an seiner Eingangsklemme D liegt. Zum Beispiel wenn der Druckknopf 98 gedruckt und das Flipflop 96 dadurch zurückgestellt wird wechselt das an seiner Null-Ausgangsklemme

liegende Signal auf den Wert 1 und tastet die Flip- Signal hat keinen Einfluß auf das Steuerlogikschalt-

flops 80 und 82. Sie nehmen dann Betriebszustände werk 51. Wenn der Druckknopf 98 nun das dritte Mal

entsprechend den Signalen A bzw. F (Ausgangssignal gedrückt wird, wird der Schaltungsanordnung vom des UND-Gliedes 88) an. Das Flipflop 84 hat außerdem io Flipflop 96 ein dritter Tastimpuls zugeführt. Da F = 0

noch zwei weitere Eingangsklemmen, nämlich eine ist, bleibt das Flipflop 80 zurückgestellt. Das Flipflop

Rückstellklemme R und eine Setzklemme S. Wenn der 82 wird wegen A=O zurückgesetzt. Die Flipflops 84

Rück stell klemme das Signal 1 zugeführt wird, wird das und 86 bleiben im gleichen Zustand. Dem UND-Glied

Flipflop zurückgesetzt, und wenn der Setzklemme eine 1 88 werden jedoch nun die Eingangssignale Ä~ = 1 und zugeführt wird, wird das Flipflop gesetzt. Wenn der 15 B = 1 zugeführt, so daß sein Ausgangssignal F zu 1

Setzklemme und der Rückstellklemme gleichzeitig wird. Dieses Signal Fist das Signal, das der Rückstell-

Signale des Wertes 1 zugeführt werden, wird das Flip- klemme R des Zählers 22 zugeführt wird und den

flop gesetzt. Wie vorher, wird eine 1 durch ein relativ Zähler zurückstellt.

positives Signal, 1. B. + V, dargestellt. Wenn der Druckknopf 98 das vierte Mal gedruckt Die Funktion des Schalters 52a in F i g. 5 ist analog 20 wird, beginnt der oben erläuterte Zyklus erneut. Ein

der des drei Betriebsstellungen aufweisenden einpoligen Schalters52 in Fig. 1. Wie gleich noch näher erläutert werden soll, wird die Schaltungsanordnung durch einmaliges Drücken des D.uckknopfes 98 in den Zustand »Start« gebracht; beim zweiten Drücken des Druckknopfes nimmt die Schaltungsanordnung den Zustand »Stop« an und beim dritten Drücken wird die Schaltungsanordnung in den rückgestellten Zustand gebracht. Bei weiterer Betätigung des Druckknopfes 98 wiederholt sich dieser Zyklus.

Wenn die Einrichtung gemäß F i g. 5 als gewöhnliche Stoppuhr verwendet werden soll, werden die Schalter 90 und 99 in die Stellung »Stoppuhr« gebracht. Es kann angenommen werden, daß im Startzustand der Schaltungsanordnung folgende Signalverhältnisse herrschen: A = 0, B = 0, C = 1, E = 0 und F = 1. Wenn der Druckknopf 98 gedrückt wird, wird das Flipflop 96 Ääföckgestellt und sein Ausgangssignal ■nimmt den Wert 1 an. Hierdurch werden die Flipflops 80 und 82 getastet. Unmittelbar vor diesem Zeit- punkt waren beide Flipflops zurückgestellt worden, das UND-Glied 88 war auf getastet und F war gleich 1. Durch das Tastsignal wird das Flipflop 80 gesetzt (A wird zu 1). Das Flipflop 82 bleibt jedoch zurückgestellt, da im Zeitpunkt des Auftretens des Tastsignals A — 0 war. Dem Flipflop 84 wird anfänglich an seiner Rückstellklemme das Signal J --- 1 und an seiner Setzklemme über den Schalter 99 das Signal 1 zugeführt. Unter diesen Bedingungen wird dieses Flipflop, wie erwähnt, gesetzt und C wird zu 1. Wenn T zu 0 wird, bleibt das Flipflop 84 durch das seiner Setzklemme zugeführte Signal 1 im gesetzten Zustand verriegelt. Da das Flipflop 84 gesetzt ist, ist C = I, und hierdurch wird das Flipflop 86 im gesetzten Zustand gehalten, so daß E=O bleibt.

Das Signal A = 0 wird Ober den Schalter 90 dem NOR-Glied 20 zugeführt und macht dieses ansprechvoHständiger Zyklus ist in der folgenden Tabelle I angegeben:

Tabelle I
Betrieb als Stoppuhr

Anzahl der Druckknopf betätigungen	A	B	C	E	F	Bemerkungen
	0	0	1	0	1	Ausgangszustand
1	1	0	1	0	0	Start
2	0	1	1	0	0	Stop
3	0	0	1	0	1	Rückstellung

bereit. Der Zähler 22 zählt nun die ihm zugeführten Impulse und die Stoppuhr ist nun im Effekt eingeschaltet.

Wenn der Druckknopf 98 losgelassen wird, wird das Flipflop 96 gesetzt. Die Änderung des Signalwertes von 1 auf 0 an der O-Ausgangsklemme des Flipflops % hat keinen Einfluß auf die Flipflops 80 und 82. Wenn Zur Einstellung der Einrichtung auf die Betriebsart »Reaktionszeitmessung« werden die gekuppelten Schalter 90 und 99 in die hierfür vorgesehene und entsprechend bezeichnete Stellung umgeschaltet. Hierdurch wird die Spannung + K von der Setzklemme des Flipflops 84 abgeschaltet^Gleichzeitig liegt unter der richtigen Annahme, daß Ä~ -- 1 ist, ein Rückstellsignal an der Rückstellklemme R des Flipfiops 84. Dieses

Flipflop wird dadurch sofort zurückgestellt. Bei rückgestelltem Flipflop 84 wird das Signal Null (Masse) da Basis 92 des Transistors 94 zugeführt und dieser leite) dann r.icht. Der Transistor 94 stellt daher einen dei Lampe 70 in Reihe geschalteten, geöffneten Schalte!

dar.

Zusammenfassend gesagt ist der Anfangszustanc der Schaltung also beim Umschalten der Schalter ii die Stellung »Reaktionszeitmessung«: A = 0. B = 0 C ----- 0,_£ 0 und F =r 1. Das Flipflop 86 liefert da

Signal E = 0, da an seiner Setzklemme S das Signa F = 1 liegt.

Beim erstmaligen Drücken des Druckknopfes 9) wird das Flipflop 80 gesetzt, während die übrige! Flipflops 82, 84 und 86 in ihrem ursprünglichen Zu

der Druckknopf 98 wieder gedrückt wird, liefert das 6₅ «and bleiben. Angenommen, in diesem Zeitpunkt se

Flipflop 96 einen weiteren Tastimpuls. Die Folge davon c = 1, so bleibt das NOR-Glied 20 gesperrt. De

ist, daß das Flipflop 80 wegen F = O zurückgestellt Frequenzteiler arbeitet (zählt) jedoch, und nach irgend

und das Flipflop 82 wegen A = 1 im Zeitpunkt des einem unbekannten Zeitintervall, das zwischen 0 un<

10 Sekunden betragen kann, liefert er einen Ausgangsimpuls. Der Grund dafür, daß das Zeitintervall unbekannt ist, besteht darin, daß kein Synchronismus zwischen dem Zeitpunkt der Betätigung des Druckknopfes 58 und dem Zeitpunkt, in dem der Frequenzteiler 62 den letzten Ausgangsimpuls geliefert hat, besteht. Wenn der Frequenzteiler einen Ausgangsimpuls liefert, wird das Flipflop 84 gesetzt, da das Signal A=I an seiner Eingangsklemme D liegt. Gleichzeitig liegt an der Rückstellklemme des Flipflops 84 das Signal A=O, was es dem Flipflop jedoch ermöglicht, den gesetzten Zustand anzunehmen.

Beim Setzen des Flipflops 84 nimmt sein Ausgangssignal C" den Wert 0 an. Dieses Signal C~ = 0 wird dem NOR-Glied 20 zugeführt und macht dieses ansprechbereit, so daß der Zähler 22 zu arbeiten beginnt. Fernei nimmt das Ausgangssignal C den Wert 1 an und steuert den Transistor 84 in den leitenden Zustand aus, so daß die Lampe 70 angeht.

Wenn der Zähler angehalten werden soll, wird der Druckknopf 98 ein zweites Mal gedrückt. Hierdurch wird das Flipflop 80 zurückgesetzt und das Flipflop 82 gesetzt. Das Flipflop 84 wird darauf durch den Wechsel des Signals A von 0 auf 1 zurückgesetzt. Das Flipflop 86 bleibt im gesetzten Zustand (E = 1), da in dem Zeitpunkt, in dem B den Wert 1 annimmt, das an seiner Eingangsklemme D liegende Signal C ebenfalls gleichl ist. Wenn das Flipflop 84 zurückgestellt wird und C den Wert 1 annimmt, wird das NOR-Glied 20 gesperrt und der Zähler 22 bleibt stehen. Gleichzeitig wird C zu Null, wodurch der Transistor 94 gesperrt und die Lampe 70 ausgeschaltet wird.

Bei der dritten Betätigung des Druckknopfes 98 wird die Einrichtung zurückgestellt. Das vom Flipflop 96 erzeugte Tastsignal stellt das Flipflop 82 zurück, die Flipflops 80, 84 und 86 bleiben zurückgestellt. Da "Ä =-5 = 1 ist, spricht das UND-Glied 88 an und sein Aasgangssignal F nimmt den Wert 1 an. Dieses Signal F=I stellt den Zähler 22 (F i g. 1) zurück.

Es kann vorkommen daß der Druckknopf 98 das zweite Mal gedrückt wird, bevor die veränderliche Veizögerungseinrichtung 62 einen Ausgangsimpuls liefert. Die erste Betätigung des Druckknopfes 98 hatte den Zähler in der bereits beschriebenen Weise eingeschaltet und die verschiedenen Flipflops liefern Ausgangssignale A =■-■ I, B :- 0, C = O und E = O. Die verfrühte Betätigung des Druckknopfes 98 bewirk^ daß B zu 1 wird, und da in diesem Zeitpunkt das Flipflop 84 immer noch zurückgesetzt ist, ist C ■■- 0. Das Tastsignal ß = 1 bewirkt daher eine Rückstellung des Flipflops 86 und £ wird zu 1. Dieses Signal wird einer nicht dargestellten Alarmeinrichtung, wie einem Summer od. dgl. zugeführt, um anzuzeigen, daß der Benutzer dem Start des Zeitgebers zuvorgekommen ist (bei einem sportlichen Wettkampf kann die verfrühte Betätigung des Druckknopfes z. B. einem vor dem Abschuß der Startpistole erfolgten Frühstart eines Läufers entsprechen). Bei einer spezieilen Ausführungsform der Erfindung kann der Alarm aus einem der Setzklemme des Zählers 22 zugeführten Signal bestehen, das in allen Stufen des Zählers eine 1 speichert. Hierbei können Vorrichtungen getroffen sein, dem Anzeigepaneel ein bestimmtes Signal zuzuführen, so daß alle vier Ziffernanzeigevonichtungen gleichzeitig aufleuchten.

In der folgenden Tabelle II ist der Betrieb der Einrichtung bei der Reaktionszeitmessung zusammenfassend dargestellt.

Tabelle II

Betriebsart Reaktionszeitmessung

5 Anzahl der Druckknopf betätigungen	1	A	B	C	E	F	Bemerkungen
IO		O	O	O	O	1	Ausgangszustand
2	1	O	O	O	O	Start
3	1	O	1	O	O	Veränderliche Ver zögerungseinrich tung erzeugt ein Ausgangssignal und Lampe geht an
4	O	1	O	O	O	Stop
5	O	O	O	O	1	Rückstellung
6	1	O	O	O	O	Start
O	1	O	1	O	Druckknopf betä tigt, bevor Verzö gerungseinrichtung ein Ausgangssignal erzeugt hat
O	O	O	O	1	Rückstellung

Es kann bei der Einrichtung gemäß F i g. 5 vorkommen, daß der anfängliche Zählwert beim Umschalten von der Betriebsart »Reaktionszeitmessung« auf »Stoppuhr« /4=0, B=O, C = O, £ = 0 ist. Wenn jedoch der Schalter 99 schließt, wild der Setzklemme des Flipflops 84 ein Signal des Wertes 1 zugeführt und hierdurch wird C zu 1, auch wenn an der Rückstellklemme des Flipflops 84 das Signal ~Ä~ =\ liegt.
Eine Einrichtung zur Reaktionszeitmessung der in den F i g. 4 und 5 dargestellten Art kann bei bestimmten sportlichen Veranstaltungen verwendet werden, z. B. wenn die Zeit zwischen der Betätigung eines Druckknopfes und dem Zeitpunkt, in dem eine Startlampe, ein Summer oder irgendeine andere Anzeige-Vorrichtung eingeschaltet wird, veränderlich sein soll. Sie eignet sich ferner zrr Durchführung bestimmter Untersuchungen, z.B.,wie lange eine Person für die Reaktion auf ein Ereignis benötigt.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen sich in der verschiedensten Weise abwandeln. An Stelle der beschriebenen direkten Ansteuerung der verschiedenen Ziffernanzeigevorrichtungen können diese auch im Zeitmultiplexbetrieb gesteuert werden. In diesem Falle soll dann für jede Ziffernanzeigevorrichtung eine eigene Gegeneleknode vorgesehen werden. Verschiedene Möglichkeiten für einen solchen Betrieb sind ir der Veröffentlichung von Luce »C/MOS Digital Wrisi Watch Features Liquid Crystal Display« in der Zeit schrift Electronics, 10. April 1972, S. 93 beschrieben Selbstverständlich kann die vorliegende Einrichtung auch mit irgendeiner anderen Anzeigevorrichtung al der beschriebenen Flüssigkristallanzeigevorrichtunj arbeiten, 7. B. mit Anzeigevorrichtungen, die Leucht dioden, Flektrolumineszenzzellen, Entladungsröhre!

u. dgl. enthalten.

Es war ferner bereits erwähnt worden, daß de schematisch dargestellte Schalter 52 ein elektronische Schalter sein kann. In entsprechender Weise könnei

ϋΐ

¹³" . ._ A„«*i„e und nur der gewählten^ Komma-Anzeige-

al zugeführt, wie bei „*~_~α—τη- Auch bei einer AusführungsEorm wird nui das _Clltt, unterhalb des gewählten Kom- :i dem dargestellten Ausf ührungsbei-

„„_a«nd den bequem zur Verfugung stehenden Frequenzen, abhängt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

ganzzahlig und wesentlich größer als 1 ist, und daß Patentansprüche: dieses Ausgangssignal sowie das Startsignal einer Anordnung zugeführt ist, die den Zähler als Aut-

1. Elektronische Einrichtung zur Zeitbestimmung wort aif das erste Ausgaagssiga/jl, das der Fre-

mit einer durch ein Signal vorgegebener Frequenz 5 quenzteiler nach dem Auftreten des Startsignals gespeisten Steuervorrichtung, mit der eine Anzeige- liefert, zu arbeiten beginnen läßL

vorrichtung für verstrichene Zeit gekoppelt ist, mit 9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, geksnn-

einer Signalquelle zum gleichzeitigen Erzeugen zeichnet durch eine Anordnung (86), die ein Alarm-

mehrerer Signale unterschiedlicher Frequenzen, signal liefert, wenn eine Stoppvorrichtung für den

und mit einer Wählvorrichtung, mit welcher der io Zähler vor dem Zeitpunkt des Aufüetens des verSteuervorrichtung wahlweise eines der Signale zu- zögerten Startsignals betätigt wird, führbar ist, so daß die Zeit in Einheiten angezeigt
wird, die durch die Frequenz des gewählten Signals