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Quarzgesteuerte Analog-Weckeruhr
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Die Erfindung betrifft eine quarzgesteuerte Analocj-Weckeruhr, die
eine mit der Quarzfrequenz beaufschlagte Frequenzteilerkette zur Erzeugung des Zeittakts,
einen von diesem gesteuerten elektromechanischen Antrieb für ein Räderwerk einer
Analoganzeige und eine Wecksignalsteuerung umfasst, welchletztere einen vom Räderwerk
gesteuerten, eine Einschalt- und eine Ausschaltstellung aufweisenden mechanischen
Weckzeitschalter sowie
einen Abstellschalter zur Steuerung einer
SchallqIiellebesitzt.
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Insbesondere befasst sich die Erfindung mit batteriebetriebenen Weckeruhren
der vorstehenden Art.
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Weckeruhren dieser Gattung sind bekannt. Üblicherweise teilt die Zeittakt-Frequenzteilerkette
die Quarzfrequenz bis auf eine unipolare Puls folgte mit einer Impulsfolgefrequenz
von 1 Hz herunder und mit dieser Impulsfolge wird unter Zwischenschaltung einer
Treiberstufe ein Schwingspulen-Schrittschaltwerk, ein Schrittmotor oder dergleichen
zur Fortschaltung der insbesondere als Zeigerwerk ausgebildeten Analoganzeige beaufschlagt.
Der Ausgang einer geeigneten Stufe der Frequenzteilerkette, an dem ein tonfrequentes
Signal abgegriffen werden kann, dient als Wecksignalquelle für den Betrieb der als
Summer oder dergleichen ausgebildeten Schallquelle. Der Weckzeitschalter wird mit
Hilfe eines 24-Stunden-Rads, d.h. eines Rads des Räderwerks, welches sich in 24
Stunden einmal dreht, und eines gemäss der gewünschten Weckzeit einstellbaren, mit
dem 24-Stunden-Rad zusammenwirkenden Elements betätigt, wobei er bei Erreichen der
eingestellten Weckzeit geschlossen wird und dann ungefähr eine Stunde lang geschlossen
bleibt; anschliessend wird er durch das 24-Stunden-Rad - naturgemäss verhältnismässig
langsam oder außerordentAich rasch (je nach Ausbildunq eines Betätiguncrsnockens
o.dgl.) - wieder geöffnet.
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Die üblichen Weckeruhren der vorstehend erläuterten Art besitzen einen
bistabilen Abstellschalter, was den Nachteil mit sich bringt, dass nach dem Abstellen
der SchaUquellenach dem Wecken die Weckeruhr nicht mehr weckbereit ist - vergisst
man, den Abstellschalter wieder zurückzustellen, so weckt die Uhr 24 Stunden peter
nicht.
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Es ist ferner eine quarzgesteuerte Digital-Weckeruhr mit einem Netzanschluss
bekannt (elektronische Digitaluhr der Firma General Instrument), die eine intermittierend
betriebene Schallquelle aufweist - sie gibt durch Tonsignalpausen mit einer Dauer
von einer Sekunde voneinander getrennte Tonsignale ab, die ebenfalls eine Sekunde
dauern. Ferner-schli-esst sich an einen durch Tonsignale und Tonsignalpausen gebildeten
Tonsignalzyklus von einer Minute Dauer eine Zykluspause von vier Minuten an, worauf
Tonsignalzyklus und Zykluspause repetiert werden. Mit hilfe eines bistabilen Abstellschalters
lässt sich der Weckvorgang unterbrechen, und ausserdem kann mit einem weiteren bistabilen
Pausenschalter der Beginn der Zykluspause willkürlich gesetzt werden. Mehrere Stufen
einer mit der Quarzfrequenz beaufschlagten Frequenzteilerkette dienen wahrscheinlich
dazu, über eine logische UND-Schaltung die durch Tonsignale und Tonsignalpausen
gebildeten Tonsignalzyklen, die Zykluspausen und die Repetitionsperiode zu erzeugen,
wobei durch den Pausenschalter vermutlich die von der Wecksignalsteuerung umfassten
Frequenzteilerstufen willkürlich in den am Ende eines Tonsignalzyklus bestehenden
Zustand gebracht werden können, so dass unmittelbar nach Zurückstellen des Pausenschalters
eine Zykluspause zu laufen beginnt, an die sich erneut eine Repetitionsperiode anschliesst.
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D-er Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine quarzgesteuerte Analog-Weckeruhr
der eingangs erwähnten Art, welche also einen mechanischen Weckzeitschalter besitzt,
so auszubilden, dass der Abstellschalter nur kurzzeitig betätigt.werden -muss, d.h.
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sofort wieder zurückgestellt werden kann, ohne dass die Weckeruhr
wieder zu Wecken beginnt, und dennoch sicherzustellen, dass
die
Weckeruhr 24 Stunden nach dem letzten Weckvorgang, d.h.
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zu der eingestellten Weckzeit, wieder weckt. Bildet man bei einer
solchen Weckeruhr den Abstellschalter als monostabilen Schalter aus, d.h. -also
als Taste, so genügt ein kurzes Antippen des Abstellschalters, um den Weckvorgang
abzubrechen, während die Weckeruhr einen Tag später zu der eingestellten Weckzeit
selbsttätig wieder zu wecken beginnt. Da nun jede Weckeruhr eine bestimmte Zeit
nach Erreichen der eingestellten Weckzeit, z.B. nach einer Stunde, den Weckvorgang
auch dann abbricht, wenn der Abstellschalter nicht betätigt worden ist, wird als
erster Schritt zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagen, die Wecksignalsteuerung
so auszubilden, dass sie nach Betätigung des Abstellschalters selbsttätig dann wieder
tereit gemacht wird, wenn dieser vorstehend geschilderte Zeitraum abgelaufen ist.
Bei einer Weckeruhr der eingangs erwähnten Art entspricht dieser Zeitraum derjenigen
Zeit, während der der Weckzeitschalter durch das 24-Stunden-Rad geschlossen gehalten
wird (ca. eine halbe bis eine Stunde). Da der Weckzeitschalter bei einer solchen
Weckeruhr während des öffnens infolge der . mechanischen Betätigung z.B. prellen,
d.h. kurzzeitig auch wieder schliessen kann, würde diese Massnahme allein dazu führen,
dass die Weckeruhr trotz vorausgegangener Betätigung des Abstellschalters nach einer
halben oder einer Stunde kurzzeitig wieder weckt, was kaum toleriert werden kann.
Erfindungsgemäss wird deshalb eine Weckeruhr der eingangs erwähnten Art zur Lösung
der vorstehend geschilderten Aufgabe so ausgebildet, dass zum periodischen Ein-
und Ausschalten der Schallquelle eine erste Kippschaltung vorgesehen ist, welche
durch Umschalten des Weckzeitschalters in dessen Einschaltstellung einschaltbar
ist und durch die eine halbe Periode nach dem Umschalten des Weckzeitschalters die
Schallquelle erstmals
einschaltbar ist; ferner wird eine zweite'bistabile
Kippschaltung zum Ein- und Ausschalten der Schallquelle vorgesehen; welche durch
den Weckzeitschalter und den Abstellschalter angesteuert werden kann. Dadurch, dass
bei der erfindungsgemässen Weckeruhr nach dem Umschalten des Weckzeitschalters in
dessen Einschaltstellung die Schallquelle erst verzögert in Betrieb genommen wird,
nämlich nach Ablauf einer halben Periode der ersten Kippschaltung, wird sichergestellt,
dass ein Prellen des Weckzeitschalters heim öffnen des letzteren nicht ein erneutes
Einschalten der Schallquelle zur Folge hat, denn dieses Prellen hätte nur ein verhältnismässig
kurzes Schliessen des Weckzeitschalters zur Folge, während die Schallquelle erst
nach Ablauf einer halben Periode der ersten Kippschaltung erneut wieder eingeschaltet
werden könnte. Durch die zweite, bistabile Kippschaltung wird erreicht, dass die
Schallquelle nach dem Schliessen des Weckzeitschälters zu der eingestellten Weckzeit
verzögert in Betrieb genommen und bei kurzzeitiger Betätigung des Abstellschalters
abgeschaltet wird, dass die Wecksignalsteuerung jedoch durch das öffnen des Weckzeitschalters
wieder weckbereit gemacht wird, so dass gewährleistet ist, dass die Weckeruhr ungefähr
24 Stunden später wieder weckt. Durch die Erfindung wurde also eine für Analog-Weckeruhren
mit Räderwerk und von diesem gesteuerten Weckzeitschalter typische Aufgabe gelöst,
wobei gleichzeitig der Vorteil einer intermittierend betriebenen Schallquelle erzielt
wurde.
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Ein besonders einfacher Aufbau der Schaltung für die erfindungsgemässe
Weckeruhr ergibt sich dann, wenn die Ausgänge der ersten und der zweiten Kippschaltung
über eine logische UND-Schaltung miteinander verknüpft sind, durch deren Ausgang
die Schallquelle gesteuert werden kann. Zu einem einfachen Aufbau
trägt
ferner bei, wenn die erste Kippschaltung Teil einer Frequenzteilerkette, insbesondere
der Zeittakt-Frequenzteilerkette1 ist.
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Die erfindungsgemässe Weckeruhr kann in einfacher Weise auch mit einer
Repetition ausgestattet werden: zur Erzeugung eines durch Tonsignale der Schallquelle
und Tonsignalpausen gebildeten Tonsignalzyklus, einer sich daran anschliessenden
Zykluspause sowie einer Repetitionsperiode (Wiederholung von Tonsignal zyklus und
Zykluspause) werden die Ausgänge mindestens dreier Stufen dieser Frequenzteilerkette
sowie eine Wecksignalquelle über mindestens eine logische UND-Schaltung miteinander
verknüpft, deren Ausgang mit der Schallquelle verbunden werden kann, wobei der der
ersten dieser drei Stufen zugeordnete Eingang der UND-Schaltung unmittelbar nach
dem Einschalten der ersten Kippschaltung den Zustand logisch 0 aufweist. Eine solche
Weckeruhr eignet sich besonders für den Batteriebetrieb, da die Schallquelle nicht
nur intermittierend, sondern auch mit einer erheblichen Zykluspause zwischen den
Tonsignalzyklen betrieben wird. Ferner kann durch eine entsprechende Auswahl der
die Tonsignal- und die Tonsignalpausendauer bestimmenden Stufen der Frequenzteilerkette
ein Tonsignalzyklus aus relativ kurz dauernden Tonsignalen und längeren Tonsignalpausen
aufgebaut werden, so dass die Schallquelle auch während des Weckvorgangs verhältnismässig
wenig Strom verbraucht. Bei der bevorzugten, später noch näher zu erläuternden Ausführungsform
der erfindungsgemässen Weckeruhr liegen z.13. zwischen vier Sekunden andauernden
Tonsignalen und 32 Sekunden andauernden 8 Tonsignalpausen Zykluspausen von 2 Sekunden,
d.h. ungefähr 2 1/4 Minuten.
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Ohne eine wesentliche Erhöhung des schaltungstechnischen Aufwands
lässt sich noch ein weiterer Komfort in Form eines eine Zykluspause auslösenden
Pausenschalters in die erfindungsgemässe Weckeruhr einbauen: zu diesem Zweck kann
eine Potentialquelle über einen insbesondere als monostabilen Arbeitskontakt ausgebildeten
Pausenschalter derart mit Steuereingangen-der von der Wecksignalsteuerung umfassten
Frequenzteilerstufen verbunden werden, dass sich diese bei geschlossenem Pausenschalter
in dem am Ende eines Tonsignalzyklus bestehenden Zustand befinden. Durch Antippen
des Pausenschalters lässt sich also der Beginn der Zykluspause willkürlich setzen,
so dass erst nach deren Ablauf ein neuer Tonsignalzyklus beginnt.
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Die zu weckende Person kann .also nach dem Ertönen der ersten Tonsignale
die Weckeruhr für längere Zeit zum Schweigen bringen, ohne dass sie Gefahr läuft,
nicht geweckt zu werden, da ja nach Ablauf der Zykluspause wieder Tonsignale erzeugt
vverden.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich aus den beigefügten Ansprüchen, aus der nachfolgenden Beschreibung und der
ebenfalls beigefügten zeichnerischen Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemässen Weckeruhr; es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild der Weckeruhr;
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Wecksignalsteuerung dieser Weckeruhr; Fig. 3 eine
schematische Darstellung des We-ckzeitschalters und seiner Betätigung, sowie
Fig.
4 ein Impulsdiagramm der Wecksignalsteuerung.
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Zunächst soll anhand der Fig. 1 der grundsätzliche Aufbau der erfindungsgemässen
Weckeruhr erläutert werden: mit 10 wurde ein Quarz-Impulsgenerator bezeichnet, welcher
aus einem Quarz geeigneter Eigenfrequenz und einer diesen erregenden Oszillatorschaltung
besteht. Dieser Impulsgenerator gibt auf einer Leitung 12 Impulse, beispielweise
mit einer Impulsfolgefrequenz von 4 MHz ab, mit denen eine Frequenzteilerkette 14
beaufschlagt wird. Diese aus mehreren Teilerstufen bestehende Frequenzteilerkette
ist hinter einer solchen Teilerstufe angezapft, die an ihrem Ausgang 16 unipolare
Impulse mit einer Frequenz von 1 Hz liefert. Ein weiterer Abgriff 18 zwischen zwei
geeigneten Teilerstufen liefert eine Frequenz im Tonbereich - bei dem gezeichneten
Ausführungsbeispiel eine Frequenz von 512 Hz.
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Diese Frequenz liegt im Bereich des grössten Wahrnehmungsvermögens,
so dass mit verhältnismässig geringer Lautstärke geweckt werden kann. Mit der am
Ausgang 16 der Frequenzteilerkette 14 zur Verfügung stehenden Frequenz von 1 Hz
wird eine Treiberstufe 20 beaufschlagt, welche ein übliches elektromechanisches
Schrittschaltwerk 22 antreibt, z.B. ein Schwingspulen-Schrittschaltwerk oder einen
Schrittmotor. Dieser betätigt einen Anzeigemechanismus 24, der ein nicht dargestelltes
Räderwerk sowie ebenfalls nicht dargestellte Anzeigeelemente umfasst, bei denen
es sich um Zeiger handeln kann.
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Der Ausgang 16 der Frequenzteilerkette und deren Abgriff 18 sind ferner
mit einer Wecksignalsteuerung 26 verbunden, deren Ausgang 28 über einen Verstärker
30 eine Schallquelle 32 betreibt.
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Eine Batterie 34 dient der Stromversorgung aller Teile der
erfindungsgemässen
Weckeruhr, jedoch ist lediglich die Verbindung von dieser Batterie zur Wecksignalsteuerung
26 dargestellt worden. Diese Verbindung läuft über einen-Anschluss 1, welcher in
Fig. 2 wiederzufinden ist.
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Zu bemerken ist schliesslich noch, dass es sich bei der Schallquelle
32 vorzugsweise um einen üblichen Summer handelt.
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Das in Fig. 1 nicht dargestellte Räderwerk des Anzeigemechanismus
24 soll ein 24-Stunden-Rad besitzen, d.h. ein Rad, welches sich in 24 Stunden einmal
dreht, und für das folgende soll angenommen werden, dass dieses Rad selbst gegenüber
seinem Antrieb verdreht und dadurch entsprechend der gewünschten Weckzeit eingestellt
werden kann. Es wäre aber auch denkbar, dasjenige Element einstellbar zu gestalten,
mit dem das 24-Stunden-Rad zur Auslösung der Schallquelle zusammenwirkt. Die Fig.
3 zeigt das 24-Stunden-Rad schematisch - es wurde mit 42 bezeichnet. Dieses 24-Stunden-Rad
dreht sich um eine Achse 44 in dem durch einen Pfeil angedeuteten Drehsinn und es
trägt einen Nocken 46 für die Betätigung einer Federzunge 48, die Bestandteil eines
als Ganzes mit 40 bezeichneten Weckzeitschalters ist. Diese Federzunge liegt normalerweise
gegen die Oberseite des 24-Stunden-Rads 42 flach an und sie wird durch den Nocken
46 derart angehoben, dass der Weckzeitschalter 40 bei Erreichen der eingestellten
Weckzeit geschlossen wird.
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Je nach Länge des Nockens 46 öffnet der Weckzeitschalter dann nach
Ablauf einer halben Stunde oder einer Stunde wieder.
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Die Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild der Wecksignalsteuerung 26 aus
Fig. 1, die insbesondere als integrierte Schaltung ausgebildet sein soll. Diese
Wecksignalsteuerung besitzt sieben
Anschlüsse, die in den Fig.
1 und 2 mit den in Kreisen angeordneten Ziffern 1 bis 7 bezeichnet worden sind.
Der Einfachheit halber wurde der Anschluss 1, an den die Batterie 34 angeschlossen
ist, in Fig. 2 nicht mit allen denjenigen Stellen verbunden, an die die Batterie-Spannung
angelegt ist, sondern diese Stellen wurden sämtlich mit der Ziffer 1 gekennzeichnet.
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Wie sich aus Fig. 1 ergibt, liegt am Anschluss 2 eine Folge unipolarer
Impulse mit einer Impulsfolgefrequenz von 1 Hz an, während der Anschluss 3 mit Impulsen
einer Frequenz von 512 Hz beaufschlagt wird. Der Anschluss 4 ist mit dem Ausgang
28 in Fig. 1 identisch, und die Anschlüsse 5 bis 7 sind - wie in den Fig. 1 und
2 angedeutet - über Schalter an Masse gelegt, und zwar der Anschluss 5 über einen
Abstellschalter 50, der Anschluss 6 über einen Pausenschalter 52 und der Anschluss
7 über eine Reihenschaltung aus einem Wochenendschalter 38 und einem Weckzeitschalter
40. Die Schalter 50 und 52 sollen als monostabile Arbeitskontakte, d.h. Tasten ausgebildet
sein - sie stellen also normalerweise offene Kontakte dar. An die Stelle von Masse
könnte auch eine andere, für die noch zu erläuternde Funktion der Weckeruhr geeignete
Potentialquelle treten.
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Die Wecksignalsteuerung 26 umfasst eine denvAnschluss 2 nachgeschaltete,
als Ganzes mit 54 bezeichnete Frequenzteilerkette, die 9 bistabile Kippstufen (Flip-Flops)
A bis I umfasst. Wie schon aus Fig. 1 hervorgeht, kann diese Frequenzteilerkette
aber auch mit der Frequenzteilerkette 14 integriert sein, so dass die Kippstufe
I der Frequenzteilerkette 54 eigentlich die letzte Teilerstufe der Frequenzteilerkette
14 sein soll.
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Die Flip-Flops A bis I sollen sämtlich gleich ausgebildet sein
und
jeweils vier Eingänge sowie zwei Ausgänge besitzen, die jedoch der Einfachheit halber
nicht bei allen Flip-Flops dargestellt worden sind, da sie für die Funktion der
Schaltung nicht sämtlich benötigt werden. Wie üblich, besitzt jedes Flip-Flop Eingänge
J und K sowie einen Ausgang Q und schliesslich Steuereingänge, die in Übereinstimmung
mit der üblichen Terminologie mit "Clear" und "Preset" bezeichnet wurden. Da das
Flip-Flop A mit Impulsen der Impulsfolgefrequenz von 1 Hz beaufschlagt wird, beträgt
die Impulsdauer am Ausgang des Flip-Flops A eine Sekunde, am Ausgang des Flip-Flops
B zwei Sekunden, am Ausgang des Flip-Flops C vier Sekunden, am Ausgang des Flip-Flops
D acht Sekunden, am Ausgang des Flip-Flops E 16 Sekunden und schliesslich am Ausgang
des Flip-Flops I 28 Sekunden. Das entsprechende Impulsdiagramm ist in Fig. 4 dargestellt
(QA bis Q1).
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Die Q-Ausgänge der Flip-Flops C, D und E sind an Eingänge eines NAND-Gatters
Ca geführt, wobei zwischen die Q-Ausgänge der Flip-Flops D und E und das Gatter
Ca Negatoren oder Inverter N1 und N2 geschaltet sind. Der Ausgang des Gatters Ga
ist mit einem weiteren Negator N3 verbunden, welcher den Ausgang der Wecksignalsteuerung
bildet, d.h. der Negator N3 ist mit dem Anschluss 4 der Wecksignalsteuerung verbunden.
An weitere Eingänge des NAND-Gatters Ca sind die am Anschluss 3 der Wecksignalsteuerung
zur Verfügung stehenden Impulse der Frequenz 512 Hz und der Q-Ausgang des Flip-Flops
I geführt, und zwar letzterer über einen weiteren Negator N4.
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Die Wecksignalsteuerung weist schliesslich noch eine weitere, bistabile
Kippstufe Kauf, bei der ebenfalls nur die Steuereingänge "Clear" und "Preset" sowie
der Ausgang Q dargestellt worden sind. Der Steuereingang "Clear" ist ausser mit
dem
Anschluss 5 über einen Widerstand R1 mit dem Anschluss 1 der
Wecksignalsteuerung verbunden, der Steuereingang "Prese" ist an eine Leitung 60
angeschlossen, die zum "Clear"-Steuereingang des Flip-Flops I sowie zum Eingang
e1 eines als Ganzes mit G5 bezeichneten Setzgatters führt. Sie steht ausserdem über
einen Negator N5 und einen Widerstand R2 einerseits mit dem Anschluss 1 der Wecksignalsteuerung
in Verbindung und andererseits ist sie über diesen Negator an den Anschluss 7 der
Wecksignalsteuerung geführt. Der Anschluss 6 der Wecksignalsteuerung steht einerseits
über einen Widerstand R3 mit dem Anschluss 1 und andererseits über eine Leitung
62 mit dem "Preset"-Steuereingang des Flip-Flops I sowie mit dem zweiten Eingang
e2 des Setzgatters G in Verbindung.
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5 Wie sich aus Fig. 2 ergibt, besteht das Setzgatter GS aus einem
NAND-Tor 64 und einem Negator N6, dessen Ausgang mit den "Clear" Steuereingängen
der Flip-Flops A bis H verbunden ist.
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Der Ausgang Q der Kippstufe K ist schliesslich mit einem weitere ren
Eingang des NAND-Gatters Ga verbunden. Wie aus der folgenden Funktionsbeschreibung
noch hervorgehen wird, steuert die Kippstufe K den Aus- bzw. Einschaltvorgang in
der Wecksignalsteuerung 26.
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Die Kippstufen bzw. Flip-Flops sollen sämtlich so ausgebildet sein,
dass durch eine logische 0 an den "Preset"-Eingängen die Q-Ausgänge auf logisch
1 bzw. L gesetzt werden, während eine logische 0 an den "Clear"-SteuereingAngen
eine logische 0 an den Q-Ausg.§ngen der Flip-Flops zur Folge hat.
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Im folgenden soll nun die Funktion der erfindungsgemässen
Weckeruhr
beschrieben werden, soweit sie für den Betrieb der Schallquelle von Bedeutung ist.
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Einschaltvorgang: Es soll zunächst angenommen werden, dass der Wochenendschalter
38 wie üblich geschlossen, der Weckzeitschalter 40 aber noch offen ist. Wird nun
eine Batterie 34 in die erfindungsgemässe Weckeruhr eingesetzt, so liegt am Eingang
des Negators N5 logisch L an; an den Eingängen e1 und e2 des Setzgatters Gs liegen
also die Zustände logisch 0 und (wegen des offenen Pausenschalters 52) logisch L.
Der Ausgang des Setzgatters Gs befindet sich also im Zustand logisch 0, so dass
an den "Clear"-Steuereingängen der Flip-Flops A bis H der Zustand logisch 0 anliegt.
Gleiches gilt für den "Clear"-Steuereingang des Flip-Flops I - gemäss der vorstehend
gegebenen Definition ist der Zustand L am "Preset"-Steuereingang des Flip-Flops
I wirkungslos. Sämtliche Ausgänge Q der Flip-Flops A bis I weisen also den Zustand
logisch O auf Da der Ausgang Q des Flip-Flops C unmittelbar mit dem NAND-Gatter
Ca verbunden ist, befindet sich der Ausgang des Negators N3 auf dem Zustand logisch
0, d.h.
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das am Anschluss 3 der Wecksignalsteuerung anliegende 512 Hz-Signal
kann nicht zum Anschluss 4 durchgreifen.
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Weckvorgang: Wird der Weckzeitschalter 40 durch das 24-Stunden-Rad
42 (Fig.
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3) geschlossen, so wird der Eingang des Negators N5 wegen des verhältnismässig
hochohmigen Widerstands R2 auf den Zustand logisch 0 gebracht - auf der Leitung
60 liegt also der Zustand logisch L. Dieser Zustand ist per Definition am "Preset"-Steuereingang
der Kippstufe K unwirksam, da jedoch an beiden Eingängen +) da die Kippstufe K durch
loqisch 0 auf der Leitung - 14 -60 gesetzt wurde - ihr Ausgang Q weist also den
Zustand logisch L auf.
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e1, e2 des Setzgatters G5 nunmehr der Zustand logisch L anliegt, verschwindet
der Zustand logisch O an den "Clear-Steuereingängen der Flip-Flops A bis I. Unmittelbar
nach dem Schliessen des Weckzeitschalters 40 kann die Frequenzteilerkette 54 also
unter dem Einfluss der am Anschluss 2 anliegenden Impulsfolgefrequenz von 1 Hz zu
arbeiten beginnen. Wie dem Impulsdiagramm der Fig. 4 entnommen werden kann, kippt
der Ausgang Q des Flip-Flops C nach vier Sekunden in den Zustand logisch L, so dass
nun das NAND-Gatter Ca freigegehen wird und das 512 Hz-Signal zum Anschluss 4 durchgreifen
kann. Die Schallquelle 32 gibt also ein Tonsignal, jedoch erst vier Sekunden nach
Schliessen des Weckzeitschalters 40, was für die Praxis aber ohne jede Bedeutung
ist.
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Erzeugung des Tonsignalzyklus: Da das FLip-Flop C alle vier Sekunden
kippt, liegt an dessen Ausgang Q vier Sekunden nach Beginn des Tonsignals wieder
der Zustand logisch 0 an, so dass am Anschluss 4 der Zustand logisch 0 erscheint.
Die Dauer eines Tonsignals der Schallquelle 32 ist also vier Sekunden.
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Wie dem Impulsdiagramm der Fig. 4 ferner entnommen werden kann, erfüllen
die Q-Ausgänge der Flip-Flops C bis E erst 32 Sekunden später wieder die UND-Bedingung
des Gatters Ga, d .h. C!C = QD 0 ° und OE = O. Auf ein Tonsignal mit der Dauer von
vier Sekunden folgt also eine 32 SekundeWlange Pause.
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Aus dem vorstehenden wird ersichtlich, dass durch geeignete Auswahl
zweier oder mehr Flip-Flops zur Steuerung des NAND-Gatters Ga nicht nur eine unterschiedliche
Dauer von Tonsignal
und Tonsignalpause erreicht werden kann, sondern
dass sich das Verhältnis der Dauer der Tonsignale zur Dauer der Tonsignalpausen
nahezu beliebig bestimmen lässt. Dies ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung.
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Erzeugung der Repetitionsperiode: Bestimmt durch die Zahl der Teilerstufen
A bis I der Frequenzteilerkette 54 kippt das Flip-Flop I 28, d.h. 256 Sekunden,
nach dem Schliessen des Weckzeitschalters 40 in denjenigen Zustand, in dem am Ausgang
Q dieses Fl-ip-Flops der Zustand logisch L liegt. Dadurch wird der Anschluss 4 der
Wecksignal-8 steuerung gesperrt, und zwar bis nach 260 Sekunden (2 +4) nicht nur
das Flip-Flop I erneut kippt, sondern auch das Flip-Flop C wieder in den Zustand
gekippt ist, in dem an seinem Ausgang Q der Zustand logisch L anliegt. Dann beginnt
der von Tonsignalen und Tonsignalpausen gebildete Tonsignalzyklus von neuem, bis
nach 28-4 Sekunden das Flip-Flop I wieder kippt.Wird die Weckeruhr nicht betätigt,
wiederholen sich Tonsignalzyklus und Zykluspause (Repetitionsperiode) solange, bis
der Nocken 46 (Fig. 3) unter der Federzunge 48 hindurchgelaufen ist und der Weckzeitschalter
40 wieder öffnet.
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Betätigung des Pausenschalters (Snooze-Alarm): Durch Betätigung des
als Taste ausgebildeten Pausenschalters 52 lässt sich der Beginn einer Zykluspause
(2 Sekunden) willkürlich setzen, denn durch Drücken dieses Pausenschalters wird
wegen des Widerstands R3 die Leitung 62 kurzfristig auf logisch 0 gesetzt. Da die
Leitung 62 mit dem "Preset"-Steuereingang des Flip-Flops I verbunden ist, liegt
also an diesem Steuereingang
ebenfalls logisch 0 an, so dass das
Flip-Flop I auf alle Fälle in den Zustand gekippt wird, in dem an seinem Ausgang
Q der Zustand logisch L anliegt. Wegen des Negators N4 wird dadurch das Gatter G
a und damit der Anschluss 4 der Wecksignalsteuerung 26 gesperrt. Wegen der Eigenschaften
des Setzgatters Gs greift aber die logische 0 trotz des Zustands logisch L auf der
Leitung 60 durch das Setzgatter hindurch, so dass an allen "Clear"-Steuereingängen-der
Flip-Flops A bis H logisch 0 anliegt und deren Ausgänge Q infolgedessen den ustand
logisch 0 einnehmen. Da der Pausenschalter 52 nur kurzzeitig gedrückt wird, verschwindet
der Zustand logisch 0 an den "Clear"-Eingängen der Flip-Flops A bis H nach dem Loslassen
des Pausenschalters 52 sofort wieder, so dass die Frequenzteilerkette 54 erneut
zu arbeiten beginnen kann.
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Durch Drücken des Pausenschalters 52 wird also der Einschaltzustand
unmittelbar nach dem Schliessen des Weckzeitschalters 40 hergestellt, jedoch mit
dem Unterschied, dass der Anschluss 4 durch das Flip-Flop I gesperrt wird. Da dieses
Flip-Flop nach 28 Sekunden kippt, wird nach Ablauf einer Zykluspause, deren Beginn
durch Drücken des Pausenschalters 52 willkürlich gesetzt worden ist, die UND-Bedingung
an den Eingängen des Gatters Ga -wieder erfüllt, so dass eine neue Repetitionsperiode
abläuft.
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Durch kurzzeitiges Drücken des als Taste ausgebildeten Pausenschalters
52 kann also in jedem Zustand der Wecksignalsteuerung eine Pause mit einer Dauer
von 256 Sekunden herbeigeführt werden.
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Abstellen der Wecksignalsteuerung: Durch kurzzeitiges Niederdrücken
des ebenfalls als Taste ausgebildeten Abstellschalters 59 wird wegen des Widerstands
R1 an den "Clear"-Steuereingang der Kippstufe K der Zustand logisch 0 angelegt,
so dass der Ausgang Q dieser Kippstufe ebenfalls logisch 0 wird. Durch kurzzeitiges
Niederdrücken des Abstellschalters 50 wird also der Anschluss 4 der Wecksignalsteuerung
gesperrt und die Schallquelle 32 stillgelegt.
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In diesem Zustand verbleibt die Kippstufe K auch dann, wenn nach dem
Loslassen des Abstellschalters 50 die Batteriespannung und damit logisch L wieder
am "Clear"-Steuereingang dieser Kippstufe anliegen, da diese nur durch das Auftreten
von logisch 0 am "Preset"-Steuereingang zurückgekippt werden könnte.
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Der Anschluss 4 der Wecksignalsteuerung bleibt also gesperrt.
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Die Wecksignalsteuerung wird jedoch für den Weckvorgang am nächsten
Tag automatisch wieder weckhereit gemacht, da je nach Länge des Nockens 46 (Fig.
3) der Weckzeitschalter 40 eine halbe Stunde oder eine Stunde nach Erreichen der
eingestellten Weckzeit geöffnet wird und dadurch der Zustand logisch 0 am "Preset"-Steuereingang
der Kippstufe K erscheint, wodurch diese Kippstufe in denjenigen Zustand zurückgekippt
wird, in dem ihr Ausgang Q das Signal L aufweist.
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Die Wecksignalsteuerung ist also wie erforderlich nach 24 Stunden
wieder weckbereit, ohne dass es hierfür irgendeiner Betätigung bedarf.
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Da es sich jedoch im Falle einer Analog-Weckeruhr bei dem
Weckzeitschalter
40 um einen mechanischen Schalter handelt, der beim Öffnen prellen, d.h. nach dem
Öffnen auch wieder kurzzeitig schliessen kann, würde ein solcher Prellvorgang auch
nach Betätigung des Abstellschalters 50 zu kurzen Tonsignalen der Schallquelle 32
führen, wenn die Wecksignalsteuerung nicht erfindungsgemäss so ausgebildet wäre,
dass ein Tonsignal nicht sofort nach dem Schliessen des Weckzeitschalters 40 abgegeben
wird, sondern erst vier Sekunden später (siehe oben).
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Selbstverständlich könnte die Schaltung gemäss Fig. 2 in vielfacher
Hinsicht abgewandelt werden, ohne dass auf die erfindungsgemässen Eigenschaften
der Wecksignalsteuerung 26 verzichtet werden müsste. So könnte beispielsweise das
NAND-Gatter Ga auch durch die Q-Ausgänge der Flip-Flops D und E gesteuert werden,
es könnten die Steuereingänge der Kippstufen in anderer Weise den logischen Zuständen
0 und L zugeordnet werden, und selbstverständlich lassen sich die Dauer der Tonsignale,
der Tonsignalpausen und der Zykluspausen anders wählen. Merkmale der Erfindung,
die besondere Vorteile zur Folge haben, sind jedoch, dass eine Kippstufe (bei dem
gezeichneten Ausführungsbeispie-l die Kippstufe K) vom Weckzeitschalter 40 und vom
Abstellschalter 50 angesteuert wird und dass der Ausgang dieser Kippstufe eine logische
UND-Schaltung sperren bzw. öffnen kann; ferner, dass eine Teilerstufe der Frequenzteilerkette
der Wecksignalsteuerung über den als Taste ausgebildeten Pausenschalter 52 gekippt
und über diese Teilerstufe die UND-bzw. NAND-Schaltung gesperrt bzw. geöffnet werden
kann. Schliesslich lassen sich die Frequenzteilerkette der Wecksignalsteuerung,
deren logische Schaltelemente unidie Kippstufe K ohne weiteres mit der den Zeittakt
erzeugenden Frequenzteilerkette integrieren, so
dass sich die gesamte
Schaltung der quarzgesteuerten Analog-Weckeruhr als IC ausbilden lässt.