DE2538658C3

DE2538658C3 - Elektronische Mehrzweckuhr

Info

Publication number: DE2538658C3
Application number: DE2538658A
Authority: DE
Inventors: Jean-Felix Neuenburg Perotto; Eric Dr.-Ing. Cernier Vittoz
Original assignee: Centre Electronique Horloger Sa Neuenburg (schweiz)
Current assignee: Centre Electronique Horloger Sa Neuenburg (schweiz)
Priority date: 1974-09-04
Filing date: 1975-08-30
Publication date: 1979-08-16
Also published as: CH599599B5; CH1203674A4; US4047010A; DE2538658B2; JPS5152871A; DE2538658A1; JPS5529398B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Mehrzweckuhr mit Steuerschaltung zum Auswählen einer der in ihr vereinigten Funktionen und mit verschiedenen Funktionen gemeinsamen elektrooptischen Anzeigemitteln sowie einer an die Steuerschaltung angeschlossenen Auswahlschaltung um die Funktionen wahlweise anzuzeigen. Bei aus DE-OS 22 13 °>34 bekannten elektronischen Mchrzweckuhren solcher Art ist die Auswahlschaltung lediglich als Wähler für die anzuzeigenden Funktionen ausgebildet und ihre Steuer-

vorrichtung nicht geeignet, von der Eingabeschaltung bzw. Abtastschaltung der Rechenschaltung her betätigt zu werden. Dies bedeutet, daß außer den vom Äußeren des Uhrengehäuses her zu betätigenden Tasten der Abtastschaltung auch noch ein zusätzliches Schaltelement vorgesehen sein muß, um die Steuerschaltung zu betätigen, die dann ihrerseits entsprechend der an ihr von außen her vorgenommenen Einstellung die Auswahlschaltung, die Rechenschaltung, die Abtastschaltung und ggf. einen Speicher steuert Bei anderen, aus US-PS 38 03 834 bekannten Mehrzweckuhren ist außer einer Klein-Tastatur zum Eingeben von Befehlen oder Daten ein Druckknopf an der Außenseite des Uhrengehäuses angeordnet, mit dem ein auf die Auswählschaltung wirkender Schalter betätigt wird.

Bei allen mit Klein-Tastatur und Umschaltknopf ausgestatteten Mehrzweckuhren muß jeder Grundwert mittels einer spezifischen Taste eingegeben werden, was dazu führt, daß die Morphologie der Finger die Miniaturisierung der Tasten und damit die Anzahl der Tasten begrenzt Für die Betätigung der Tasten muß dabei überhaupt ein Hilfsmittel, beispielsweise ein Stäbchen oder dergleichen, benutzt werden.

In anderen bekannten Ausführungen erfolgt die Dateneingabe durch Auswahl eines bestimmten Symbols aus einem Alphabet, das aufeinanderfolgend angezeigt wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, eine relativ große Zeit zu beanspruchen, wenn das verwendete Alphabet umfangreich ist. Bei anderen bekannten Lösungen verwendet man eine Tastatur mit einer verringerten Anzahl von Tasten, wodurch diese Tastatur im Falle einer großen Anzahl von möglichen Daten ein schwieriges Anlernen des Benutzers erfordert.

Ein mit der Formerkennungstechnik verwandtes Verfahren scheint besser dazu geeignet zu sein, das Problem der Dateneingabe in einem kleinen Gerät zu lösen, denn die eingehenden Daten werden nicht mehr einzeln ausgewählt, sondern an der Schreibweise eines Zeichens erkannt, welches der Benutzer auf einer geeigneten Oberfläche, die zum Gehäuse des Gerätes gehört, schreibt

Eine bekannte Art, alphanumerische Zeichen zu erkennen, besteht darin, Punkt für Punkt die Schreibweise des mit einem Ensemble von vorregistrierten Schablonen eingegebenen Zeichen zu vergleichen, wobei der Algorithmus, der es erlaubt, die dem Zeichen entsprechende Schablone zu erkennen, komplex ist.

Es ist daher rationeller, sich eine Formerkennungsvorrichtung vorzustellen, bei der man aus der Schreibreihenfolge Nutzen zieht. Aus FR-PS 22 04 314 ist eine Vorrichtung solcher Art bekannt, die aus einer Platte mit einer Oberfläche mit mindestens zwei Ausbeulungen besteht, die eine Art Rinne formen, entlang welcher der Finger des Benutzers beim Schreiben eines Zeichens gleiten kann, wobei Meßfühler dieser Platte zugeordnet sind, um die Schreibweise des Zeichens während seines Aufzeichnens beim Durchgang des Fingers in eine Reihe von elektrischen Signalen umzuwandeln.

Es ist aber schwierig, eine solche Dateneingabevorrichtung in einer Vielzweck-Uhr zu verwenden, denn, da die verfügbare Schreibfläche klein ist, muß die Anzahl ■ I··:■ Meßfühler im Verhältnis zum brauchbaren Alphabet ... tränkt sein. Dazu sollte die Schreibfläche minde-•-U ns angenähert flach sein.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine elektrische Mehizweckuhr zu schaffen, die bei Vermeidung der bisher notwendigen Schalter zur Auswahl der Funktionen eine Befehls- und Dateneingabevorrichtung aufweist, die fähig ist, einen zufriedenstellenden Dialog zwischen dem Benutzer und dem Gerät herzustellen und dabei folgenden Bedingungen genügt:

a) Eingabe einer relativ großen Anzahl von Daten auf einer kleinen Schreibfläche,

b) relativ kurze Eingabezeit und

c) Eingabe der Daten durch eine einfache manuelle Handlung, die kein Anlernen von Seiten des Benutzers benötigt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerschaltung als Anschluß-Schaltung ausgebildet ist, über die die Auswählschaltung und eine Datenverarbeitungsschaltung mit im Uhrenglas eingelagerten Meßfühlern zusammenarbeiten, wobei die Meßfühler und die Anschluß-Schaltung so ausgebildet sind, daß sie die Schreibfolge von auf der Oberfläche des Uhrenglases analog gezeichneten, den durch die Datenverarbeitungsschaltung zu verarbeitenden Daten und Instruktionen entsprechenden alphanumerischen Zeichen erfassen und erkennen.

Die in der Uhr enthaltene Anschluß-Schaltung erlaubt es also, innerhalb eines begrenzten und

2ί vorausbestimmten Alphabets die eingehende Angabe mittels der Information zu erkennen, die durch die Folge beim manuellen Aufzeichnen des der eingehenden Angabe zugeordneten Zeichens geliefert wird. Damit entfallen nicht nur die in einer Tastatur vereinigten.

jo einer Anzahl von Zeichen zugeordneten Schalter, sondern auch jegüche auf die Steuerschaltung der Uhr wirkende Umschalter. Durch das erfindungsgemäße Zusammenwirken von Meßfühler- Anordfrj ng, Anschluß-Schaltung, Datenverarbeitungsschaltung und Auswahlschaltung ist es nicht allein möglich, die für die Steuerung der Auswählschaltung, also die wahlweise Benutzung der Uhr als Rechner erforderlichen Befehle und die für den Betrieb des Rechners erforderlichen Daten und Befehle durch Aufzeichnen auf das

•ίο Uhrenglas einzugeben. Vielmehr bietet die Erfindung auch die Möglichkeit, die für den Betrieb der Uhr, beispielsweise Stellen der Uhr und bzw. oder Datumseinstellung erforderlichen Daten und Befehle über die Meßfühler und die Anschluß-Schaltung einzugeben.

■» ■> Im folgenden werden anhand der Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben:

F i g. 1 stellt eine Mehrzweck-Armbanduhr dar, die die Zeitmeß- und Zeitangabefunktionen mit der Funktion als Rechner vereint, wobei die Uhr eine für die

"in Steuerung des Rechners notwendige Dateneingabevorrichtung enthält;

F i g. 2 ist ein Blockschema der der Armbanduhr gemäß F i g. 1 zugeordneten Schaltung;

F i g. 3 ist ein Schema des Funktionenwählers, der Uhr

Vi oder des Rechners;

Fig.4 stellt eine Vorrichtung dar, um den Rechner unter Spannung zu setzen;

F i g. 5 zeigt ein Element des Multiplexers;

F i g. 6 zeigt eine Schaltung für die Erfassung und für die Impulsformung des Ausgangssignals der kapazitiven Meßfühler; die

Fig. 7, 8, 9 und 10 zeigen Konstruktionsdetails oder das Prinzip der Meßfühler; die

Fig. 11, 12, 13 und '4 zeigen einige Beispiele der Schreibweise von durch die vorgeschlagen; bciiahung erkennbaren Zeichen und von den "lurch deren Schreibreihenfolge erzeugten, zugeordneten Kodierungen;die

^ig. 15 und 16 sind Elementarzellen der Schaltung gemäß Fig. 17;

Fig. 17 stellt das Blockschema der Erkennungsscha! lung 10 aus K i g. 2d;^jr;

Fig. '8 erklärt die Arbeitsweise der Schaltung gemäß Fig.!.;

Fig. 19 stellt das Blockschema einer elektronischen Uhr, die die Dateneingabevorrichtung zur Korrektur der Stunde und des Datums benutzt, dar;

Fig. 20 stellt ein Schema eines Teils eines Kodeunv wandiers dar;

F i g. 21 zeigt ein Schieberegister;

Fig. 22 zeigt das Schema der Erkennungsschaltung 10'der F ig. 19; die

F i g. 23 und 24 zeigen die Befehle für die Stunden- und Datumskorrektur;

F i g. 25 stellt eine der Erfassungs- und Impulsformerschaltungen für einen Widerstand-Meßfühler dar;

F i g. 26 zeigt, was am Eingang und am Ausgang der Auslöseschaltung erscheint;

F i g. 27 ist ein Schema, das die Arbeitsweise der den Widerstand-Meßfühlern zugeordneten Erfassungsschaltung erläutert; die

F i g. 28 und 29 stellen die Zustandstabellen der Elementarzellen,die die logische Schaltung von Fig. 17 bilden, dar.

Das in F i g. 1 dargestellte Gerät erlaubt es, die Zeit zu messen oder anzuzeigen und Daten zu verarbeiten, wobei sein Aussehen demjenigen einer gebräuchlichen Armbanduhr 1 mit elektrooptischen Anzeigemitteln 4 und 5 gleicht. Um einen Befehl oder Daten einzugeben, zeichnet der Benutzer mit einem Finger ein Zeichen auf die Oberfläche des (Jhrenglases 2. Das Uhrenglas 2 weist Meßfühler 3a, 3b, 3c und 3d auf, die den Verlauf des Fingers des Benutzers erfassen und eine Reihe von Impulsen, deren Frequenz auf eindeutige Weise dem gezeichneten Zeichen entspricht, liefern.

Die F i g. 2 stellt ein Blockschema eines Gerätes dar, worin die Datenverarbeitungsschaltung ein Rechner ist. Um diesen zu steuern, muß man die numerischen Zeichen 0,1,2... 9 und die Befehle +, —, x,/, = und c (clear) eingeben können.

Die Meßfühler 3a, 3b, 3c und 3d sind mit Erfassungsund Impulsformerschaltungen 9a, b, c, d verbunden, die eine logische Erkennungsschaltung 10 steuern, deren Ausgänge, deren Zahl gleich ist derjenigen der möglichen eingebbaren Zeichen, in Parallelschaltung einen Kode-Umsetzer 11 und die Datenverarbeitungsschaltung 13 ansteuern, wobei diese Schaltung 13 in diesem Falle ein 4-Operationen-Rechner ist. Um diesen Rechner durch die Schaltung 10 zu steuern, ist es notwendig, den mit jeder Taste der Tastatur verbundenen Schalter (üblicher Steuerung) durch einen Transistor, zum Beispiel einen N-Canal MISFET, zu ersetzen. Der der einzugebenden Angabe entsprechende Transistor wird leitend — Steuerelektrode im Zustand 1 — während alle übrigen Transistoren gesperrt sind. Auf diese Weise ist es möglich, den Rechner durch die Erkennungsschaltung 10 zu steuern. Der aus einer Dioden-Matrix bestehende Kode-Umsetzer 11 steuert eine elektronische Anzeigevorrichtung 4 mit 16 Segmenten, die der Überwachung der eingehenden Daten dient

Die Schaltung 13 steuert einen der Eingänge £i eines Multiplexers 25 an, dessen anderer Eingang £Ί durch eine Zeitmeßschaltung H gesteuert wird, die eine Quarz-Zeitbasis 23, eine Frequenz-Teilerschaltung, Zähler 28 und einen Dekodierer 27 aufweist Der Ausgang S des Multiplexers 25 steuert eint Anzeige 5, die neun Ziffern des 7-Segment-Typ!> enthält. !,>:<. Einschaltung der Schaltung 10 erfolgt eine gewisse Zeit nach dein Ende der Schreibfolge eines Zeichens mittels eines durch ein ODER-Gatter 8 mit vier Eingängen gesteuerten Verzögerungsgliede« 12.

Die Schaltungen 8, 9a, 9b, 9c, <id, 10 und 12 bilden die AnschinNschaltung(interface) F.

Die Anzeigevorrichtung 5 wird entweder für die Zeitanzeige benutzt, wenn die Zeitmeßfunktion gewählt wurde, oder für die Anzeige von Rechenresultaten, wenn die Rechner-Funktion gewählt wird. Diese Auswahl wird durch die in F i g. 3 dargestellte Schaltung 26 getätigt. Falls der Benutzer den Rechner zu benutzen wünscht, zeichnet er das Zeichen »C« (clear), wodurch die Speisungen des Rechners 13 eingeschaltet und seine Anzeige auf der Anzeigevorrichtung 5 durch den Multiplexer 25 ausgewählt wird. Die Zeitmessung ersetzt automatisch nach einer gewissen Zeit T, nach der die letzte arithmetische Operation durchgeführt wurde, den Rechner.

Die Schaltung 26 (siehe Fig.3) enthält einen Flip-Flop des Typs »D« 30 (Referenz C-MOS 74C 74), dessen Taktimpulseingang C durch die Linie »C« der Schaltung 10 gesteuert wird, und die den Zustand 1 annimmt, wenn dieses Zeichen geschrieben wird. Der Ausgang Q des Flip-Flops 30 steuert über die Linie 26a den Auswahleingang des Multiplexers 25, von welchem eine Zelle in der F i g. 5 beschrieben ist, und eine Vorrichtung, um den in F i g. 4 dargestellten Rechner 13 unter Spannung zu setzen. Diese Vorrichtung besteht aus zwei Transistoren 32 und 33, wovon einer durch den Ausgang Q des Flip-Flops 30 gesteuert während der andere als Unterbrecher der Speisespannung U, des Rechners 13 verwendet wird.

Das Verzögerungselement 31 (Fig. 3) ist dem Verzögerungselement 12 ähnlich, weist aber eine größere Verzögerung auf, in der Größenordnung einer Minute. Solange Zeichen auf der Schreibfläche geschrieben werden, erhält das Verzögerungselement 31 Impulse, die seinen Ausgang im Zustand 1 erhalten. Nach einer Zeit T' nach dem Eingang des letzten Zeichens gelangt sein Ausgang in den Zustand 0, wodurch der Flip-Flop 30 in den Zustand C? = 0 versetzt wird und dadurch die zeitgebende Funktion einschaltet Dadurch vermeidet man für das Umschalten von einer Funktion zur anderen die Verwendung eines zusätzlichen mechanischen Schalters. Außerdem weist diese automatische Umschaltung den Vorteil auf, den Energieverbrauch ohne Zutun des Benutzers zu vermindern.

Die Zeitmeßschaltung H, die Erkennungs- und Auswahlschaltungen 26 und Multiplexschaltungen 25 sind mit der Technik der KompIementär-MOS-Transi stören herstellbar, wobei die drei letzteren Schaltunger ungefähr 200 NAND-Gatter aufweisen.

In einem anderen Ausführungsbeispiel können dei Kodeumsetzer 11 und die Anzeige 4 weggelasser werden; die Überwachung der Eingangsdaten kanr dann durch die Anzeige 5 geschehen.

F i g. 7 zeigt eine praktische Ausführung der Meßfühler 3a, b, c, d, die in einer ersten Ausführungsforrr kapazitiv sind. Die Elektroden 3e werden durch ein« Zinkoxydabscheidung auf einem gewöhnlichen Glas mii einer Dicke von ungefähr 1 mm hergestellt, um die mechanische Festigkeit der Schreibfläche zu gewährlei sten. Eine Plastikschicht 3Λ mit einer Dicke von 5 bii 10 μπι aus Zelluloseazetat und eine Glasplatte 3g mi

ei'iei Dicke von 50 μτη bedecken die Llektrouen, wobei das Ganze bei ungefähr 300°C und unter Druck zusammengesetzt wurde. Di P'a^tikschiciit j.^:: jnd das Glas Ig schützen die Elektroden und bilden das Dielektrikum der Kondensatoren C\ (siehe Fi g. 8), die -> sich zwischen den Elektroden 3eur.;^; 'cm Finger 3k des Benutzers bilden G, CO sind Streukapazitäten.

Fig.6 stellt eine der Erfassungs- und Impulsfnrmungsschahungen 9 (a, b, coder a^dar mit einem Filter LiG. der durch einen Stromgenerator C bei der in Resonanz erregt wird, und einem Detektor DiC2, dessen Ausgang mit einem Spannungskomparator 15, der ein logisches Signal liefert, verbunden ist.

Die Anwesenheit eines Fingers in der Nähe eines Elektrodenpaares 3a, b, c oder d eines der Meßfühler η ruft eine Änderung der Kapaziiäi hervor. An seinen Ausgängen ist der Kondensator, der ohne Finger einen Wert von etwa 2 pF und mit Finger einen solchen von etwa 2,2 pF aufweist, parallel mit einem Trimmkondensator G (2 pF) geschaltet und bildet mit der Spule L\ (2,8 mH) einen Sperrkreis, der, mit Wechselstrom durch den Generator G erregt, eine Wechselspannung Ub an seinem Ausgang entwickelt. In der Nähe der Resonanz (f = 1,5 MHz) verändert sich diese Spannung sehr stark mit dem kapazitiven Wert des Meßfühlers. Die an den 2^r> Aufnehmer DiC; angelegte Spannung Ud liefert eine Gleichspannung Up = Ub, die eine Funktion der Anoder Abwesenheit des Fingers in der Nähe einer der Meßfühler der Schreibfläche ist. Die Spannung Ud wird mit einer Referenzspannung Ur mittels eines Kompara- jo tors 15 verglichen, der an seinem Ausgang eine Spannung U₅ l'efert, wobei

U, = 0 falls Ud > Ur (Abwesenheit des Fingers)

= logischer Zustand 0
U₅ — Ußmcm falls Ud < Ur (Anwesenheit des Fingers)

= logischer Zustand 1

Die Ausgänge der Komparatoren steuern die logische Erkennungsschaltung 10.

Die F i g. 11,12,13 und 14 zeigen einige Beispiele von -w Zeichen und Befehlen, wie sie gezeichnet werden müssen, um erkannt zu werden. Bei jeder Aufzeichnung überfährt der Finger des Benutzers die Meßfühler gemäß einer gegebenen Reihenfolge und erzeugt auf diese Weise eine Folge (Y) von Kombinationskoden (X). ->^r> Jedes Zeichen entspricht eindeutigerweise einer aus einer bestimmten Anzahl von Schritten (1 bis 6) zu vier Bits gebildeten Folge.

Die logische Erkennungsschaltung 10 gemäß der F i g. 17 besteht aus einer Gruppe von Elementarzellen, ^r>u die sich in zwei Kategorien teilen:
in einfache Zellen (F i g. 15) und
in Verzweigungszellen (F i g. 16).

Die einfache Zelle 50 besteht aus drei NAND-Gattern 51, die ein Flip-Flop des Typs ÄS mit Steuergatter ~>^r> bilden. Diese Zelle wird durch drei voneinander verschiedenen Variablen gesteuert: Der Eingang E ist mit dem Ausgang der vorhergehenden Zelle verbunden, der Eingang C9(a,b, coder d) wird durch einen der vier Meßfühler gesteuert, während der Eingang R zur m> Nullsetzung dient Die Zustandstabelle dieser Zelle wird durch die Fig.28 dargestellt, worin man eine Gebrauchsfolge dargestellt hat, wobei die ausgezogene Linie der Aktivierung der Zelle und die gestrichelte Linie der Nullstellung entspricht Die Verzweigungszel- «" le 53 (siehe Fig. 16) besteht aus 6 NAND-Gattern 54, die als Doppel-Flip-Flop ÄS mit Steuergatter aufgebaut sind. Diese Zelle wird durch vier Variablen gesteuert:

Der Eingang E' ist mit dem Ausgang der vorhergehenden Zelle verbunden, zwei Eingänge C9 und C9' werden durch zwei Meßfühler gesteuert, während der Eingang R der Nullstellung dient. Fig. 29 stellt einr Zustandstabelle dieser Zelle mit einer Gebrauchsfolge dar, worin die ausgezogene Linie dem aktivierten Meßfühler Cl, die strichpunktierte Linie der Aktivierung des Meßfühlers C2 und die gestrichelte Linie der Nullstellung entspricht.

In der Fig. 18 ist ein Teil der Schaltung 10 dargestellt, um die Arbeitsweise derselben bessa erläutern zu können. Darin wird die Erkennung des numerischen Zeichens »9« dargestellt, dessen Schreibreihenfolge durch die F i g. 12 gegeben wird.

Jede Zelle 50 oder 53 ist dort symbolisch durch ein Feld dargcsicüt, in welchem der sie steuernde Meßfühler mit seinem Referenzzeichen angegeben ist. Um dieses Schema verständlicher zu machen, wurde die Nullstellungslinie, welche alle Eingänge R miteinander verbindet, weggelassen.

Es sei angenommen, daß alle Ausgänge der Zellen irn Zustand 0 sind, welches dem ursprünglichen Zustand der Schaltung_ entspricht. Aus diesem Grunde wird der Eingang fder Schaltung 50a durch das Gatter 70 in den Zustand 1 gesetzt. Wie aus der Fig.28 hervorgeht, versetzt der Übergang zum Zustande 1 des Einganges C9 (siehe Fig. 15) der Zelle 50a, die durch den Meßfühler 3b gesteuert wird, den Ausgang S dieser Zelle ebenfalls in den Zustand 1.

Die Schreibfolge von Ziffer 9 ist derart, daß der Meßfühler 3c anschließend aktiviert wird. Da sich nun der Eingang E' der Verzweigungszelle 53a im Zustande 1 befindet, und aufgrund der Zustandstabelle der F i g. 16b, bewirkt der Übergang des mit dem Meßfühler 3a verbundenen Einganges C9 in den Zustand 1, daß der Ausgang S1 in den Zustand 1 versetzt wird und dadurch den Ausgang S 2 im Zustande 0 sperrt, damit jede weitere Einwirkung auf den Meßfühler 3a den Zustand dieser Zelle nicht mehr verändert.

Daraufhin gerät der Eingang E der Zelle 506 in den Zustand 1, und sein Ausgang gerät ebenfalls in den Zustand 1, sobald der Meßfühler 3d aktiviert wird. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis die gesamte Folge eingegeben ist, womit der Ausgang der Zelle 50c/ im Zustande 1 ist, welches der geschriebenen Ziffer 9 entspricht.

Damit ein neues Zeichen eingegeben werden kann, muß die Erkennungsschaltung 10 in den Aufnahmezustand versetzt werden. Diese Operation wird durch einen Detektor für die Feststellung des Schlusses der Folge durchgeführt, welcher Detektor ein ODER-Gatter 8 mit vier Eingängen (siehe Fig.2) enthält. Der Ausgang des Gatters 8 ist jedesmal im logischen Zustand 1, wenn einer der Meßfühler aktiviert ist, wodurch eine Pulsfolge erzeugt wird, dessen Anzahl gleich der Schritte der eingegebenen Folge ist Diese Impulse versetzen das Verzögerungselement 12 in Bereitschaft, wobei dessen Ausgang Si (siehe F i g. 26) nach einer Zeit Γ nach dem letzten Eingangsimpuls einen Puls P für die Nullstellung liefert

Diese Bereitschaftsmittel bedingen daher eine untere Grenze der Schreibgeschwindigkeit, derart, daß die Zeitspanne zwischen zwei Schritten der eingehenden Folge kleiner als Tsein muß, wobei Tin diesem Falle 0,5 Sekunden beträgt

Gewisse Zeichen haben solche Folgen, daß sie am Anfang der Sequenz anderer Zeichen entsprechen, und es ist daher notwendig, eine Vorrichtung vorzusehen.

um sie voneinander unterscheiden ?\i können.

Im vorhergehenden Beispiel enthält die Folge der Ziffer 9 diejenige der Ziffer C, wobei die Folge dieser letzteren Ziffer 2, 3, 4, 1 beträgt. Falls nun die Ziffer 0 gezeichnet wird, wird der Eingang des Gatters 59 direkt in den Zustand 1 versetzt und invertiert dann in den Zustand 0. während sein Ausgang in den Zustand ' versetzt wird, was bedeutet, daß das Zeichen 0 gezeichnet wurde.

In Fig. 17 ist eine vollständige Schaltung gezeigt mit sämtlichen Gattern, die es erlauben, die Zeichen zu unterscheiden, deren Folgen in einem gewissen Bereich identisch sind.

Die Zeichenerkennung wird in Echtzeit durchgeführt.

Gewisse Zeichen, wie die Ziffer »9« (Fi g. 12 und 13) können auf verschiedene Weisen geschrieben werden und erzeugen daher verschiedene Folgen. Die Erkennungsschaltung 10 erlaubt es, zwei Möglichkeiten zu erkennen.

In einer anderen Ausführungsform der Meßfühler, wie sie in F i g. 9 dargestellt ist, ist die Schreibfläche io in drei Zonen 16a, 166 und 16c unterteilt, die drei kapazitive Meßfühler mit relativ großer Oberfläche definieren. Die kapazitiven Meßfühler bestehen aus einem Netzwerk von durchsichtigen Elektroden 17a und 17b, die auf einer Glasunterlage abgeschieden und mit einer isolierenden Oxydschicht bedeckt wurden, wobei diese Schicht vor Abnützung schützt und ein Dielektrikum bildet.

Die Elektrode 17a ist an die Masse gelegt, und jede Zone der Elektroden l?i> bildet den anderen Belag eines Kondensators, dessen Kapazität zwischen den Punkten 13a, b, c und der Masse durch die Anwesenheit des Fingers auf der Schreibfläche geändert wird. Das eingegebene Zeichen erzeugt eine Kodierungsfolge mit drei Bits in der weiter oben beschriebenen Weise (siehe F i g. 23 und 24).

In Fig. 19 erkennt man das Blockschema einer elektronischen Uhr mit einer Vorrichtung für die Datums- und Zeitkorrektur, wobei diese Daten über die in Fig.9 dargestellte Schreibfläche 16 eingegeben werden können.

Die Meßfühler 18a, b und c sind mit der Erfassungsschaltung 109a, b und c verbunden. Die Ausgänge dieser Schaltkreise steuern eine Unterdrückungslogik 19, die erlaubt, falsche Eingangskodierungen zu entfernen, die dadurch entstehen können, wenn der Finger des Benutzers gleichzeitig zwei Meßfühler aktiviert. Der Ausgang der Unterdrückungslogik. 19 wirkt auf einen Verzweigungs-Erkennungsschaltkreis 10', der im Prinzip identisch mit dem bereits beschriebenen Schaltkreis 10 ist, wobei dies analog auch für den Bereitschaftskreis 12 und das mit drei Fingängen versehene Gatter 8' gilt

Diese Uhr weist eine Quarz-Zeitbasis 135 auf, die Impulse einem Frequenzteiler 136 liefert, dessen Ausgang 150 den ersten BCD-Vorwahlzähler 137a im Rhythmus von einem Impuls pro Minute steuert Dieser Zähler ist der Erste einer Untersetzungskette, die durch die Vorwahl-BCD-Zähler \31b, c, d, 140a, b, c, i/gebildet wird und die die Kodeumsetzer 138a, b, c, d, 141a, b, c, d beaufschlagen, wobei die Letzteren die elektrooptischen Anzeigeelemente 139a, b,c,d, 142a, b, c, d steuern und die jeweils die Minuten, die Zehner-Minuten, die Stunden, die Zehner-Stunden, die Tage, die Zehner-Tage, die Monate und die Zehner-Monate darstellen.

Die Vorwahleingänge 149a, b, c, c/der Zähler werden durch ein Schieberegister mit vier parallelen Bits 143 mit dem Eingang 151 und parallelen Ausgängen gesteuert. Der Taktimpulseingang 148 des Registers wird durch die Bereitschaftsleitung des Erkennungskreises 10' betätigt. Der Eingang des Registers 143 wird durch einen Dioden-Kodeumsetzer 144 gesteuert, der > selber durch den Ausgang 147 des Erkennungskreises 10' gesteuert wird, wobei dieser Erkennungskreis in der F i g. 22 dargestellt ist, in der die Angaben 18a, b, c den Zonen des kapazitiven Meßfühlers 16 entsprechen. Die Aufladung der Vorwahlzähler wird durch die Leitungen

ι» 545 und !■?€, die den Ausgängen »W« und »Z> < des Erkennungskreis?s entsprechen, besorgt. Der Erkennungskreis wird durch die Schreibfläche 16 und die Anschlußschaltungen (interfaces) 19 gesteuert.

Die Zeit- oder Datiimskorrektur wird dadurch erhalten, daß man auf der Oberfläche 16, d. h. auf dem Uhrenglas, die gewünschte Zeit oder das gewünschte Datum und anschließend das Zeichen H oder D, je nachdem, ob die gewünschte Korrektur eine Zeit- oder eine Datumskorrektur ist, schreibt Sobald dieses Zeichen geschrieben ist, wird die korrigierte Angabe angezeigt. Die F i g. 23 und 24 zeigen die Folge, die diesen Befehlen entspricht.

Die Arbeitsweise der Schaltung ist die folgende: Der Benutzer schreibt auf der Oberfläche 16 die Zeit oder das Datum, die er anzuzeigen wünscht, "-omit eine Korrektur vier Ziffern enthält, zum Beispiel:

1 2 3 ¹S = 12 h 35 Min.
17 0 8= 17. August

Jedesmal, wenn eine Ziffer aufgezeichnet ist, nimmt der Ausgang 147 der Schaltung 10', der dieser Ziffer entspricht, den logischen Zustand 1 ein. Die zehn Ziffern, die geschrieben werden können (siehe F i g. 22), aktivieren auf diese Weise die zehn Leitungen 147, die einen teilweise in Fig.20 dargestellten Kodeumsetzer 144 beaufschlagen. Dieser, aus einer Diodenmatrix 200 gebildete Kodeumsetzer erlaubt den Übergang vom Eintrittscode 1 Bit pro Zeichen in einen Austrittscode, in diesem Falle der BCD-Code, wobei der Ausgang durch

-»ο die Linien 151A B, C, D gebildet wird, in F i g. 19 durch die einzige Leitung 151 symbolisiert

jedes geschriebene Zeichen wird somit in ein aus vier Bits bestehendes Wort umgewandelt, das im Schieberegister 143 gespeichert wird. Dieses in der Fig. 21 dargestellte herkömmliche Register verwendet vier parallele Flip-Flop-Ketten 201 des Typs »D«, dessen sämtliche Taktimpulseingänge C miteinander verbunden sind und durch die Bereitschaftsleitung der Schaltung 10' gesteuert werden. Das bedeutet, daß am Ende der Niederschrift von jeder Ziffer ihr zugehöriger BCD-Code an den Ausgängen 149a, derjenige der vorhergehenden Ziffer auf den Ausgängen 149£> usw.

erscheint

Nach der Niederschrift der vier Ziffern stellen die Ausgänge 149a, b.cd'm kodierter Form die Anzahl dar, die in die Vorwahlzähler gespeichert werden soll. Diese Speicherung wird dadurch erzielt, daß man das der Korrektur zugehörige Zeichen //(Zeit) oder D (Datum) schreibt, wodurch die eine oder die andere der

wi Leitungen 145 oder 146, die die Zeichen H und D verkörpern, in den Zustand 1 versetzt wird, wobei diese Leitungen die Ladeeingänge der Zeit- resp. der Tagezähler steuern.

Eine andere Ausführung der Schreibfläche benutzt

•>^r> die Eigenschaften der Widerstands-Meßfühler. Fig. 10 stellt einen Schnitt durch einen solchen Meßfühler dar. Metallische Elektroden 20fc wurden auf einer Glasunterlage 20a abgeschieden und mit einer in der flüssigen

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Phase abgeschiedenen und waimehärtenden Isolierschicht 20c tn-deckt. Die Oberfläche der Elektroden wird durch Polieren bloßgelegt. Gemäß dem Schema nach Fig. 19 besteht die Schreibfläche 2v> aus vier durch die Widerstands-Meßfühler 2\a, b, c, d begrenzte Quadranten. Die tine Elektrode !»"des Meßfühlers ist mit der Masse, d\c andere mii <ki Erfassungsschaltung 22 verbunden.

Der Widerstand eines der Meßfühler und die drei Widerstände R\, Ri und R* bilden eine Wheatstone-Brucke, deren Spannung uurch einer. Irr.puiswnpriiioi 25 (siehe Fig.23) geliefert wird. Die Widerstände R₂ und R₃ haben den gleichen Wert, z. B. 100 kO, und K₁ ist derart, daß

-^rA:i-s/.A'rr > /?i ohne Finger auf dem Meßfühier
rviväfflnfcr < R\ mit dem Finger auf dem Meßfühler

Die Anwesenheit des Fingers auf den beiden Elektroden eines MeßfühWs vermindert den normalerweise sehr hohen Widerstand (> 10 ΜΩ), welcher zwischen diesen Elektroden herrscht, bis ta einem Wert in der Größenordnung von lOkfi bis 1 N'fh man kann daher R\ — ΜΩ wählen.

Die an den Komparator 23 angelegte Differenzspannung v/in! gemäß dem Wert des Widerstandes rMrmhier positiv oder negativ sein. Sofern sich der Finger nicht au^f dem Meßfühler befindet, siehe Fig. 27, ist diese Spannung positiv, und der Ausgang iit^l>: !Comparators ist ^r) i:·' Zustande 0, im umgekehrten Falle ist die Eingangsspaii.i^ig negativ, und Jer Ausgang des Kemparators erzeugt id<^.tische Impulse, die in Phase mit denjenigen des Generators sind. Ein D Typ Flir ^c!op wird über seinen Takt'mpulseingang durch

id den Generator und über seinen Eingang D (DATA) duren den Komparator gesteuert. Bei jedem positiven Wechsei des Taktimpuises wird der Zustand vor. D auf den Ausgang Q übertragen. Dieser Ausgang nimmt also den logischen Zustand 1 während der ganzen De.'.i-r der

Anwesenheit des Fingers auf dem Meßfühler und den Zustand 0 bei Abwesenheit des Fingers an.

Die Ausgänge der Schaltung 22 können also die Erkennungsiogik 10 steuern Die Speisung der Brücke in gepulster Form wird durch den daraus resultierenden

geringen mittleren Stromverbrauch vorgeschrieben. Die Frequenz des Generators 25 muß genügend groß sein, damit mehrere Impulse während des Durchgangs des Fingers auf einem Meßfühler erfaßt werden können, wobei 100 Hz im allgemeinen genügen.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronische Mehrzweckuhr mit Steuerschaltung zum Auswählen einer der in ihr vereinigten Funktionen und mit verschiedenen Funktionen gemeinsamen elektrooptischen Anzeigemitteln sowie einer an die Steuerschaltung angeschlossenen Auswählschaltung, um die Funktionen wahlweise anzuzeigen, dadurch gekennzeichnet, daß to die Steuerschaltung als Anschluß-Schaltung (F) ausgebildet ist, über die die Auswahlschaltung (26) und eine Datenverarbeitungsschaltung (13) mit im Uhrenglas (2) eingelagerten Meßfühlern (3a bis 3d) zusammenarbeiten, wobei die Meßfühler (3a bis 3d) und die Anschluß-Schaltung (F) so ausgebildet sind, daß sie die Schreibfolge von auf der Oberfläche des Uhrenglases (2) analog gezeichneten, den durch die Datenverarbeitungsschaltung (13) zu verarbeitenden Daten und Instruktionen entsprechenden, alphanumerischen Zeichen erfassen und erkennen.

2. Uhr gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußschaltung Erfassungs- und Pulsformungsschaltungen für die durch die Meßfühler während dem Aufzeichnen eines Zeichens entstandenen Signale enthält, wobei die Erfassungsschaltungen, mit der gleichen Anzahl N wie die Meßfühler, eine Folge mit einer bestimmten Anzahl Schritte zu N Bits bildende Impulse liefern, die zu einer mit einer Bereitschaftsschaltung verbundenen logischen Erkennungsschaltung gelangen, die in Realzeit arbeitet und an einem ihrer Ausgänge einen dem Zeichen entsprechenden logischen Zustand anzeigt und eine Anzahl Ausgänge aufweist, die der Anzahl der Zeichen, die man mit der Anordnung der Meßfühler eingeben kann, entspricht.

3. Uhr gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereitschaftsschaltung einen Detektor für das Ende der Schreibfolge aufweist, der aus einem ODER-Gatter mit N Eingängen gebildet ist und parallel mit denjenigen der Erkennungsschaltung geschaltet ist, wobei der Ausgang des Gatters ein Verzögerungselement steuert, das ein Signal für die Nullstellung der Erkennungsschaltung nach einer Zeit T nach dem letzten eingegangenen Impuls 4^r> liefert.

4. Uhr gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungsschaltung eine Rechnerschaltung aufweist, deren Eingänge über eine Steuerschaltung mit den Ausgängen der Erkennungsschaltung verbunden sind, und eine Funktionswahlschaltung, die, durch ein bestimmtes auf der Schreibfläche gezeichnetes Zeichen gesteuert, die Speisung der Rechnerschaltung einschaltet und die Anzeige der verarbeiteten Information v> veranlaßt und nach einer Zeit Γ nach der Eingabe einer Information zur Zeitangabe zurückkehrt.

5. Uhr gemäß Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anzeigemittel aus einer ersten Anzeigevorrichtung, die rr.it einem Kode- <·>» Umsetzer, dessen Eingänge mit den Ausgängen der Erkennungsschaltung verbunden sind, zusammenarbeitet und einer zweiten Anzeigevorrichtung, die mit einem mit der Rechner-, Zeitmeß- und Funktionswahlschaltung verbundenen Multiplexer zusammenarbeitet, besteht, wobei die erste Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, die eingehenden Befehle visuell zu kontrollieren.

6. Uhr gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungsschaltung einen mit dem Ausgang der Erkennungsschaltung verbundenen Dioden-Umsetzer aufweist, der ein Schieberegister steuert, dessen Ausgänge mit Vorwahlzähler, gefolgt von die Ziffern der elektrooptischen Anzeigemittel steuernden Umsetzern verbunden sind, wobei der Taktimpuls-Eingang des Registers durch die Bereitschaftsschaltung in Gang gesetzt wird und der erste der in Kaskade geschalteten Vorwahlzähler durch die von der Zeitmeßschaltung herrührenden Impulse gesteuert wird.

7. Uhr gemäß einem der Ansprüche 1 —6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühler auf den Durchgang des Fingers des Benutzers beim Zeichnen eines Zeichens auf der Oberfläche des Uhrenglases ansprechen.

8. Uhr gemäß einem der Ansprüche 1 —7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühler auf eine Änderung ihrer Kapazität ansprechbar sind und aus auf einer ersten Glasplatte paarweise angeordneten Elektroden bestehen, die von einer Kunststoffschicht und von einer zweiten Glasplatte bedeckt sind, wobei die zwei Glasplatten und die Kunststoffschicht das durchsichtige Uhrenglas bilden.

9. Uhr gemäß einem der Ansprüche 1 —8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Meßfühler radial von einem Punkt aus, der bezüglich dem Mittelpunkt des Uhrenglases exzentrisch ist, erstrecken.

10. Uhr gemäß einem der Ansprüche 1—9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des Uhrenglases in Zonen aufgeteilt ist, wovon jede aus einem Meßfühler mit einem Netzwerk von durchsichtigen auf einer Glasplatte angeordneten und mit einer isolierenden Schicht überdeckten Elektroden besteht.

11. Uhr gemäß einem der Ansprüche 1—7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühler auf eine Änderung ihres elektrischen Widerstandes ansprechbar sind und leitende Elemente enthalten, die an der Oberfläche des Uhrenglases liegen.

12. Uhr gemäß einem der Ansprüche 1 — 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie vier Meßfühler aufweist, um in die Rechnerschaltung mindestens die Zeichen 0, 1 ... 9 und die Befehle -I-, -, :, = und c (clear) eingeben zu können.

13. Uhr gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie 3 Meßfühler aufweist, um die angezeigte Zeit oder das Datum zu stellen, wobei das Datum und die Zeit durch Zeichnen der Buchstaben D oder H auf der Schreibfläche unterschieden werden und die entsprechenden Ausgänge der Erkennungsschaltung die Ladeeingänge der Vorwahlzähler steuern.