DE2536190B2 - Elektronische Uhr in Festkörper-Schaltkreistechnik - Google Patents
Elektronische Uhr in Festkörper-SchaltkreistechnikInfo
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Description
die Knopf- oder Tastenbetätigung ausgelösten Signale werden durch einen als Zähler ausgeführten Betriebsartwähler
erfaßt und das Resultat wird über einen Decodierer bewertet und in Steuerbefehle für einzelne
Anzeigekreise umgesetzt. Bei dieser Uhr ergeben sich für den Benutzer im praktischen Gebrauch dadurch
gedächtnismäßige Schwierigkeiten, daß eine Zeitfunktion berücksichtigt werden muß. Wird beispielsweise ein
erster der beiden Knöpfe zuerst gedrückt und dann wieder losgelassen und innerhalb einer kurzen Zeitspan- ι ο
ne der andere Knopf gedrückt, so ergibt sich ein anderes Resultat als wenn der andere Knopf erst nach einer
längeren Zeitdauer betätigt wird. Das Bestimmen der richtigen Auswahl und Kombination der beiden Knöpfe
unter Berücksichtigung einer Zeitfunktion bereitet in der Praxis Schwierigkeiten.
Es sind auch bereits elektronische Uhren in Festkörper-Schaltkreistechnik vorgeschlagen worden,
bei denen zusätzlich zu den bereits erwähnten und in numerischer Form angezeigten Zeitgruppen eine
Datenanzeige in alphabetischer Form möglich ist, so etwa für die Tage der Woche (Montag bis Sonntag=
Mon. bis Sun.) oder den Namen des Monats (Januar bis Dezember = Jan. bis Dec.) In diesem Fall sind
die Elemente der LED-Anzeige als Neun-Segment-Elemente
oder in Form einer Punktmatrix angeordnet, um die alphanumerische Anzeige zu ermöglichen. Auch in
diesem Fall ist die Zahl der erforderlichen Schalter bestimmt durch die Anzahl der anzuzeigenden Zeitaspekte
oder Zeitgruppen.
Der Umstand, daß die bei solchen Solid-State-Uhren erforderlichen getrennten Einstellschalter für jede der
anzuzeigenden Zeitgruppen den Aufbau der Uhr komplizieren und den Einstellvorgang für den Benutzer
erschweren, ist bereits in der US-Patentschrift 38 23 545 diskutiert Beim Gegenstand dieser Patentschrift wird
die wahlweise Einstellung durch eine Dateneingabeschaltung veranlaßt, die die sequentielle Anzeige von
Zahlen bewirkt, die jeweils einen Auslesewert wiedergeben, der korrigiert werden soll. So zeigt die Ziffer »0«
die Korrektur der Einserstellen der Sekundenanzeige, die Ziffer »1« die Korrektur der Zehnerstellen der
Sekunden und die Ziffer »2« die Korrektur der Einerstellen der Minuten an. Werden diese Ziffern
angezeigt, so drückt der Benutzer, der einen bestimmten Auslesewert zu korrigieren wünscht, einen Knopf, um
die richtige Zahl festzuhalten und ein Vorrücken des damit gewählten Auslesewerts zu bewirken. Bei dieser
Anordnung jedoch fehlen noch immer die Mittel, um die Auswahl der verschiedenen Zeitanzeigen und der
kalender-, also Datumsanzeige zu vereinfachen.
Bei noch ausgeklügelteren Bauformen solcher Solid-State-Uhren
hatten die der Mehrzahl von Anzeigeaspekten und Zeitgruppen zugeordneten Schalter oder
Druckknöpfe einen Grad an Kompliziertheit erreicht, der unter praktischen Gesichtspunkten für den normalen
Uhrenbenutzer kaum noch zu verstehen ist Das Erfordernis, eine Mehrzahl von einzelnen Anzeigevorgängen
und Einstellschalter in einem kleinen Gehäuse unterzubringen, schafft zusätzliche Probleme. So ist es
insbesondere hinsichtlich der Schalter nicht nur erforderlich, diese in einem gut zugänglichen Bereich an
ausreichend gut voneinander getrennten Positionen am Gehäuse anzuordnen, vielmehr muß jeder einzelne
Schalterposition von der Konstruktion her wasserdicht ausgelegt sein. Unabhängig von diesen Faktoren ist es
darüber hinaus eine Frage, wie weit man dem Durchschnittsbenutzer Geschicklichkeit und technisches
Verständnis abverlangen kann, der mit mehreren Druckknöpfen und Schaltern konfrontiert wird und für
den es schwierig werden kann, sich im jeweiligen Augenblick daran zu erinnern, welcher Knopf oder
Schalter welchem Zweck dient, unabhängig von der Schwierigkeit, den einzelnen Knopf zu manipulieren,
der sich in unmittelbarer Nähe eines anderen Knopfs befindet und zur gleichen Zeit, beispielsweise nicht
gedrückt werden darf.
Auf diesem Hintergrund einer unbefriedigenden Situation hinsichtlich der leichten Bedienbarkeit von
bisher bekannten elektronischen Uhren in Festkörper-Schaltkreistechnik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine elektronische Solid-State-Uhr mit
elektro-optischer Anzeige zu schaffen, bei der sich ein Betriebsartwähler über einen einzigen Code-Schlüssel
durch eine einzige Code-Taste betätigen läßt, um wahlweise eine Mehrzahl von unterschiedlichen Aspekten
von Zeitinformation anzuzeigen oder um die Anzeige für eine jeweils erforderliche Einstellung zu
aktivieren.
Die Lösung dieser technischen Aufgabe ergibt sich für eine elektronische Uhr in Festkörper-Schaltkreistechnik
nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß durch die Verwirklichung der kennzeichnenden
Merkmale, für die vorteilhafte Weiterbildungen in Unteransprüchen definiert sind.
Im engeren Sinn betrifft die Erfindung damit eine elektronische Uhr, die ein Logiksystem enthält, das über
einen einzigen manuell und von außen zu betätigenden Codierschalter so ansteuerbar ist, daß wahlweise die
verschiedenen Zeitgruppen, also Stunden und Minuten bzw. Sekunden und/oder das Datum anzeigbar sind oder
daß andererseits eine Korrektur oder Einstellung für die genannten Zeitgruppen ermöglicht ist.
Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachfolgend in beispielsweiser Ausführungsform anhand
der Zeichnung beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 das schematische Blockschaltbild einer elektronischen Solid-State-Uhr gemäß der Erfindung mit
LED-Anzeige und einem Betriebsartwähler;
F i g. 2 das Blockschaltbild des Betriebsartwählers;
F i g. 3 ein Informationsflußdiagramm zur Verdeutlichung der Arbeitsweise des Betriebsartwählers und
F i g. 4A bis 4F eine sechsstellige LCD-Anzeige, die durch den Betriebsartwähler betätigt wird, wobei die
Fig.4A die Betriebsart für die Zeitgruppen und die Fig.4B bis 4F die verschiedenen Einstellvorgänge in
der Einstellbetriebsart veranschaulichen.
Nach F i g. 1 umfaßt die erfindungsgemäße Uhr eine Zeitbasis oder ein Frequenznormal 10, vorzugsweise
einen quarz-gesteuerten Oszillator mit einer vergleichsweise hohen Ausgangsfrequenz, z. B. 32 768 Hz. Dieses
Ausgangssignal speist einen Frequenzuntersetzer 11, der die Nonnfrequenz herunterteilt, um niederfrequente
Zeitfolge- oder Taktimpulse konstanter Folge, z. B. im Takt von 1 Hz zu erhalten.
Diese Taktimpulse beaufschlagen eine Anzeige-Ansteuerschaltung 12, die ihrerseits eine elektro-optische
Anzeigevorrichtung 13 speist, die — beim Beispiel der Fig. 1 — eine momentane Tageszeit anzeigt Die
zunächst beschriebene Anzeigevorrichtung betrifft den sogenannten LED-Typ, also eine Anzeigevorrichtung
mit licht-emittierenden Dioden. Es sei jedoch betont,
daß sich für die Anzeige auch jede andere elektro-optische Form eignet, so z. B. LCD- oder Elektrolumineszenz-Anzeigen.
Der Frequenzuntersetzer und die Anzeige-Ansteuerschaltung sind vorzugsweise inte-
grierte Schaltkreise, die aus komplementären MOS-Schaltkreisen
aufgebaut sind, um einen in höchstem Maße miniaturisierten Festprogrammrechner zu erhalten,
der sich durch einen geringen Energiebedarf auszeichnet.
Bei der hier beschriebenen Uhr lassen sich beispielsweise die folgenden Gruppen einer Zeitinformation
anzeigen:
1 Tageszeit (Stunden und Minuten);
11 Sekunden;
11 Sekunden;
III Kalendermonat und Datum,
beide als numerischer Ausdruck.
beide als numerischer Ausdruck.
Zu diesem Zweck besitzt die Anzeigevorrichtung 13 vier Ziffernstationen Su S2, S3 und Sa und zwischen der
zweiten und dritten Station befindet sich ein Doppelpunkt C. Jede Anzeigestation kann durch eine
7-Segmentanordnung von licht-emittierenden Dioden gebildet sein, etwa aus Gallium-arsenid-phosphid-Dioden,
die Licht im sichtbaren Rotbereich abstrahlen. Durch selektive Betätigung dieser Segmente lassen sich
Ziffern von 0 bis 9 in bekannter Weise darstellen. Der Doppelpunkt wird durch ein Paar licht-emittierender
Dioden gebildet.
So wird die »Tageszeit« beispielsweise durch Aktivierung aller vier Stellen Si bis St wiedergegeben,
um eine bestimmte Stunde und die Minuten, also beispielsweise 10:23 anzuzeigen. Für die Anzeige der
Sekunden werden nur die Ziffernstellen S3 und Sa
benötigt, um die Zahlen 00 bis 59 anzuzeigen. Eine Monat- und Kalernderdatum-Anzeige erfogt unter
Verwendung der Ziffernstellen Si und S2 für die Monate
1 bis 12 und durch die Ziffernstellen S3 und S4 für die
Daten Ibis 31.
Um bei bekannten Solid-State-Uhren die Zeitgruppen I, II und III anzeigen zu können, wirkt die
Anzeige-Ansteuerschaltung mit mechanischen Schaltern zusammen, die — wenn geschlossen — die Anzeige
einer bestimmten Zeitgruppe erregen. Zur Einstellung der verschiedenen Ausleseaspekte sind zusätzliche
mechanische Schalter erforderlich. Bei der erfindungsgemäßen Solid-State-Uhr dagegen sind alle mechanischen
Schalter der Ansteuerschaltung durch elektronische Tore oder Schalter-Schaltkreise ersetzt, die durch
über einen Betriebsartwähler 14 erzeugte Steuersignale in Abhängigkeit von Code-Signalen aktiviert werden,
die von einem einzigen manuell zu betätigenden Codier-Schalter stammen. Am Uhrengehäuse muß
daher lediglich ein einziger Drucktasten- oder Druckknopfschalter vorgesehen werden, der vom Benutzer
unter Einhaltung eines bestimmten Codes zu betätigen ist.
Drückt der Benutzer kurzzeitig auf die Taste 15, um einen einzigen »Punkt« zu erzeugen, so wird die
Tageszeit angezeigt Drückt der Benutzer die Taste 15 dagegen etwas länger, um beispielsweise einen einzigen
»Strich« wiederzugeben, so erfolgt die Anzeige der Sekunden. Wird die Taste zweimal kurzzeitig, also durch
zwei aufeinanderfolgende »Punkte« betätigt, so sind der Monat und das jeweilige Datum sichtbar. Bevor jedoch
der Aufbau eines unter praktischen Gesichtspunkten für eine solche Uhr mit einer Anzeigemöglichkeit für drei
Zeitgruppen und einer Einstellbetriebsart geeigneten Codes untersucht wird, sei zunächst der Bereich der
möglichen Permutationen abgesteckt, die mit einem einfachen Dreieinheiten-Code möglich sind, der Punkte
und Striche umfaßt Die nachfolgende Tabelle A verdeutlicht diese Möglichkeiten:
9.
10.
11.
12.
13.
14.
10.
11.
12.
13.
14.
Aus dieser Tabelle A ist ersichtlich, daß sich mit einem Dreieinheiten-Code, bei dem sich die Einheiten aus
Punkten, Strichen und Kombinationen von Punkten und Strichen zusammensetzen, eine Maximalanzahl von 14
unterscheidbaren Code-Signalen gewinnen läßt. Dabei sei wiederum darauf hingewiesen, daß ein Punkt durch
ein kurzzeitiges Schließen des Tastenschalters und ein Strich durch ein längeres Schließen des Tastenschalters
erzeugt werden.
Da sich mit einem dreistelligen Code 14 unterscheidbare
Zeichen oder Angaben darstellen lassen, also mehr als für den selektiven Betrieb einer Uhr erforderlich
sind, die drei oder vier verschiedene Aspekte von Zeitinformationsanzeige plus eines Einstellbetriebs
erfordert, seien nun die möglichen Permutationen mit einem noch einfacheren Code betrachtet, der nur zwei
Einheiten umfaßt, also ein Punkt — Strich-Code. Die nachfolgende Tabelle B zeigt einen solchen Code:
5. 6.
Mit einem zweistelligen Code stehen also sechs unterscheidbare Signale zur Verfügung. Dies ist immer
noch mehr als tatsächlich benötigt wird. Darüber hinaus ist es noch einigermaßen schwierig, einen solchen Code
zu behalten, insbesondere kann der Benutzer die Folge Punkt-Strich und Strich-Punkt oder Punkt-Punkt
und Strich—Strich durcheinander bringen.
Mit einem ganz aus Punkten zusammengesetzten
Code lassen sich ersichtlicherweise beispielsweise fünf diskrete Signalzustände darstellen, was für eine Anzeige
mit drei Zeitgruppen und einer Einstellbetriebsart plus einem Anzeige-Ausschaltzustand ausreichend wäre.
Die nachfolgende Tabelle C gibt dafür ein Beispiel:
Tageszeit
Monat und Tag
Sekunden
Einstellbetrieb ....
keine Anzeige .....
Ein möglicher Einwand gegen einen Code nach Tabelle C wäre der, daß die Möglichkeit, den
Tastenschalter länger gedrückt zu halten, nicht berück-
sichtigt wird, um einen Punkt in einen Strich zu verwandeln, wodurch automatisch ein Übergang des
Auslesevorgangs von einem Aspekt, d. h. von einer Zeitgruppe auf die andere erfolgt. Ein Dreistellen-Code,
der einen Strich einschließt und besonders einfach zu merken ist, zeigt die nachfolgende Tabelle D
Tageszeit
Monat und Tag . .
Sekunden —
Einstellbetrieb
keine Anzeige . . —
Bei dem nachfolgend unter Bezug auf die F i g. 2 beschriebenen elektronischen System wird von dem
Code nach Tabelle D Gebrauch gemacht. Es sei jedoch betont, daß die Erfindung in keiner Weise auf eine
Anzeigevorrichtung für drei Zeitgruppen plus Einstellbetriebsart beschränkt ist, für die der erwähnte Code
ausgelegt wurde, noch ist die Erfindung auf diesen speziellen Code für diese Uhr beschränkt. Vielmehr sind
viele andere Code-Kombinationen für den gleichen Zweck möglich. Das wesentliche an der Erfindung ist
darin zu sehen, daß eine Vielzahl von Schaltfunktionen mittels eines einzigen Codierschalters möglich ist und
daß jedes Code-Signal durch ein logisches System decodierbar ist, das auf jeden speziell zugeschnittenen
Code angepaßt werden kann, um ein Steuersignal zur Bewirkung der jeweiligen Schaltfunktion zu erzeugen.
Die F i g. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines elektronischen, logischen Systems, das zur
Decodierung von über den Tastenschalter 15 erzeugten Code-Signalen dient, um Steuersignale zu erzeugen, die
der Anzeige-Ansteuerschaltung 12 zuführbar sind, um eine auswahlweise Anzeige auf der vierstelligen
elektro-optischen Anzeige 13 vom LED-Typ zu ermöglichen, und zwar in drei Aspekten von Zeitinformation:
Tageszeit, Sekunden sowie Kalendermonat und Datum. Weiterhin steht ein Steuersignal zur Verfügung,
mit dem sich die Anzeige auf Einstellbetrieb schalten läßt
Das System ist so ausgelegt, daß es auf Punkt- und Strich-Code-Signale gemäß dem Dreistellen-Code nach
Tabelle D anspricht Der Tastenschalter 15, über den die Code-Signale in irgendeiner geeigneten Form erzeugbar
sind, kann ein Druckknopfschalter oder auch irgendein anderer geeigneter, normalerweise offener
Schalter sein, der geschoben oder gedrückt oder aus seiner Normalstellung verschoben in eine Schließstellung
gelangt um eine Spannung anzulegen, die dem Binärwert »1« des logischen Systems entspricht so daß,
wenn der Tastenschalter losgelassen wird, der Binärwert
»0« anliegt Die durch Betätigung des Schalters 15 erzeugte Codeeinheit hängt davon ab, wie lange er
geschlossen gehalten wird. Ist die Schließperiode kleiner als ein mit ^bezeichnetes Zeitintervall, so ergibt
sich als resultierendes Signal ein Punkt während wenn die Schließperiode das Zeitintervall Tüberschreitet das
erzeugte Code-Signal einem Strich entspricht t,o
Das logische System benötigt ein bestimmtes Zeitintervall, um einen Punkt von einem Strich oder
zwei Punkte von einem Punkt zu unterscheiden. Die Anordnung ist also so getroffen, daß es für die
elektro-optische Anzeige möglich wird, entsprechend der Folge der Tastenbetätigung zu arbeiten. Drückt der
Benutzer beispielsweise die Taste und hält sie eingedrückt, um einen Strich zu erzeugen, d. h. um eine
Sekunden-Anzeige hervorzurufen, so ergibt sich für den Augenblick des Eindrückens der Taste naturgemäß eine
Anzeige der Tageszeit, so als ob nur ein Punkt gewünscht wäre. Nach einem Zeitintervall Tjedoch, zu
dem die Taste noch eingedrückt gehalten wird, ermittelt das System einen Strich und schaltet automatisch um,
um die Sekunden-Anzeige hervorzurufen.
Ähnliches gilt, wenn der Benutzer den Schalter im Sinne zweier aufeinanderfolgender Punkte betätigt. Das
System spricht dann auf den ersten Punkt mit einer Tageszeit-Anzeige an und erst wenn der zweite Punkt
decodiert wird, schaltet es um auf Kalender- d. h. auf Monat- und Tages-Anzeige.
Bei dem durch drei aufeinanderfolgende Punkte auslesbaren Einstellbetrieb wird bewirkt, daß der
Doppelpunkt zu flackern beginnt, sobald drei Punkte decodiert werden, um dem Benutzer sichtbar anzuzeigen,
daß die Uhr jetzt in dieser Betriebsart steht. Nach dem Zeitintervall T schaltet die Anzeige in der
Einstellbetriebsart automatisch einen Einstellzyklus durch, während dem die Anzeige zunächst die Minuten,
dann die Stunden, sodann das Kalenderdatum gefolgt vom Monat wiedergibt. Jeder Auslesezustand in diesem
Einstellzyklus dauert für eine Zeitperiode, d. h. z. B. eine Sekunde.
Wenn während dieses automatischen stufenweisen Auslesevorgangs in der Einstellbetriebsart die Taste
gedrückt wird, so wird die momentan vorhandene Auslesung beibehalten, solange die Taste gedrückt
gehalten wird, und der Anzeigewert wird in einer Art »Überholvorgang«, d. h. mit wesentlich höherer als der
normalen Vorlaufgeschwindigkeit vorgerückt. Bei der Minuten-Anzeige beispielsweise erfolgt das Vorrücken
in Schrittfolgen von einer halben Sekunde, während für die Stundenauslesung eine Vorrückfolge von einer
Sekunde vorgesehen sein kann. Erscheint die richtige Zahl auf der Anzeige und wird die Taste dann sofort
losgelassen, so wird der »Überholvorgang« beendet und die normale Zeitfolge wieder hergestellt Jede Auslesemöglichkeit
läßt sich bei dieser Uhr also getrennt einstellen. Ist ein voller Zyklus beim automatischen
schrittweisen Durchschalten im Einstellbetrieb über Minuten, Stunden zu Datum und Monat beendet so wird
die Anzeige ausgeschaltet, und der Schaltkreis fällt in seinen Ruhezustand zurück. Durch nochmaliges Betätigen
des Schalters in der Folge von drei Punkten wird ein
neuer Einstellzyklus ausgelöst
Um den Betriebsablauf bei dem elektronischen logischen System in Abhängigkeit von den über die
Code-Taste erzeugten Signalen zusammenzufassen, sei kurz folgendes wiederholt: Bei Decodierung eines
einzigen Punkts wird die Tageszeit auf der Vierstellen-Anzeige angegeben; werden zwei aufeinanderfolgende
Punkte decodiert, so erfolgt die Anzeige des Kalendermonats und Datums. Wird ein Strich erzeugt so sind die
Sekunden sichtbar. Die Uhr läßt sich durch Eintasten von drei aufeinanderfolgenden Punkten einstellen, um
damit eine Durchschaltung der Funktionen auszulösen. Wenn eine bestimmte einzustellende Anzeige erscheint
so wird die Taste gedrückt und so lange eingedrückt gehalten, bis die durch diese Wirkung gesperrte
Auslesung auf den richtigen gewünschten Zahlenwert vorgerückt ist In diesem Augenblick ist die Taste
loszulassen. Um die Anzeige zu löschen, werden zwei Punkte und ein Strich aufeinanderfolgend eingetastet
Das genaue Betriebsverhalten der elektronischen Logik in Abhängigkeit von den Code-Signalen ist für
alle möglichen Situationen innerhalb der Grenzen des
Systems in dem Flußdiagramm der F i g. 3 veranschaulicht.
Die in dieser Figur gezeigten Symbole haben die Form von Rechtecken und Rauten, wobei die Rechtecke
Operationen und die Rauten Entscheidungen anzeigen. Jedes Rechteck enthält eine abgekürzte Angabe der
durch das logische System in Abhängigkeit von den Code-Signalen durchzufahrenden Operation, so etwa
»Mo-Datums-Anzeige« und »Anzeige-Stdn.« Die Rauten andererseits enthalten abgekürzte Angaben, die
einer Entscheidung entsprechen (Ja oder Nein), die ι ο
durch den betreffenden Schaltkreis auszuführen ist, wennder Codierschalter oder -knopf geschlossen bzw.
offen ist und das Zeitintervall T unter- oder überschritten worden ist.
Wie die F i g. 2 erkennen läßt umfaßt das elektronisehe
Logiksystem 14 einen Zeitgeber 16, der ein rückstellbarer Zähler ist und an seiner Ausgangsklemme
TC einen oder mehrere Impulse erzeugt, die in Zeiteinheiten »T« aufeinanderfolgen. In der Praxis kann
die Zeiteinheit T eine Dauer von etwa 1 bis 2 Sekunden haben. Taktimpulssignale konstanter Folge beaufschlagen
die Eingangsklemme C des Zeitgebers 16. Diese Signale werden von einer Zwischenstufe in der
Teilerkette des Frequenzuntersetzers 11 abgegriffen. Da die Ausgangsstufe dieses Teilers bei der hier
beschriebenen Ausführungsform einen Impuls pro Sekunde erzeugt, so lassen sich an einer Zwischenstufe
beispielsweise vier oder acht Impulse pro Sekunde abgreifen, je nachdem an welcher SteHe die Unterteiierkette
angezapft wird. Der Zeitgeber 16 wird durch
Eingabe eines Rücksetzsignals auf die Rücksetzklemme R zurückgesetzt Die Genauigkeit der vom Augenblick
der Rücksetzung des Zeitgebers 16 bis zur Ausgabe eines ersten Ausgangsimpulses an der Klemme TC ist
bestimmt durch die Wiederholungsfrequenz des Taktsignals. Normalerweise wird ein 4-Hz- oder 8-Hz-Taktsignal
verwendet so daß sich eine Genauigkeit von 0,25 see bzw. 0,125 see ergibt Der Zeitgeber 16 hat zwei
Funktionen: Die erste besteht in der Überwachung der Erregungszeitdauer für die Anzeige und die andere
Funktion besteht darin, das zur Unterscheidung eines Punkts von einem Strich oder von zwei gegenüber
einem Punkt etc. erforderliche Zeitintervall Γ festzulegen.
Wird die Taste 15 kürzer als das Zeitintervall T geschlossen, so entsteht ein Punkt während ein Strich
erzeugt wird, wenn die Schließperiode länger ist als das Intervall T. Um die Häufigkeit zu speichern, mit der die
Taste 15 gedrückt und wieder freigegeben wurde, sind zwei Zähler vorgesehen. Ein Zähler 17 wirkt als
Tasten-Freigabezähler (K-R-Zähler) während der andere
Zähler 18 als Tasten-Drückzähler (K-P-Zähler) dient
Die Zähl-Eingangsklemme Cdes (K-R)-Zählers 17 ist über einen Inverter 19 minder Taste 15 verbunden. Da
die Taste 15 einen Binärwert »1« beim Eindrücken erzeugt wird der Zähler über den Inverter mit einem
Binärwert »0« beaufschlagt und spricht nicht an. Wird die Taste 15 dagegen freigegeben, so stellt der
(K-R)-Zähler 17 über den Inverter 19 eine binäre »1« fest und spricht an.
Die Eingangszählklemme Cdes (K-P)-Zählers 18 ist
über einen in Reihe mit dem ersten Inverter 19 liegenden zweiten Inverter 20 mit der Taste 15
verbunden. Wird die Taste 15 eingedrückt so stellt der (K-P)-Zähler einen Binärwert »1« fest und spricht an. es
Jede Tastenwirkung erzeugt also auf die (K-P)- bzw. (K-R)-Zähler den entgegengesetzten Effekt Die Zähler
(K-P) und (K-R) können als »leerlaufende« Zähler bezeichnet werden, auf die nachfolgende Impulse
keinen Einfluß mehr haben, wenn der maximale Zählwert (im gewählten Beispiel 3) erreicht ist
Dem (K-R)-Zähler 17 ist ein Decoder 21 zugeordnet dem ein ähnlicher Decoder 22 beim (K-P)-Zähler 18
entspricht. Jeder Decoder hat vier diskrete Ausgänge 0, 1, 2 und 3. Läuft in keinem Zähler ein Zählvorgang, so
erscheint ein Ausgangssignal (Binärwert »1«) nur am Ausgang »0«. Wird dagegen ein einzelner Zählwert
eingelesen, so erscheint das Ausgangssignal am Ausgang »1« usw. Diese Decoder erzeugen damit ein
einziges »Wahr«-Ausgangssignal für jeden Zustand des betreffenden Zählers.
Einem Setzzähler 23 mit den Ausgängen 0,1,2,3 und
4 ist ein Decoder 24 zugeordnet. Die Setzzählerkomponenten sind während des Einstellbetriebs des Systems
wirksam. Die Zähl-Eingangsklemme Cdes Setzzählers 23 ist über ein UND-Glied 25 mit der Ausgangsklemme
TC des Zeitgebers 16 verbunden, so daß die Anzahl der durch den Zeitgeber erzeugten Intervalle Γ durch den
Setzzähler 23 registriert wird, während der Decoder 24 Ausgangssignale liefert, die dazu dienen, eine Anzeige
für Einstellzwecke zu bewirken.
Der Ausgang »0« des Setzzähler-Decoders 24 ist unbenutzt während die anderen Ausgänge Einstellfunktionen
ausführen. Der Ausgang »1« des Decoders 24 entspricht — wenn wahr— einem Steuersignal, das die
zugeordnete Anzeige-Ansteuerschaltung veranlaßt eine »Minuten«-Auslesung wiederzugeben. Dieser Ausgang
beaufschlagt außerdem ein UND-Glied 26, das bei Aktivierung ein Steuersignal erzeugt um eine »Minuten«-Auslesung
zu bewirken, die für Einstellzwecke rasch fortschaltet. In ähnlicher Weise dient der Ausgang
»2« zur Erzeugung einer »Stunden«-Auslesung und in Verbindung mit einem UND-Glied 27 zur Anzeige der
raschen Stunden-Fortschaltung. Der Ausgang »3« dient zur Erzeugung einer »Daten«-Anzeige und in Verbindung
mit einem UND-Glied 28 zur Anzeige der raschen Daten-Fortschaltung und schließlich dient der Ausgang
»4« des Decoders 24 zur »Monats«-Anzeige und in Verbindung mit einem UND-Glied 29 zur Anzeige der
raschen Weiterschaltung der Monate.
Die Rücksetzung des Zeitgebers 16 wird durch Schaltungseinheiten bewirkt die ein Flip-Flop 30
umfassen, während die Rücksetzung der Zähler über ein Flip-Flop 31 bewirkt wird. Darüber hinaus sind weitere
Tore vorhanden, die später erläutert werden, um im Zusammenwirken mit den Flip-Flops und Toren andere,
weiter unten erläuterte Schaltfunktionen durchzuführen. Nachfolgend werden die Systemfunktionen in
Abhängigkeit von den Code-Signalen erläutert, um die verschiedenen Zeitaspekte zu wählen oder die Anzeige
für den Einstellbetrieb wirksam zu schalten:
Tageszeit-Anzeige
Um den Betrieb der Uhr zu erläutern, sei zunächst angenommen, daß der (K-P)-Zähler 18 rückgesetzt
worden ist so daß der Ausgang »0« des zugeordneten Decoders 22 »wahr« anzeigt so daß der Binärwert »1«
nun an der Rücksetzklemme R des (K-R)-Zählers 17 anliegt und die Klemme R des Setzzählers 23 ebenso
rückgesetzt ist wie die Rücksetzklemme R des Flip-Flops 31. Diese Komponenten werden also alle im
Rücksetzzustand gehalten.
Wird der Tastschalter 15 nun eingedrückt so rückt der (K-P)-Zähler 18 durch das seiner Eingangszählklemme
C zugeführte Code-Signal um einen Zählwert vor. Dieses Signal beaufschlagt auch die Klemme C des
Flip-Flops 30. Als Folge davon erzeugt das Flip-Flop 30
an seiner Q- Klemme ein Signal, das über ein ODER-Glied 32 der Rücksetzklemme R des Zeitgebers
16 zugeführt ist, so daß dieser rückgesetzt wird. Die
(ϊ-Klemme des Flip-Flops 30 ist über ein Verzögerungsnetzwerk 33 außerdem mit der Rücksetzklemme R des
Flip-Flops verbunden, wodurch dieses nach einem durch die über das Netzwerk bewirkten Verzögerung
bestimmten Intervall rückgesetzt wird.
Der Ausgang »1« des (K-P)-Decoders 22 ist mit einem
Eingang eines UND-Glieds 34 verbunden, das — wenn aktiviert — ein Steuersignal erzeugt und bewirkt daß
die Anzeige-Ansteuerschaltung die Anzeigevorrichtung in Betrieb setzt, um eine Tageszeit-Anzeige wiederzugeben. Der andere Eingangjies UND-Glieds 34 ist über
eine Leitung W mit der Q-Klemme des Flip-Flops 31
verbunden. Da das Schließen der Taste 15 die Registrierung eines Zählwerts durch den (K-P)-Zähler
18 bewirkt, erscheint am Ausgang »0« des Decoders 22 kein Ausgangssignal mehr, so daß auch das Rücksetzsignal am (K-R)-Zähler 17, am Setzzähler 23 und am
Flip-Flop 31 verschwindet. Da jetzt jedoch ein Ausgangssignal (binäre »1«) am Ausgang »1« des
Decoders 22 auftritt, wird das UND-Glied 34 aktiviert, so daß die Uhr eine Tageszeit, d. h. Stunden und
Minuten, anzeigt.
Es sei bemerkt, daß der Ausgang »1« des Decoders 22 ebenfalls mit einem Eingang eines UND-Glieds 35
verbunden ist, dessen anderer Eingang »V« mit der Q-Klemme des Flip-Flops 31 verbunden ist. Das
UND-Glied 35 bestimmt die Sekunden-Wiedergebe.
Die Ausgangsklemme TC des Zeitgebers 16 ist mit der Setzklemme S des Flip-Flops 31 verbunden. Bleibt
nun der Tastschalter 15 (der — wenn gedrückt — ein Steuersignal auslöst, um über das UND-Glied 34 eine
Tageszeit-Anzeige zu bewirken) wenigstens für die Dauer des Zeitintervalls T (Strich) geschlossen, so
beaufschlagt das am Zeitgeber 16 abgreifbare Ausgangssignal die Setzklemme des Flip-Flops 31 uman der
Klemme Qe'me binäre »1« und an der Klemme ζ) eine
binäre »0« zu erzeugen. Damit wird das Tor 35 aktiviert und löst die Sekunden-Anzeige aus, wodurch gleichzeitig das Tor 34 gesperrt und damit die Tageszeit-Anzeige
unterbrochen wird.
Die Einstellwirkung des Flip-Flops 31 erzeugt kein Ausgangssignal an einem UND-Glied 36, dessen einer
Eingang mit der Q-Klemme dieses Flip-Flops verounden ist Wie dargestellt, ist ein zweiter Eingang des
UND-Glieds 36 über einen Inverter 37 und eine Leitung Z mit dem Ausgang »3« des (K-R)-Decoders 21
verbunden, während ein dritter Eingang des UND-Glieds 36 über einen Inverter 38 und eine Leitung X auf
den Ausgang »0« des (K-R)-Decoders 21 geschaltet ist. Da der »0«-Ausgpng des (K-R)-Decoders 21 auf »wahr«
steht und dieser Ausgang über den Inverter 38 umgekehrt wird, wird auch das UND-Glied 36
unwirksam. Die Uhr zeigt also weiterhin Sekunden an, solange der Tastenschalter 15 eingedrückt gehalten
wird. Bei Freigabe des Tastenschalters rückt der (K-R)-Zähler 17 um einen Zählwert vor, wodurch der
Zustand des Ausgangs »0« des (K-R)-Decoders 21 umgekehrt und das UND-Glied 36 unwirksam wird,
dessen Ausgang über ein ODER-Glied 42 die Rücksetzklemme R des (K-P)-Zählers 18 speist. Damit wird
dieser Zähler rückgesetzt und setzt seinerseits die Logikschaltung auf Wartestellung.
Wird der Tastenschalter 15 dagegen freigegeben bevor der Zeitgeber 16 ein Ausgangssignal an dl
Klemme TCabgeben konnte, so wird das UND-Glied 34 nach Ablauf des Zeitintervalls T unwirksam. Wiri
angenommen, daß das Zeitintervall T eine Sekunde beträgt und daß der Tastenschalter so lange eingedrück
war, daß ein Punkt erzeugt wurde, erfolgt daraus ein Tageszeit-Anzeige mit einer Dauer von einer Sekundi
Bei Freigabe des Tastschalters 15 rückt der {K-R)-Zäh ίο ler 17 vor und ermöglicht nun dem UND-Glied 36 di
Rücksetzung des (K-P)-Zählers 18, wenn es ei: Eingangssignal vom Flip-Flop 31 erhält das durch de:
Zeitgeber gesetzt wurde.
Durch Eindrücken, Wiederfreigeben und nochmaliges
Eindrücken des Tastenschalters 15 ergibt sich — wi erwähnt — eine Anzeige des Monatstags, während de:
Zeitintervalls T. Beim zweiten Dnickvorgang wird de:
Zeitgeber 16 durch das Flip-Flop 30 rückgesetzt und de: (K-P)-Zähler 18 steht dann auf dem Zählwert »2«. De
Ausgang »2« des (K-P)-Decoders 22 ist nun »wahr« um Hefen ein Steut signal, das die Anzeige des Monats um
des betreffenden Monatstags auslöst (z. B. 09:31). Am|
Ende des Zeitintervalls T erzeugt der Zeitgeber 16 ai
der Klemme 7Cein Ausgangssignal, das der Klemme 5| des Flip-Flops 31 zugeführt wird, um dieses z.u setzen
Dies löst ein Signal an der <?-KIemme des Flip-Flops 3
aus, das über das aktivierte UND-Glied 36 und dasj
binäre »1« an seinem Ausgang »0«, die die Rücksetzun
des (K-R)-Zählers 17 als auch des Setzzählers 23 und de:
seiner Wartestellung. Es sei also betont, daß es ohm Einfluß auf den Betriebsablauf des Systems bleibt, ob de
Tastenschalter, der zur Monatstage-Anzeige einge drückt freigegeben und wiederum eingedrückt wurdi
danach ein zweitesmal losgelassen wird, wenn di
Ein dreimaliges Eindrücken des Tastenschalter: bewirkt, daß das System auf Einstellbetrieb übergeh
Wird der Tastenschalter zum drittenmal eingedrückt se wird der Zeitgeber wiederum rückgesetzt und dei
(K-P)-Zähler 18 rückt auf den Zählwert 3 vor, währen der (K-R)-Zähler 17 auf den Zählwert 2 kommt. Dei
(K-P)-Decoder 22, dessen Ausgang »3« auf »wahr
steht erzeugt ein Steuersignal, das das Flackern de: Doppelpunkts über den zugeordneten Schaltkreis in de
Anzeige-Ansteuerschaltung aktiviert
Wird der Tastenschalter 15 nicht vor Ablauf de Zeitintervalls Γ freigegeben, so setzt der Zeitgeberaus
gang das Flip-Flop 31, welches das UND-Glied 3i aktiviert und über das ODER-Glied 42 die Rücksetzunj
des (K-P)-Zählers 18 bewirkt Das System steht nu wiederum in Wartestellung. Die Freigabe des Tasten
schalters vor Ablauf des Zeitintervalls Thält das Systen|
bo in der Betriebsart »Einstellung«.
Die dritte Freigabe des Tastenschalters 15 bringt de:
Inhalt des (K-R)-Zählers 17 auf den Zählwert 3, d. h. an| Ausgang »3« des (K-R)-Decoders 21 erscheint ein
binäre »1«. Dieses Ausgangssignal schaltet das UNDj
μ Glied 36 über die Leitung Z und den Inverter 3
unwirksam.
Wie dargestellt ist die Leitung Zaußerdem mit einer]
Eingang eines UND-Glieds 39 verbunden, desse
anderer Eingang über eine Leitung K mit dem Ausgang »3x<
des (K-P)-Decoders 22 verbunden ist Mit einem Tastsignal von drei Punkten läßt sich also an den
Ausgängen »3« sowohl des (K-R)-Decoders 21 als auch des (K-P)-Decoders 23 ein wahres Ausgangssignal 5
erzeugen, um das UND-Glied 39 zu aktivieren, so daß das Uhrensystem jetzt eingestellt werden kann.
Bei aktiviertem UND-Giied 39 gelangt ein Ausgangssignal
über einen Inverter 40 auf die D-Klemme des Flip-Flops 30 als auch auf den Eingang eines
UND-Glieds 41 und des UND-Glieds 25. Die Impulse an der TC- Ausgangsklemme des Zeitgebers 16, die nun das
aktivierte UND-Glied passieren, rücken den Setzzähler
23 mit einer Folge von einem Schritt pro Zeitintervall T vor. Als Folge davon erzeugt der Setzzähler-Decoder
24 aufeinanderfolgend wahre Ausgangssignale an seinen Ausgangsklemmen »1«, »2«, »3« und »4«. Die
resultierenden Steuersignale entsprechen einer Anzeige, die in sequentieller Schrittfolge von »Minuten« über
»Stunden«, »Datum« und »Monat« durchlaufen wird, wobei jeder Schritt eine dem Intervall Tentsprechende
Periode dauert.
Wird nun der Tastenschalter 15 eingedrückt, solange der Schrittschaltvorgang abläuft, so wird damit die
Einstellung derjenigen Zeitgruppen-Anzeige ermöglicht,
die im Augenblick des Schalterschlusses aufleuchtet Das Festhalten des Tastenschalters hält auch den
Zeitgeber 16 in seinem Rücksetzzustand. Das resultierende Signal durchläuft das zuvor aktivierte UND-Glied
41 und gelangt auf die Rücksetzklemme des Zeitgebers 16. Der Zeitgeber 16 liefert jetzt kein Ausgangssignal,
und der Setzzähler 23 rückt nicht weiter vor. Eines der UND-Glieder 26 bis 29 geht in den Zustand »wahr«
über, und zwar in Abhängigkeit vom Zustand des Setzzählers 23, wiedergegeben durch den Setzzähler-Decoder
24, dessen Ausgänge jeweils mit einem Eingang der genannten Tore verbunden sind. Der
andere Eingang der Tore 26 bis 29 ist mit dem Tastenschalter 15 über die Inverter 20 und 19
verbunden. Das aktivierte UND-Glied (26 bis 29) liefert ein Steuersignal, das die zugeordnete Anzeige-Ansteuerschaltung
veranlaßt Überhol- oder Vorrangimpulse zur Einstellung der gewählten Auslesung zuzuführen.
Bei Freigabe des Tastenschalters wird das Einstellsignal durch Entregung des zuvor aktivierten Einstellsignal-UND-Glieds
inhibiert. Dies ermöglicht dem Zeitgeber 16 seinen normalen Betrieb wieder aufzunehmen.
Ist die Anzeige aus irgendeinem Grund nicht auf den richtigen, gewünschten Auslesewert eingestellt und
wird der Tastenschalter wiederum vor Ablauf des Zeitintervalls T festgehalten, so wird der Einstellvorgang
wiederholt.
Eine Freigabe des Tastenschalters für eine mindestens einem Zeitintervall T entsprechende Periode
erzeugt ein Ausgangssignal am Zeitgeber 16, das dem Setzzähler 23 ermöglicht, einen weiteren Schritt
vorzurücken. Wird der Tastenschalter wiederum eingedrückt gehalten, so kann eine andere Auslesung
eingestellt werden. Dies kann so lange wiederholt t>o werden, bis der Setzzähler voll ist, was bedeutet, daß das
System einen vollständigen Einstellzyklus schrittweise durchlaufen hat Hat der Setzzähler seinen Ausgangszählwert
(4) erreicht, der auf der Ausgangsklemme TC erscheint, so gelangt ein Ausgangsimpuls über das b5
ODER-Gatter 42 auf die Rücksetzklemme R des i'K-PV Zählers 18, d?r damit riirkgesetzt wird; so daß das
System wiederum auf Wartestellung geht. Ist die Uhr noch immer nicht richtig eingestellt, so kann die Folge
durch erneutes Eintasten von drei Punkten wiederholt werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Solid-State-Uhr ist die Anzeige mit
LED-Elementen ausgerüstet Um Batterieleistung zu sparen, muß die Anzeige normalerweise im Zustand
AUS stehen. Die Anzeige wird dann durch Betätigung des Tastenschalters eingeschaltet um Code-Signale zu
erzeugen, die den Betriebsartwähler veranlassen, eine bestimmte Gruppe an Zeitinformation bereitzustellen
oder die Anzeige auf Einstellbetrieb zu schalten.
Für Solid-State-Uhren mit Flüssigkristall-Anzeigeelementen
jedoch ist der Energieverbrauch wesentlich geringer und die Anzeige kann auch insbesondere
hinsichtlich der Tageszeitinformation kontinuierlich erfolgen. Wird jedoch die gleiche LCD-Anzeige zur
selektiven Anzeige anderer Gruppen von Zeitinformation und möglicherweise anderer Formen von Mitteilungen
als auch zur Betätigung beim Einstellbetrieb verwendet so liegt wiederum ein mechanisches
Umschaltproblem vor. Mit der Erfindung läßt sich auch dieses Problem gut lösen.
Darüber hinaus ist es — wie nachfolgend in Einzelheiten beschrieben — mit der Erfindung möglich,
eine LCD-Anzeige vorzusehen, mit der auch alphanumerische Information angezeigt werden kann, so daß
eine Verwirrung noch besser vermieden werden kann, die gelegentlich auftritt wenn jede angezeigte Information
lediglich in numerischer Form dargeboten wird. Wird der Wochentag beispielsweise numerisch angezeigt,
so daß etwa dem Montag eine »2« und dem Dienstag eine »3« zugeordnet werden, so kann es beim
raschen »Blick auf die Uhr« passieren, daß der Betrachter die Zahlen durcheinanderbringt mit den
Zahlen, die die Stunden und Minuten oder auch den Monat anzeigen.
Die Fig.4A zeigt eine sechsstellige LCD-Anzeige, deren erste Stelle S\ in Zwei-Segment-Form vorliegt
und nur die Ziffer 1 anzeigt, da in dieser Station keine andere Ziffer oder Zahl benötigt wird. Die zweite, dritte
und vierte Ziffernstelle S2, S3 bzw. S* sind aus sieben
Segmenten aufgebaut, so daß sich durch eine selektive Aktivierung der einzelnen Segmente in bekannter
Weise die Zählen 0 bis 9 anzeigen lassen. Zwischen der zweiten und dritten Ziffernstelle ist ein Doppelpunkt C
vorhanden, der beim normalen Anzeigebetrieb kontinuierlich aktiviert ist und intermittierend aufleuchtet, wenn
der Einstellbetrieb abläuft (F i g. 4B bis 4F), so daß eine Unterscheidung zwischen den richtigen Betriebsarten
gut möglich ist.
Die fünfte und sechste Ziffernstelle 5s und Si umfassen
neun Segmente, >.o daß sich damit durch selektive Aktivierung nicht nur die Ziffern 0 bis 9, sondern auch
die Buchstaben des Alphabets darstellen lassen. So kann etwa in der Ziffernstelle S5 eine Sieben oder der
Buchstabe A angezeigt werden.
Mit dieser sechsstelligen LCD-Anzeige lassen sich zwei Arten von Zeitinformation anzeigen, nämlich die
Tageszeit, sowie eine Kalenderangabe, also Monat und Tag. Für die Zeitangabe dienen die ersten beiden
Ziffernstellen S\ und 52 für die Angabe der Stunde
(1 — 12). Die nächsten beiden Ziffernstellen S3 und 54
geben die Minuten (0 — 59) und die letzten beiden Ziffernstellen S5 und Se die Sekunden (00 bis 59) an. Für
die Kalender-Anzeige geben die ersten beiden Ziffernstellen Si und Sj den Monat an (1 — 12). Die nächsten
beiden Ziffernstellen S3 und St das Datum (1—31) und
die letzten beiden Ziffernstellen S5 und Se geben den
Wochentag wieder, also etwa SO, MO, DI, MI, DO, FR und SA.
Da normalerweise die Zeit-Anzeige bei einer LCD-Uhr eingeschaltet ist, muß zur Anzeige der
Kalenderangabe lediglich der Tastenschalter gedrückt werden, um beispielsweise einen Punkt zu erzeugen
(oder was immer für ein anderes Code-Signal für diesen Zweck vorgesehen kt), um von der Zeit-Anzeige auf die
Kalender-Anzeige umzuschalten. Darüber hinaus sind nur noch solche Umschaltvorgänge erforderlich, die
zum Obergang auf den Einstellbetrieb und zur Betätigung der Anzeige in diesem Betriebszustand
erforderlich sind.
Bei dem in Verbindung mit F i g. 2 für eine LED-Uhr beschriebenen Einstellbetrieb umfaßte der Durchlaufzyklus
die Anzeige von »Minuten« über »Stunden« und »Datum« bis zum »Monat«. Bei dem LCD-System, für
das im wesentlichen die gleichen logischen Schaltkreise für den Betriebsartwähler verwendet werden können,
ist die Anordnung für die Einstellbetriebsart so getroffen, daß die Auslesewerte beginnend mit dem
Wochentag abgetastet werden und der Durchlauf dann sequentiell in der Folge »Datum«, »Monat«, »Stunde«
und »Minuten« durchgeführt wird.
Wie im Fall des Einstellvorgangs für die LED-Uhr kann der der LCD-Einstellfunktion zugeordnete Code
aus drei Punkten bestehen, so daß dann, wenn diese Punkte eingetastet werden, die Anzeige für den
Einstellbetrieb wirksam ist und die einzelnen Auslesewerte in der Folge des oben angegebenen Zyklus
durchlaufen werden. Wünscht man eine bestimmte Auslesung, beispielsweise das Kalenderdatum einzustellen,
so wird die Taste gedrückt, wenn diese Auslesung erscheint. Von diesem Augenblick an, rückt das Datum
rasch vor, und wenn der gewünschte Wert erreicht ist, wird der Tastenschalter freigegeben, und die Anzeige
kehrt automatisch in den Betriebszustand der Tageszeitanzeige zurück.
Soll dagegen die Auslesung »Minuten« geändert werden, die im Einstellzyklus als letzte erscheint, so ist
für diesen Fall die Anordnung im Betriebsartwähler der Uhr mit LCD-Anzeige so getroffen, daß beim
Vorrücken der Auslesung »Minuten« bei Erreichen des gewünschten Werts ebenfalls der Tastenschalter losgelassen
wird, wobei jedoch in diesem Fall die Anzeige nicht auf »Tageszeit« zurückkehrt, vielmehr die
Einstellung »Minuten« so lange festhält, bis der Tastenschalter wiederum eingedrückt ist. Erst zu diesem
Zeitpunkt kehrt die Anzeige auf »Tageszeit« zurück.
Der Grund dafür, weshalb die Minuteneinstellung festgehalten wird und nicht ein sofortiger automatischer
Übergang auf die Tageszeit-Anzeige erfolgt, besteht darin, den genauen Wiederanlauf der Uhr in Übereinstimmung
mit einem Ton- oder anderen Zeitsignal aus einer externen Vergleichsquelle zu ermöglichen, etwa
den Telefon- oder Radiozeitsignalen.
Verwendet der Benutzer beispielsweise das Telefon, um ein Zeitsignal zur Einstellung seiner Uhr mitgeteilt
zu bekommen und kündigt die Telefonansage an, daß bo
mit Beginn des nächsten Tons der genaue Zeitpunkt 10.30 Uhr vormittags gegeben ist, so kann die Uhr im
Einstellbetrieb vorab genau auf die Minutenanzeige »30« (angenommen die Stunden-Anzeige steht bereits
auf 10) eingestellt werden. Wird der Tastenschalter dann im Augenblick des über das Telefon empfangenen Tons
eingedrückt, so startet die Uhr genau zum Zeitpunkt 1030 in Übereinstimmung mit dem Telefonsignal.
Da der Betriebsartwähler in der Einstellbetriebsart
die Anzeige im Zyklus Tag—Datum —Monat—Stunde—
Minute durchläuft und da die Anzeigen (abgesehen vom Wochentag) in numerischer Form erfolgen, so
könnte der Benutzer durch die aufeinanderfolgenden Zahlen und deren jeweilige Zuordnung verwirrt werden.
So könnte er sich beispielsweise beim Aufleuchten einer »12« nicht erinnern, ob diese Zahl in der aufleuchtenden
Folge die Stunde oder den Monat angibt Da jedoch die sechsstellige LCD-Anzeige auch zwei alphanumerische
Ziffernstellen S5 und S6 aufweist, wird es möglich, die
numerischen Auslesewerte in ihrer Folge zu identifizieren, so daß jeder Verwirrung ausgeschlossen werden
kann.
Wird bei Einstellbetrieb — wie F i g. 4B zeigt — der Tag in alphanumerischen Zeichen (TU=Tuesday=
Dienstag) angezeigt, so ist keine Verwirrung möglich. Wird jedoch das Datum etwa mit »21« in den
beiden mittleren Ziffernstellen 53 und S4 angezeigt —
wie Fig.4C erkennen läßt —, so ist eine zusätzliche Indikation hilfreich. Dies wird über den Betriebsartwähler
erreicht, der in diesem Fall in den alpha-numerischen Ziffernstellen S5 und S6 die Identifikation »CA« also
calendar — Kalender angibt
Wird die Monatsanzeige gemäß Fig.4D in den ersten beiden Ziffernstellen etwa als »10« angegeben, so
leuchten in den alpha-numerischen Stellen bestimmte Begriffe, etwa »MO« (Montag) auf. Ähnliches gilt für die
Einstellung bei der Stundenanzeige, für die in Fig.4E
das Beispiel der Stunde »8« dargestellt ist, die zusätzlich mit »PM« (vormittags) oder »AM« (nachmittags
markiert ist. Die Minuten-Anzeige — »52« in F i g. 4F — wird als »MI« markiert. Jede numerische Anzeige in der
angegeben Folge ist also bei dieser Ausführungsform der Erfindung mit einer zusätzlichen alpha-numerischen
Markierung versehen.
Es sei betont, daß durch Ergänzung anderer Merkmale, "insbesondere durch kompliziertere Schaltkreise,
etwa durch eine Speichereinheit und verschiedene Arten von Sensoren das hier beschriebene Konzept
eines Betriebsartwählers und einer Anzeige-Ansteuerschaltung hinsichtlich des Bedienungskomforts
und/oder der Anzeige von zusätzlicher Information noch erweitert werden kann. So könnten beispielsweise
barometrische, astrologische, menstruale oder auch andere Arten von Daten, beispielsweise die Gezeiten als
Zeitinformation angezeigt werden. Der in einer solchen Solid-State-Uhr eingebaute Kleinrechner kann dann in
Verbindung mit einsetzbaren programmierten Speicher-Chips in integrierter Schaltkreistechnik in weit
größerem Umfang vorteilhaft ausgenützt werden. Mit einer sechsstelligen elektro-optischen Anzeige, bei der
alle Ziffernstellen zur Anzeige alpha-numerischer Zeichen ausgelegt sind, wird es möglich, eine Vielzahl
von Informationsaspekten über die gleiche Anzeige sichtbar zu machen. Dies läßt sich mittels eines einzigen
Tastenschalters erreichen, solange der Punkt-Strich-Code oder irgend ein anderer für diesen Zweck
einsetzbare Code eine ausreichende Anzahl von unterscheidbaren Signalen liefert.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (16)
1. Elektronische Uhr in Festkörper-Schaltkreistechnik mit einer elektrooptischen Anzeigevorrichtung,
die durch Zeitimpulse einer Ansteuerschaltung mit zugeordneter Umschalteinrichtung beaufschlagt
ist, über die unter Ansteuerung durch einen schalterbetätigbaren Betriebsartwähler mit einer
Logikschaltung eine wahlweise Erregung der Anzeigevorrichtung
zur Wiedergabe unterschiedlicher Zeitgruppen (Stunden und Minuten bzw. Sekunden und/oder Datum) und die Zufuhr von Vorrangimpulsen
für vorrückende Anzeige ermöglicht ist, gekennzeichnet durch einen einzigen ma- is
nuell als Taste oder Knopf zu betätigenden Schalter (15) zur Erzeugung von durch die Dauer der
Schalterschließstellung und/oder die Anzahl der Schalterbetätigungen bestimmten Code-Signale, die
vom Betriebsartwähler (14) aufgenommen, in der Logikschaltung (17 bis 24) decodierbar und in
Steuersignale umsetzbar sind, die über die Ansteuerschaltung (12) eine gewünschte Zeitgruppeninformation
zur Anzeige bringen oder die elektrooptische Anzeige im Einstellbetrieb betätigen.
2. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Schalter (15) erzeugten Code-Signale
ein diskretes Signal für jede ablesbare Zeitgruppe, d.h. Stunden und Minuten, Sekunden,
Tag und Kalendermonat, sowie ein Signal für den Einstellbetrieb umfassen.
3. Uhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung bei Einstellbetrieb,
veranlaßt durch das zugeordnete Code-Signal, eine Anzeige in schrittweiser Aufeinanderfolge
von Minuten, Stunden, Monaten und Tagen bewirkt und beim Schließen des Schalters die betreffende
Anzeige festhält, die dann durch die Vorrangimpulse vorrückbar ist.
4. Uhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsartwähler
(14) einen auf die Schalterbetätigung ansprechenden Zeitgeber (16) zur Bestimmung der Schalterschließdauer
enthält.
5. Uhr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsartwähler einen auf die Schalterbetätigung
ansprechenden ersten Zähler (17) enthält, um zu bestimmen, wie oft der Schalter geschlossen
wird und einen zweiten Zähler (18) aufweist, der zur Bestimmung der Anzahl der Schalterfreigaben dient.
6. Uhr nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber bestimmt, ob die
Schalterschließdauer kürzer oder länger als ein vorgebbares Zeitintervall (T) ist und einerseits bei
kürzerer Dauer einen Code-Punkt und andererseits bei längerer Dauer einen Code-Strich abgibt.
7. Uhr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsart-vähler bei Empfang eines
einzelnen Punkts ein Steuersignal zur Aktivierung der Tageszeit-Anzeige erzeugt. bo
8. Uhr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsartwähler beim Schließen des
Schalters (15) zunächst ein Steuersignal zur Aktivierung der Tageszeit-Anzeige und bei längerem
Geschlossenhalten des Schalters, d. h. wenn ein e.5 Code-Strich erzeugt wird, ein Steuersignal zur
Aktivierung der Sekundenanzeige abgibt.
daß die Taktimpulse über einen mit einem hochfrequenten Zeitnormal (10) gekoppelten Frequenzteiler
(11) gewonnen werden und daß der Zeitgeber (16) auf Taktimpulse anspricht, die von
dem Frequenzteiler abgeleitet sind.
10. Uhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung
mehrere mit licht-emittierenden Dioden bestückte Anzeigestellen besitzt
11. Uhr nach einem der vorstehenden Ansprüche 1
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung mit einer mehrstelligen Flüssigkristall-Anzeige
bestückt ist
12 Uhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung
eine erste Gruppe von elektronischen Schaltern (34, 35) zur auswahlweisen Erregung der Anzeige der
einzelnen Zeitgruppen und eine zweite elektronische Schaltergruppe (26 bis 29) aufweist, die die
Anzeigevorrichtung mit den Vorrangimpulsen zur Anzeige und Einstellung bei irgendeiner der
Zeitgruppen speist und daß die der Ansteuerschaltung zugeordnete Logikschaltung des schalter-betätigbaren
Betriebsartwählers einerseits auf ein erstes Signal vom Schalter anspricht und damit über die
erste elektronische Schaltergruppe eine Schrittfunktion auslöst, durch die die Anzeige aufeinanderfolgend
dargeboten ist und andererseits auf ein zweites Schaltersignal anspricht, durch das die betreffende
Anzeige aufrechterhalten und bewirkt wird, daß über die zweite elektronische Schaltergruppe
Vorrangimpulse hinsichtlich der gewählten Zeitgruppen-Anzeige zuführbar sind.
13. Uhr nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Freigabe des Schalters zur Stillsetzung
der Vorrangimpulse die betreffende Anzeige so lange aufrechterhalten bleibt, bis der Schalter erneut
betätigt wird.
14. Uhr nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung eine sechsstellige
Flüssigkristall-Anzeige enthält, deren erste vier Stellen (S\ bis Si1) zur Anzeige numerischer Daten
und deren letzte beiden Stellen (S5, S6) zur Anzeige
alpha-numerischer Daten bestimmt sind, daß in einem ersten, normalerweise eingestellten Betriebszustand
die ersten beiden Ziffernstellen die Stunden, die nächsten beiden Ziffernstellen die Minuten und
die übrigen beiden Stellen die Sekunden anzeigen, und daß in einem zweiten normalerweise nicht
eingestellten Betriebszustand, der durch eine Code-Operation über den Schalter einschaltbar ist, die
ersten beiden Ziffernstellen den Monat, die nächsten beiden Ziffernstellen das Datum und die letzten
beiden Ziffernstellen in Alpha-Anzeige den Tag der Woche angeben.
15. Uhr nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte sequentielle Anzeige von
Ziffern auf den ersten oder den nächsten beiden Ziffernstellen erfolgt und durch eine Identifikation in
Alpha-Form auf den letzten beiden Ziffernstellen begleitet ist.
16. Uhr nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Doppelpunkt (C) zwischen den
Anzeigen der ersten und der nächsten beiden Ziffernsteüen vorgesehen ir.t. der bei Zeitanzeigebe-
trieb kontinuierlich und bei Einstellbetrieb intermittierend aufleuchtet
Gegenstand der Erfindung ist eine elektronische Uhr nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, deren
Schaltkreise in Festkörpertechnik ausgeführt sind. Der Ausdruck »elektronische Uhr in Festkörper-Schaltkreistechnik«
bezieht sich hier auf eine Gattung von Uhren mit elektro-optischer Zeitanzeige, die keine
beweglichen Teile besitzen.
Bei herkömmlichen mechanischen Uhren wird bekanntermaßen die Drehbewegung für die verschiedenen
Teile des Uhrwerks aus der Energie einer aufgezogenen Feder gewonnen, die die Zeiger oder andr-e Zeitindikatoren
betätigt Bei elektronischen Uhren mit bewegbaren Zeigern werden üblicherweise die hin- und
hergehenden Bewegungen eines Hemmrads, d. h. der Unruhe oder die Schwingungen einer Stimmgabel durch
elektronische Mittel aufrechterhalten und zum Antrieb des Werks in Drehbewegung umgesetzt Solche
elektronischen Uhren enthalten also bewegliche Teile.
In neueren Typen von elektronischen Uhren in vergossener oder integrierter Schaltkreistechnik, d. h.
bei sogenannten »Sodid-State-Uhren« werden aus einem Zeitnormal, insbesondere einem Quarzschwinger
abgeleitete elektrische Impulse erzeugt die eine mehrstellige elektro-optische Anzeigevorrichtung betätigen,
die entweder mit licht-emittierenden Dioden (LED) oder mit Flüssigkristall-Anzeigeelementen
(LCD-Elementen) ausgerüstet ist Solche elektronischen Solid-State-Uhren enthalten also keine beweglichen
Teile. Der Hochfrequenzausgang des Zeitnormals beaufschlagt einen Frequenzuntersetzer, der aus einer
Kette von in integrierter Schaltkreistechnik ausgeführten Teilerstufen besteht. Der Ausgang des Untersetzers
liefert niederfrequente Zeit- oder Taktimpulse von beispielsweise 1 Hz Folgefrequenz. Dieses Ausgangssignal
speist eine Anzeige-Ansteuerschaltung, die als Miniatur-Zeitrechnermodul aufgebaut ist, der die
Eingangsimpulsfolge zählt, sie in binärer Form codiert, sodann decodiert und die Ergebnisse so umsetzt, daß für
die Anzeigestationen geeignete Signale bereitgestellt werden.
Bei einer batterie-getriebenen elektronischen Uhr mit beweglichen Teilen ist die Zeitanzeige kontinuierlich.
Gleichwohl ist bei heutigen Uhren der Wirkungsgrad für die Erzeugung der Bewegung so gut, daß die
Betriebslebensdauer einer kleinen leistungsfähigen Batteriezelle ein Jahr oder mehr beträgt Bei Solid-State-Uhren
dagegen liegt der Leistungsbedarf für die elektro-optische Anzeige im Falle der Verwendung von
licht-emittierenden Dioden relativ hoch, so daß bei kontinuierlicher Zeitanzeige nur eine kurze Lebensdauer
der Batterie zu erwarten ist. Aus diesem Grund ist bei heute handelsüblichen Typen von Solid-State-Uhren e>o
mit LED-Anzeige vorgesehen, daß die Anzeige nur dann eingeschaltet wird, wenn der Benutzer einen
Druckknopf oder Drucktastenschalter betätigt, so daß Batterieleistung gespart und mithin die Batterielebensdauer
verlängert wird. Bei einer bekannten Ausführungsform einer solchen Uhr ist die LED-Anzeige so
programmiert, daß bei einem Berührungskontakt mit dem DruckknoDfschalter die Minuten und Stunden
während eines Intervalls von eineinvieriel Sekunden angezeigt werden, während bei kontinuierlichem
Eindrücken des Schalters die Minuten- und Stundendaten verschwinden und die Sekunden aufleuchten, wobei
die Anzeige des Sekundenzählvorgangs so lange erfolgt,
wie der Knopf eingedrückt gehalten wird.
Bei diesen Solid-State-Uhren erfolgt die genaue Ermittlung der Zeit kontinuierlich und unabhängig
davon, ob angezeigt wird, wobei erst im Moment des Drucks auf den Schalter die Zeit- oder Zeittastsignale
der Anzeigevorrichtung zugeführt werden. Bei Soiid-State-Uhren erfolgt das Einstellen über getrennte
Schalter, insbesondere mittels eines Schalters für die Stunden und eines anderen Schalters für die Minuten.
Diese Einstellschalter sind durch einen Fühler oder Koppelstift zu betätigen, der in eine bestimmte
Zugangsöffnung einzusetzen ist Wird der Stunden-Einstellschalter auf diese Weise betätigt so rückt der
Stunden-Anzeigewert rasch vor, ohne den Einstellvorgang für die Minuten und Sekunden zu beeinflussen.
Wird andererseits der Minuten-Einstellschalter betätigt so werden die Sekunden automatisch auf Null gesetzt
während die Minuten auf den gewünschten Einstellwert vorgerückt werden können. Bei einer ähnlichen
elektronischen Uhr dieses Typs sind die Einstellschalter mittels eines äußeren Magnets zu betätigen, um auf
diese Weise Abdichtprobleme zu vermeiden.
Bei einer Solid-State-Uhr mit elektro-optischer Anzeige für nur zwei Zeitgruppen (d. h. Tageszeit und
Sekunden) werden also beretis mindestens drei Schalter benötigt d. h. einen gemeinsamen Schalter oder Knopf,
um eine der beiden Zeitgruppen für die Anzeige zu wählen, sowie zwei zusätzliche Schalter zur Einstellung
der Betriebsarten, d. h. zur Einstellung der genauen Zeit Wird eine vierstellige elektro-optische Zeitanzeigevorrichtung
verwendet, die auch noch das Ablesen des Kalenderdatums ermöglicht, so sind zusätzliche Schalter
erforderlich. Bei einer Solid-State-Uhr dieses Typs ermöglicht die Anzeigevorrichtung das Ablesen von
drei Zeitgruppen, d. h. der Tageszeit (Stunden und Minuten), des weiteren der Sekunden und schließlich des
Kalenderdatums. Jeder Zeitaspekt muß einstellbar sein.
Um die Anzahl der Schalter zu vermindern, die für eine derartige Anzeigevorrichtung mit drei Anzeigemöglichkeiten
erforderlich sind, ist es bei einigen bereits im Handel befindlichen Uhren dieses Typs üblich, zwei
Druckknopfschalter vorzusehen, die so angeordnet sind, daß beim Eindrücken des einen Knopfes der erste
Zeitaspekt oder die erste Zeitgruppe, beim gemeinsamen Eindrücken beider Knöpfe die zweite Zeitgruppe
und bei alleinigen Eindrücken des anderen Knopfs die dritte Zeitgruppe angezeigt werden. Zusätzlich zu den
beiden Knöpfen ist jedoch ein Einstellschalter erforderlich, über den bei Betätigung die dem gewählten Knopf
oder den gewählten Knöpfen zukommende Anzeige vorgerückt wird.
Als Beispiel für eine solche elektronische Uhr mit zwei Druckknopfschaltern sei auf den älteren Vorschlag
gemäß der DE-PS 24 32 39C hingewiesen, die eine elektronische Uhr mit einer elektrooptischen Anzeige
zur Darstellung unterschiedlicher Zeitaspekte wie Tageszeit (Stunden und Minuten) oder Datum (Tag und
K*ionat) und/oder Sekunden beschreibt. Zur auswahlweisen
Darstellung der einzelnen Zeitaspekte auf der elektrooptischen Anzeige sind zwei Einstellknöpfe oder
Drucktasten vorgesehen, über die in bestimmter Kombination und zeitlicher Reihenfolge die einzelnen
Darstellungsarten gewählt werden können. Die durch
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---|---|---|---|
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