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Automatisches Korrekturverfahren für eine elektronische Uhr.
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w . | Die Erfindung betrifft ein automatisches Korrekturverfahren
für eine elektronische Uhr. Unter Korrektur soll hierbei die Zeitkorrektur im weitesten
Sinne unter Einschluß von Datum etc. verstanden werden.
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Die gegenwärtig erhältlichen elektronischen Uhren scheinen in zwei
Klassen unterteilt werden zu können. Die eine umfasst elektronische Uhren, deren
Anzeigefeld viele Einheiten wie Sekunden, Minuten, Stunden, Datum, Wochentag und
Monat enthält.
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Eine Anzeige mit so vielen Einheiten kompliziert selbstverständlich
den Korrekturvorgang. Speziell bei einer elektronischen Armbanduhr ist die Anzeige
sehr klein und mit Rücksicht auf ein gefälliges Aussehen der Uhr, ist es nicht möglich,
die Anzahl der Schalter zu erhöhen, so daß hierdurch die Verhältnisse noch komplizierter
werden. Es ist nicht dbertrieben zu behaupten, daß
es unmöglich
ist, die Uhr ohne jegliche Fehloperation zu korrigieren.
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Bei der zweiten Art von elektronischen Uhren weist im Iiinblick auf
niedrige Herstellungskosten und einfache Benutzung die Anzeigeeinrichtung nur vier
Einheiten auf, nämlich Stunden und tE-nuten. In diesem Fall ist die Korrektur zwar
nicht so kompliziert, wie bei der ersten Art, aber auch nicht einfach.
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Die Zeitkorrektur einer elektronischen Uhr verursacht somit große
Schwierigkeiten. Obgleich durch zusätzliche Mechanismen im elektronischen Schaltungsaufbau
hervorragende elektronische Uhren hergestellt werden können, scheint die Betätigung
derartiger Mechanismen immer schwieriger zu werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile
bei der Zeitkorrektur elektronischer Uhren zu elimenieren. Es soll ein einfaches
Verfahren zur Zeitkorrektur elektronischer Uhren angegeben werden, mit dem es möglich
ist, ohne Gefährdung des äußeren Aussehens der Uhr, automatisch eine exakte Zeitkorrektur
vorzunehmen.
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Die Aufgabe ist durch die im Patentanspruch angegebene Erfindung gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist ein Sender vorgesehen, der die
momentan richtige Zeitinformation aussendet und die elektronische Uhr weist einen
Empfänger für die ausgesandte Zeitinformation auf. Die Korrektur wird in der Uhr
beim Empfang der Zeitinformation automatisch und für sämtliche Einheiten
gemeinsam
durchgeführt, ohne daß hierfür ein manuelles Einstellen der genauen Zeit erforderlich
ist. Damit unterscheidet sich das erfindungsgemäße Korrekturverfahren wesentlich
von der üblichen manuellen Zeitkorrektur, bei der die richtige Zeit durch Auswahl
der zu korrigierenden Einheiten, dargestellt wird.
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Die Zeitinfgrmation wird in Form digitaler Signale z.B. als BCD-Code
übertragen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Zeitkorrekturverfahren ist es lediglich
erforderlich, die Verriegelungsschaltung für die Zeitkorrektur und den Sender ein-
oder auszuschalten. Selbstverständlich können diese Operationen auch automatisch
durchgeführt werden. Darüberhinaus ist es möglich, gleichzeitig andere Informationen
z.B.
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die Zeitnormalinformation für die logische Regelung, die vorgegebene
Zeit für den elektronischen Wecker oder dgl., unabhängig von der Menge der Information
zu übertragen.
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Die Zeitkorrektur kann einfach zu jeder beliebigen Zeit ausgeführt
werden. Hier liegt ein Unterschied in der Zeitkorrektur zu einer üblichen Radiouhr,
bei der die zu korrigierende Zeit begrenzt ist.
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Wird das erfindungsgemäße Zeitkorrekturverfahren bei einer elektronischen
Uhr mit vier Einheiten für die Stunden und Minuten angewandt, dann ist es auch möglich,
die nichtangezeigte Einheit der Sekunden zu korrigieren. Bei jeder Zeitkorrektur
kann die richtige Zeit also mit größter Genauigkeit eingestellt werden.
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Wird, wie bei der üblichen Zeitkorrektur, einer elektronischen Uhr,
die Zeit durch einen Ton aufgezeichnet, dann dauert es verhältnismäßig lange, die
Korrektur vorzunehmen, da die Zeit durch einen Kopfhörer ermittelt werden muß. Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Benutzer die Zeit lediglich durch einen
einfachen Schaltvorgang korrigieren, selbst wenn er nicht die exakte Zeit kennt.
Sogar ein Blinder kann die Korrektur ohne Schwierigkeiten vornehmen.
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Es wird nun die Erfind ung anhand von Figuren näher erläutert, Es
zeigen Fig. 1 eine elektronische Uhr, deren Zeit korrigiert werden soll und eine
Sendeeinrichtung, mit der das erfindungsgemäße Korrekturverfahren durchführbar ist,
Fig. 2 ein Blockdiagramm der elektronischen Uhr, deren Zeit zu korrigieren ist,
Fig. 3 Impulsfolgen zum Ubertragen der Information bei einem erfindungsgemäßen Verfahren,
Fig. 4 eine Ausführungsform der logischen Schaltung der Blöcke 6, 7 und 9 bis 12
der Fig. 2, Fig. 5 eine Ausführungsform der logischen Schaltung der Blöcke 8 und
13 bis 15 der Fig. 2, In Fig. 1 bedeuten 1 eine elektronische Uhr, deren Zeit korrigiert
werden soll, 2 einen Verriegelungsschalter, 3 eine Sendeeinrichtung, 4 einen Bereich
der mit der elektronischen Uhr 1 in Verbindung gebracht werden soll und 5 einen
Betätigungsknopf für die Sendeeinrichtung. Die elektronische Uhr 1 weist eine
Signal-Empfangs-Einrichtung
auf und eine elektronische Schaltung, die durch das von der Sendeeinrichtung zur
Empfangseinrichtung übertragene Signal betätigt wird. Es ist lediglich ein Verriegelungsschalter
vorgesehen, der zwei Zustände aufweist, nämlich den Verriegelungszustand, bei dem
die Uhr-in der üblichen Weise läuft und den entriegelten Zustand, bei dem die Zeit
in der Sendeeinrichtung korrigiert werden kann. Die Sendeeinrichtung 3 wird normalerweise
ebenfalls als Uhr verwendet und muß eine relativ hohe Genauigkeit aufweisen. Es
kann zweckmäßig sein, wenn die als Uhr ausgebildete Sendeeinrichtung auch die Information
über den Monat und das Datum gibt. Im Bereich 4 erfolgt die Aussendung der Information
für die Zeitkorrektur, so daß zum Zwecke der Korrektur die elektronische Uhr 1 lediglich
auf diesen Bereich gelegt wird. Die Gründe, d.h. weshalb der Kontaktbereich für
das Aussenden bzw. die Ubertragung der Information begrenzt ist, sind darin zu sehen,
daß das Ausgangssignal nur innerhalb eines begrenzten Bereiches entstehen sollte,
daß es durch ein Aussenden in beliebiger Richtung keine Störungsquelle darstellen
sollte und daß äußere Störsignale keinen zu großen Einfluß auf die Zeitkorrektur
nehmen können etc.
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Bei der Darstellung gemaß Fig. 1 zeigt die elektronische Uhr 1, deren
Zeit korrigiert werden soll, 11:56 und die Sendeeinrichtung 3 des Zeitnormals 11:55
an.
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Es wird nun das konkrete Verfahren zur Korrektur der Zeit gemaß einer
Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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Zunächst wird die Uhr auf den Bereich 4 der Sendeeinrichtung 3 gelegt,
wobei sich der Verriegelungsschalter 2 im entriegelten Zustand befindet. Dann wird
der Betätigungsknopf 5 zum Aussenden des Informationssignals durch die Sendeeinrihtung
gedrückt.
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Damit ist die Zeitkorrektur beendet. Danach wird der Verriegelungsschalter
2 der elektronischen Uhr in denVerriegelungszustand zurückgebracht. Wurden die Einheiten
der Anzeigevorrichtung der Sendeeinrichtung während der Zeitkorrektur nicht mitgenommen,
dann zeigen sowohl die elektronische Uhr 1 als auch die Sendeeinrichtung 3 die gleiche
Zeit nämlich 11:55 an.
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Die Fig. 2 und 3 beschreiben, wie bei der gewählten Ausführungsform,
die Information zu der elektronischen Uhr 1, deren Zeit korrigiert werden soll,
übertragen wird.
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Fig. 2 stellt ein Blockdiagramm dar, daß das Innere der zu korrigierenden
elektronischen Uhr veranschaulicht. Mit 6 ist eine Signal-Empfangseinrichtung und
mit 7 ein Vorverstärker bezeichnet, der auch einen Impulsformerkreis beinhaltt.
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Es werden nun einige Möglichkeiten für die Ubertragung der Information
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angegeben. Es ist möglich, hierfür Licht, den
Magnetismus, elektrische Wellen oder dgl. zu verwenden. Bei Licht als Ubertragungsmedium
ist es ausreichend, die elektronische Uhr mit einem optischen Empfänger auszustatten.
Diese Möglichkeit wird dann besonders zweckmäßig werden, wenn in Zukunft eine Solar-Batterie
in die elektronische Uhr eingebaut wird. Bei Anwendung magnetischer
Impulse
niedriger Frequenz genügt es, wenn die Uhr mit einer den Magnetismus erfassenden
Spule versehen wird.
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Bei Verwendung elektrischer Wellen sind stoßförmige Wellen im Tonbereich,
bei denen den Niederfrequenzimpulsen Hochfrequenzimpulse überlagert sind, zweckmäßig.
Auf diese Weise wird das digitale Signal im Niederfrequenzimpuls übertragen.
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Damit unterscheidet sich dieses Verfahren wesentlich von dem einer
Radiouhr. Wie erwähnt, sind jedoch bei dem erfindungsgemaßen Verfahren elektrische
Wellen als Ubertragungsmedium nicht erforderlich.
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Wird zur Ubertragung der Information eine Schallwelle verwendet, dann
wird in die elektronische Uhr ein Kleinstmikrophon für Ultraschallwellen eingebaut
und das Signal in Form einer Impulsfolge von Ultraschallwellen übertragen.
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Neben den bereits oben erwähnten Elementen enthält die Schaltung nach
Fig. 2 ein Register 8, in dem die Information gespeichert wird, eine Schaltung 9
zur Erzeugung eines inneren Taktsignals zur Betätigung des Registers 8, einen Teil
10 zum Steuern der Korrektur, welcher auch einen Verriegelungsschalter umfaßt, einen
Quarzkristallchwinger 11, eine Frequenzteilerschaltung 12, einen Zähler 13 für die
Zeitanzeige, der eine Voreinstellfunktion aufweist, eine Decodiereinrichtung 14,
und eine Anzeigeeinrichtung 15. Während des üblichen Gebrauchs der Uhr sind die
Teile 11 bis 15 der Fig. 2 in Betrieb und die übrigen Teile, die lediglich während
der Korrektur eingeschaltet sind, sind durch den Steuerteil 10 abgeschaltet. Hierdurch
wird
die Ausführung der Korrektur auf einen sehr kurzen Zeitabschnitt begrenzt und es
entstehen keine Probleme, wenn während der Korrektur der Leistungsbedarf der Uhr
ansteigt.
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In Fig. 3 bedeuten A eine von der Sendeeinrichtung ausgesandte Impulsfolge
und B eine Taktimpulsfolge der Schaltung 9 zum Erzeugen eines inneren Taktsignals
(vergleiche Fig. 2). Der erste Impuls a) der Impulsfolge A ist ein zwangsweise synchronisierender
Impuls zum Synchronisieren des inneren Taktsignals B so daß die Gruppe b) der Information
der ausgesandten Impuls folge durch das Taktsignal der zu korrigierenden elektronischen
Uhr richtig in das Register 8 eingetragen werden kann.
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Wenn a) empfangen wird, wird nach einer vorgegebenen Zeit eine vorgegebene
Anzahl von Taktimpulsen erzeugt. Auf diese Weise wird die Information der Informationsgruppe
b) z.B. in Form eines BCD-Codes in das Register 8 eingespeichert. Schließlich ersetzt
die Information den Inhalt der voreingestellten Zähler 13 (Fig. 2). Damit ist die
Zeitkorrektur abgeschlossen.
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Fig. 4 zeigt die logische Schaltung der Blöcke 6, 7 und 9 bis 12 von
Fig. 2. Block 6 stellt eine Spule dar, welche bei einer Ubertragung mit Hilfe von
Magnetismus als Empfangsantenne wirkt. Die Spule ist hochempfindlich, wenn sie einen
Eisenkern enthält. Im Block 7 erfolgt unter Verwendung mehrerer Inverter, wie C-MOS-Inverter,
eine Verstärkung und Impuls formung. Wenn sich der Verriegelungsschalter 19 im Block
10 im verriegelten
Zustand befindet, wird die Operation des Teils
7 durch DR gestoppt. Die Oszillatorschaltung, die einen Quarzkristallschwinger 11,
einen C-MOS-Inverter 16, einen Ruckkopplungswiderstand und einen Kondensator enthält,
liefert 32 768 Hz.
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Ein Hz wird von den 32 768 Hz mittels der 15 Stufen der Teilerschaltung
abgeleitet. Die in einer dieser Stufen auftretende Frequenz von 8 192 Hz wird für
das Einschreiben des Schieberegisters in Block 8 genutzt. In dem Augenblick, in
dem der Schalter 19 entriegelt wird, wird jeder Zähler der Teilerstufen im Block
12 durch RC zurückgestellt. Nachdem dann das SP.-Flipflop 18 gesetzt ist, werden
zunächst 8 192 Hz und dann nach etwa einer Sekunde ein Hz ausgesandt. Der Block
9 liefert zum Block 8 das Taktsignal CL, nachdem die 8 192 Hz vier Mal ausgesandt
worden sind und setzt die Lieferung des Taktsignals CL fort, bis das SR-Flipflop
17 durch das P/S Signal gesetzt worden ist. Das viermalige Aussenden des 8 192 Hz
Signals ist geeignet für die Zeitsteuerung bzw. den Gleichlauf, um die Information
von der synchronen Impulsfolge der äußeren Information zu übertragen. Diese Anzahl
kann jedoch frei gewählt werden, wenn eine gute zeitliche Abstimmung mit der Sendeeinrichtung
besteht. Das SR-Flipflop 18 übernimmt die Zeitsteuerung für das Setzen der Information
und der von außen kommenden Daten beim ersten Impuls für die Synchronisation, ferner
für das Erzeugen des Taktes CL, durch den die Rückstellung der Zahler und Teilerstufen
gelöst wird, nachdem diese in dem Zeitpunkt, zu dem der Schalter 19 ein- oder ausgeschaltt
wurde, durch einen Impuls zurückgestellt worden waren, den sie
von
dem D-Flipflop und dem UND-Schaltglied erhalten hatten.
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Fig0 5 zeigt ein Ausführnngsbeispiel der logischen Schaltung der Blöcke
8 und 13 bis 15 der Fig. 2. Block 8 umfaßt eine Gruppe von Schieberegistern und
benötigt eine solche Anzahl an Bits für die Informationsmenge, daß der Inhalt der
elektronischen Uhr umgeschrieben werden kann. Bei der Ausbildung nach Fig. 5 werden
insgesamt 21 Bits benötigt, 12 Bits zum Zählen und Anzeigen der Minuteneinheit,
der Zehnminuteneinheit und der Stundeneinheit in Form eines BCD-Code-Signals, ein
Bit für die Zehnstundeneinheit und 8 Bit zum Umschreiben der Sekunden und Zehnsekundeneinheiten,
wenn diese nicht angezeigt werden. Darilberhinaus ist schließlich ein Bit vorgesehen,
um das Eintreffen des Synchronimpulses der Information von außen zu erfassen. Als
Folge hiervon wird ein P/S-Signal durch 8 192 Hz differenziert und jeder Zähler
im Block 13 umgeschrieben. Gleichzeitig wird die Information in den Block 9 eingeschrieben,
um den Takt CL zu stoppen. Im verriegelten Zustand wird jedes Schieberegister durch
das Signal DR, welches mit dem Verriegelungsschalter gesperrt wird, zurückgesetzt,
aber, ausgenommen beim ersten Bit, gesetzt, um die gleiche Funktion auszuüben, wie
das Einschreiben des Synchronimpulses.
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Der Block 13 stellt einen Zähler zum Zählen der Zeit von einer Sekunde
bis 12 Stunden dar. In Fig. 5 ist nur die Sekundeneinheit, welche auf 1/10 geteilt
ist, im einzelnen dargestellt.
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Jedes Flipflop hat eine Voreinstell- wie eine Zählfunktion und steuert
die Information des P-Eingangs mit den P/S-Eingängen,
um die Införmation
umzuschreiben. Hierdurch können sowohl die digitale Information 11111 als auch "O"
umgeschrieben werden und diese Funktion hat Priorität über die übrigen Funktionen.
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Der Block 14 stellt eine bekannte Decodiereinrichtung zum Umformen
des BCD-Code-Signals in ein 7-Segmentsignal dar. Bei einer Anzeige mit vier Einheiten
werden drei Decodiereinrichtungen für die Minuteneinheit M, die Zehnminuteneinheit
10 M, und die Stundeneinheit H, benötigt. Bei einer Anzeige mittels Flüssigkristallen
enthalten die Decodiereinrichtungen auch einen Steuerkreis für eine wechselweise
Ansteuerung. Mit dem Block 15 ist ein Anzeigefeld bezeichnet.
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Das erfindungsgemäße Korrekturverfahren nimmt für die Ubertragung
der Information von der Sendeeinrichtung zur Uhr nur eine sehr kurze Zeitdauer in
Anspruch. Trotzdem ist es zweckmäßig, daß die gesamte Information zuerst gespeichert
und dann übertragen wird, damit das Fortschalten der Einheiten während der Ubertragungszeit
der Information keine zu übertragende Fehlinformation verursacht.
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Wird für die Ubertragung der Information etwas mehr Zeit benötigt,
da die zu übertragende Informationsmenge groß ist oder da die Ubertragungsgeschwlndigkeit
aufgrund von unvermeidbaren Umständen klein ist etc., dann ist es zweckmäßig, die
bereits vorgerückte Zeitangabe zu übertragen, die der Zeit entspricht, bei der die
Ubertragung als beendet angesehen werden kann. Nimmt z.B. die Ubertragung für die
Zeitinformation
drei Sekunden in Anspruch, dann ist es erforderlich,
die Zeitangabe zu übertragen, die drei Sekunden vor der exakten Zeit liegt.
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Die Erfindung ermöglicht es, die Zeitangabe einer großen Anzahl von
elektronischen Uhren durch wenige Sendeeinrichtungen zu korrigieren, wenn die elektronischen
Uhren eine immer größere Verbreitung finden. Die Sendeeinrichtung kann als Normaluhr
oder Wecker zuhause oder an einer Stelle, wo die Menschen zusammenkommen, aufgestellt
werden. Die Sende einrichtung selbst kann dadurch exakt gesteuert werden, daß sie
direkt mit einem entsprechenden Gerät in einer Zentrale eines Netzwerkes, wie eines
Telefonnetzwerkes,in Verbindung steht.