DE2617978C3 - Elektronische Uhr mit kapazitiver Zeiteinstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Uhr mit einem Sekundenzähler mit Überlauf bei 10, einem Zehnersekundenzähler mit Überlauf bei 6, einem Minutenzählermit Überlauf bei 10, einem Zehnerminutenzähler mit Überlauf bei 6, einem Stundenzähler mit einem Überlauf wahlweise bei 10 und bei 4 und einem Zehnerstundenzähler in einem Gehäuse, wobei diese Zähler in einer Kaskade geschaltet sind und mit ausnähme des Sekundenzählers als Fortschaltimpulse die Überlaufimpulse des vorangehenden Zählers aufnehmen, mit einer Einrichtung, um aus dem Wechselstrom der Netzphase die Zeitimpulse mit einer bestimmten Wiederholungsfrequenz größer a',~, 1 Hz abzuleiten, mit einer Kette von Frequenzteilern, die diese Zeitimpulse aufnehmen und Zeiteinstellimpulse mit einer Frequenz über oder gleich 1 Hz und Fortschaltimpulse für den Sekundenzähler mit der Frequenz 1 Hz liefern, mit einer Schaltung, die den Zählern wahlweise die Fortschaltimpulse und die Zeiteinstellimpulse liefert, und mit kapazitiven Tasten zur Steuerung der Zeiteinstellung.

Bekannte elektronische Uhren dieser Art benötigen für die Funktion nur eine Verbindung mit dem elektrischen Wechselstromnetz mit 50 oder 60 Hz, und ihre Zähler arbeiten gleichzeitig als Zähler und als Frequenzteiler, d. h. sie erzeugen einen Überlaufimpuls jedesmal dann, wenn sie bis zehn gezählt haben, soweit es die den Sekunden, den Minuten und den Stunden zugeordneten Zähler betrifft, und jedesmal dann, wenn sie bis sechs gezählt haben, soweit es die den Zehnersekunden uud Zehnerminuten zugeordneten Zähler betrifft. Jeder Zähler außer dem ersten wird mit Fortschaltimpulsen versorgt, die eine Wiederkehrperiode haben, die gleich der Zeiteinheit ist. der sie zugeordnet sind; diese Impulsversorgung erfolgt durch den Überlauf des vorhergehenden Zählers. Der erste Zähler wird mit Fortschaltimpulsen der Frequenz von 1 Hz versorgt, die von einem Zeitimpulserzeuger erzeugt werden, der einen Schaltkreis aufweist, der als Schmitt-Trigger und als Kette von Frequenzteilern ausgeführt ist, wobei der Schaltkreis den Netzwechselstrom von 50 oder 60 Hz empfängt oder ein Signal von 100 oder 120Hz, das man durch eine Zweiweggleichrichtung des Netzwechselstroms erhalt. Der gesamte Divisionsfaktor der Kette von Frequenzteilern ist dann 50. 60, 100 oder 120 entsprechend dem Wechselsignal, das man dem Zeitimpulsgenerator zuführt. Es ist auch bekannt, die Zeiteinstellung dieser elektronischen Uhren dadurch vorzunehmen, daß an den Eingang jedes Zählers, der einer bestimmten Zeiteinheit zugeordnet ist, ein Signal mit schnellerem Takt gelegt wird, das an der Kette von Frequenzteilern des Zeitimpulsgenera tors abgegriffen wird. Dies wird mittels eines Kommutators bewirkt.

Wenn beispielsweise das angelegte Wechselsignal die Frequenz 100 Hz hat und wenn die Kette vein Frequenzteilern zwei Teiler durch fünf aufweist, die ein Signal von 4 Hz abgeben und einen Teiler durch vier, der ein Signal von 1 Hz abgibt, ersetzt der Kommutator das Signal von 1 Hz durch das Signal von 4 Hz am Eingang desjenigen der sechs Zähler der elektronischen Uhr. an dem man die Zeiteinstellung vornehmen will (FR PS 21 62 653 und US PS 37 62 152).

Bei dieser bekannten Vorrichtung zur Zeiteinsteilung weist der Kommutator Druekknöpfe auf, und es ist vorgesehen, die Sekundenstufe vom Eingang der Fortschaltimptllse Von 1 Hz zu trennen* wenn man die Zeiteinstellimpulse auf eine andere Stufe gibt, damit diese andere Stufe nicht gleichzeitig die Fortschaltinv pulse der vorangehenden Stufe und die Zeiteinstellinv pulse empfängt

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektronische Uhr der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der man — statt am Eingang der Zähler die normalen Fortschaltimpulse der Zähler mit langsamem Takt durch Zeiteinstellimpulse mit raschem Takt zu ersetzen — die Zeiteinstellimpulse den Fortschaltimpulsen überlagert und dafür sorgt, daß die Fortschaltimpulse mit bestimmten Zeiteinstellirnpulsen zusammenfallen. Man erreicht damit, daß die Zählimpulse sich in den Zeiteinstellimpulsen »auflösen«. Man kann auf diese Weise die Kommutatoren für die Zeiteinstellung bei den bekannten elektronischen Uhren durch einfache ODER-Galter ersetzen, wodurch der Vorgang der Zeiteinstellung sich darauf beschränkt, die Zeiteinstellimpulse in einem Schall kreis, der ständig mit diesen ODER-Gattern verbunden ist, zu erzeugen oder nicht zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltung zur wahlweisen Übertragung der Fortschaltimpulse und der Zeiteinstellimpulse Transi- jo stören aufweist, in deren Eingangskreisen die kapizitiven Tasten zur Steuerung der Zeittinstellung und in deren Ausgangkreisen wieder einschaltbare rronostabi-Ie Kippstufen liegen, ferner UND-Gatter, die die Zeiteinstellimpulse und die Ausgangsimpulse der wieder einschaltbaren monostabilen Kippstufen empfangen, und daß ODER-Gatter vor die Eingänge des Sekundenzählers, Minutenzählers und Stundenzählers geschaltet sind, die die Fortschaltimpulse des jeweils vorhergehenden Zählers und die Ausgangsimpulse des jeweiligen ;o UND-Gatters empfangen.

Aus der DE-AS 22 03 039 ist es bereits bekannt, kapazitive Tasten, die Transistoren aufweisen, deren Eingangsschaltkreise diese kapazitiven Tasten enthalten, für berührungslos arbeitende Schaltgeräte zu verwenden. Jedoch werden dort die Impulse durch einen Oszillator erzeugt, während sie bei elektronischen Uhren der in Rede stehenden Art aus dem Wechselstromnetz über Frequenzteiler gewonnen werden.

Von Bedeutung ist dabei, daß die Zeiteinstellimpulse 4» synchron mi' den Fortschaltimpulsen sind, weil während der Zeiteinstellung die Zähler gleichzeitig die beiden Arten von Impulsen empfangen und dabei die Fortschaltimpulse unberücksichtigt lassen müssen. Es ist daher erforderlich, daß diese mit den Zeiteinstellimpulsen zusammenfallen.

In einer vorteilhaften Weiterbild, ng der Erfindung weist deshalb die Schaltung zur wahlweisen Übertragung der Forstschaltimpulse von 1 Hz auf den Sekundenzähler einen Synchronisations- und Impulsbreitenregelschaltkreis ν·ί. der die Fortschaitimpulse mit den Zeiteinstellimpulsen synchronisiert und ihnen eine Breite gibt, die gleich oder kleiner als die Breite dieser letztgenannten Impulse ist.

Außerdem empfiehlt sich, eine weitere leitende Taste v> benachbart zu alle.i kapazitiven Tasten der Steuerung der Zeiteinstellung anzuordnen, die mit dem Impulstransistor der Kette von Frequenzteilern verbunden ist.

Vorschläge /ur Konstruktion und Fertigung des Uhrengehäuses sind Gegenstand der restlichen Unter- wi ansprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend in Einzelheiten an einem Ausfdhrungsbeispiel näher erläutert, das in der Zeichnung dagestellt ist. Es zeigt

Fig. 1 teilweise in Form eines Blockschaltbildes das elektronische Schema der erfindungsgemäßen Uhr und

Fig.2 in perpektivischer Darstellung diese Uhr in ihrem Gehäuse,

Wie in F i g. I dargestellt, weist die erfindungsgemäße elektronische Uhr eine Gleichrichterbrücke 1 auf, deren Eingang mit dem Wechselstromnetz über einen Abwärtstransformator 2, oder einen Spannungsteiler und eine Leitung 3 verbunden ist und die einen Impulstransistor 4 speist. Der Transistor 4 kann durch einen Schmitt-Trigger ersetzt werden. Die Zeitimpulse mit der Frequenz von 100 Hz, die am Ausgang des Transistors 4 erhalten werden, werden einer Kette von Frequenzteilern zugeführt, die insgesamt eine Division durch iOO ausführt und beispielsweise durch drei Binärzähler 5,5' und 6 gebildet wird, die jeweils bis 5, bis 5 und bis 4 zählen und in Kaskade geschaltet sind. Am Ausgang des Zählers 5' erhält man Impulse der Frequenz von 4 Hz. Wenn die Zeitimpulse die Frequenz von 120 Hz haben, zählt der Zähler 5 bis 6, der Zähler 5' bis 5 und der Zähler 6 bis 4. Am Ausgang des Zählers 6 erhält man Impulse mit der Frequenz von I Hz.

Die Impulse mit der Frequenz von 1 Hz sind die Fortschaltimpulse des Sekundenzählers 7_Su dem sie über ein ODER-Gatter 10_s zugeführt werden. Die Impulse mit der Frequenz von 4 Hz v.,id die Impulse für die Zeiteinstellung; sie werden auf eine zeitung 11 und von da auf ODER-Gatter 10^, 10m und 10« sowie auf einen Zeiteinstellkreis von 100 gegeben. Der Zäh'?r 7«, der Sekundeneiner ist ein Zehnerziihler, der von 0 bis 9 zählt, und der Zähler 7su der Sekundenzehner ist ein Sechserzähier, der von 0 bis 5 zählt. Der Ausgang des Zählers 7 so liefert daher Impulse der Periode von eine^r Minute. Die Impulse werden dem Eingang des Zählers 7mi; über das ODER-Gatter 10_Λ/ zugeführt. Der Zähler 7Mi/ der Minuteneiner ist ein Zehnerzähler, der von 0 bis 9 zählt, und der Zähler 7mo der Minutenzehner ist ein Sechserzähier, der von 0 bis 5 zählt. Der Ausgang des Zählers 7/v» liefert Impulse mit der Periode von einer Stunde. Diese Impulse werden dem Eingang des Zählers 7/y;; über ODER-Gatter 10_H zugeführt. Der Zähler 7_m der Stundeneiner ist ein Zehnerzähler, der von 0 bis 9 zählt, und der Zähler 7hd der Stundenzehner ist ein Dreierzähler, der von 0 bis 2 zählt. Geeignete Verbindungen erlauben es, die Zähler 7hu und 7hd auf NuM zu stellen, wenn der Zähler 7hd auf 2 steht und wenn der Zählen?»;/ von 3 nach 4 schaltet, d. h. daß die Gruppe Ίho + 7/yjyvon 23 auf 00 übergeht und nicht von 23 auf 24. Man kann auch vorsehen, daß der Zähler 7hd nur bis 1 zählt und daß die Gruppe 7hd ^j 7hu von 11 auf 00 schaltet und nicht von II auf 12, so daß eine Anpassung an die Gebräuche in Ländern möglich ist, wo der Tag nicht in 24 Stunden, sondern in zwei mal 12 Stunden eingeteilt wird. Das Gatier 16» sperrt beim Übergang von 23 auf 00.

leder Zähler 7 is; aus vier binären Kippschaltungen zusammengesetzt. Die vier Ausgänge jedes Zählcis stellen eine Dezimalziffer im binär kodierten Dezimalkode dar. Die Ausgänge jedes Zählers sind an einen Kodewandler mit vier Eingängen und sieben Ausgängen angeschlossen, die mit 8.?;/, 8sn, 8mh 8m», 8m' bzw. Sun bezeichnet sind; die sieben Ausgänge jedes Kodewandlers sind an eine Leuchtanzeige mit sieben Segmenten angeschlossen, bezeichnet mit 9.«*, 9.w. 9/wt/. 9Mfa 9»«; bzw. 9/,i> Der Kodewandler wandelt in bekannter Weise die Wörter mit sieben Bits, die eine Darstellung dieser Dezimalziffern in stilisierter Form mit sieben geradlinigen Segmenten ermöglichen. Man kann auf diese Weise den Inhalt der Stundenzähler 7//pund 7hu der Minutenzähler 7j/_Ound 7_Λ/υund der Sekundenzähler 7soUnd 7st/anzeigen.

Wenn man die ODER-Gatter 10s. 10a/und 10//nicht

berücksichtigt, und wenn man annimmt, daß diese Gatter durch Kommutatoren ersetzt sind, die delt Eingang der Zähler 7su. 7 MU und 7nu jeweils mit dem Ausgang der Zähler 6,7so bzw. 7A/obzw. mit der Leitung Il verbinden, erhält man eine Uhr mit Zeileinstellutig:, wie sie bekannt ist.

Der Zeiteinstellkreis 100 weist drei unbeweglich« leitende Tasten Ills HU/ und 111// mit kapazitiven) Effekt auf, die auf derri Gehäuse der Uhr angeordnet sind; es genügt schon eine Berührung oder leichteis Streifen mit dem Finger, Um jeweils die Zeiteinstellunj; der Sekunden, der Minuten und der Stunden vorzunehmen. Diese Tasten haben eine Fläche der Größenordnung einer Fingerkuppe, beispielsweise 0,4 bis 2 cm·', jede Taste ist ein leitender Kontakt, der über einen Kondensator 112_S 112*/ oder 112« mit der Basis eines Transistors 113s 113a/bzw. 113« verbunden ist. Wenn man einen Finger auf die Taste legt, erhält die Basis des Transistors ein Signai der Frequenz von 50 'nt; dieses Signal ergibt sich durch das Signal, das durch die Kapazität im Körper der Person durch den Strom in der Phase induziert wird, mit der die Uhr gespeist wird.

Wenn ein Finger auf einer Taste 111 s 111 μ oder 111 η liegt, erscheinen Rechteckimpulse der Frequenz von 50 Hz oder 100 Hz im Falle der Zweiweggleichrichtung an den Kollektoren der Transistoren 113;, 113« bzw. 113//, wie die Erfahrung gezeigt hat. Diese Impulse werden auf den Eingang jeweils eines wiedereinschalt· baren monostabilen Schaltkreises 114.?. 114a/bzw. 114,/ gegeben. Die Kippdauer des monostabilen Schaltkreises wird größer gewählt als die Verzögerung zwischen zwei Impulsen des Treibsignals, beispielsweise größer als 20ms oder größer als 10 ms im Fall der Zweiwegleichrichtung. Der monostabile Schaltkreis 114_s. 114a/oder 114« wird daher so lange nicht auf Null zurückgehen, wie man den Finger auf der kapazitiven Taste 111 s. 111 n/ oderlll«hält

Das am Ausgang Q des monostabilen Schaltkreises 114s anstehende Signal wird auf einen Eingang eines UND-Gatters 115s mit zwei Eingängen gegeben. Auf den anderen Eingang wird das Signal gegeben, das arn Ausgang des Zählers 5' ansteht, dessen Frequenz 4 Hz ist. Am Ausgang des UND-Gatters 115s erscheinen daher die Impulse mit der Frequenz 4 Hz so lange, wie man den Finger auf der Taste Ills hält. Der Ausgang des UND-Gatters 115s ist mit dem Eingang des ODER-Gatters 19s verbunden, das die Impulse der Frequenz von 1 Hz erhält, die von dem Ausgang des Zählers 6 abgegeben werden. Am Ausgang des ODER-Gatters 10s erhält man daher entweder die Impulse mit der 7requenz 1 Hz, wenn man den Zeiteinsteilkontakt Ills nicht berührt, und mit der Frequenz von 4 Hz, wenn man den Kontakt berührt
~ Für die schnelieZeiteiristeilüng der Minuten und der Stunden verwendet man Zeiteinstelleinrichtungen, die mit der Zeiteinstelleinrichtung für die Sekunden identisch sind; sie bestehen aus der kapazitiven Taste lllAf. ΠΙ«, dem Kondensator 112Ai, 112« dem Transistor 113Ai, 113//, dem monostabilen Schaltkreis IHv, 114«, und dem UND-Gatter 115Ai, 115« dessen Ausgang jeweils mit dem Eingang der ODER-Gatte:r lO.voder 10« verbunden ist, um die Zeiteinstellung der beiden Paare von Zählern 7 αλλ 7sd und 7hia 7hd vorzunehmen.

Wenn bei der Zeiteinstellung eines Zählers, beispielsweise des Minutenzählers, die anzuzeigende Zahl kleiner ist als die angezeigte Zahl, gelangt der Zähler 7MD in einem bestimmten Augenblick von der Ziffer 5 auf die Ziffer 0, und daher wird auf den Zähler 7«t/der Stundeneiner ein Impuls übertragen, der diesen um eine Einheit weilerschaltet. Es ist daher erforderlich, die Zeiteinstellung der Minuten vor der Zeiteinstellung der Stunden vorzunehmen.

Die Kippdauer der monostabilen Schaltkreise H4a/ und 114// braucht nicht viel länger zu sein als die Dauer der Intervalle zwischen zwei Impulsen der Frequenz von 50 Hz oder ggf. 100 Hz, damit die Wirkung dieser monostabilen Schaltkreise fast genau am Ende der Berührung der kapazitiven Taste aufhört.

Während der Zeiteinstellung einer der Abschnitte der Uhr werden die normalen Fortschaltimpulse so, wie es zu Anfang beschrieben wurde, weiter auf die verschiedenen Zähler gegeben; damit sie keine Unregelmäßigkeiten bei der Zeiteinstellung bewirken, ist es notwendig, daß sie in dieser Zeit mit bestimmten Impulsen der

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erzeugen Rechtecksignale, und die Impulsbreite ist gleich dem Mittelwert ihrer Periode. Wenn ein derartiger Zähler als Zähler 6 verwendet wird, ist die Breite der Impulse von 1 Hz 500 ms, und die Breite der impulse von 4 Hz ist 125 ms. Es ist daher notwendig, die

2> Breite der Fortschaltimpulse von 500 ms auf 125 ms und vorzugsweise auf 100 ms zu verringern und dafür zu sorgen, daß die Mittelpunkte der Impulse von 1 und 4 Hz zusammenfallen. Dies wird durch einen Synchronisationsund Impulsbreilenschaltkreis 12 erreicht. In bekannter Weise hat dieser Schaltkreis eine erste monostabile Kippstufe, die durch die Vorderseite der Fortschaltimpulse ausgelöst wird, und eine zweite monostabile Kippstufe, die durch die Hinterseite des Ausgangssignals der ersten monostabilen Kippstufe ausgelöst wird. Die erste monostabile Kippstufe bewirkt die Synchronisierung der Impulse von 1 und 4 Hz, und die zweite monostabile Kippstufe regelt die Impulsdauer der Impulse von 1 Hz.

Wie man aus F i g. 2 erkennt, weist die elektronische Uhr ein Gehäuse 20 auf. das durch ein Fenster 21 durchbrochen ist, durch das man an der Vorderseite des Gehäuses sechs Anzeigeeinrichtungen 9.su 9 so, 9 ah/. 9vß. 9«ii und 9«o sieht. Eine der Seitenflächen hat eine Rille 22, an deren Fläche drei flache Metallstücke Ills, 111a/ und 111« angeordnet sind, die die kapazitiven Tasten bilden und die beispielsweise metallische Einsätze in einem Gehäuse aus Kunststoff sein können. Die kapazitiven Tasten sind am Grund der Rille angeordnet, damit durch die unachtsame Handhabung der Uhr keine unbeabsichtigte Zeitverstellung erfolgt. Der Benutzer muß seinen Finger in die Rille einfüh: zn. um eine Zeiteinstellung zu bewirken.

Man hat bis jetzt angenommen, daß es für die kapazitiven Tasten der Steuerung der Zeiteinstellung gleichgültig ist, welches Gleichspannungspotential sie haben, und daß der Benutzer bei der Berührung der Tasten überträgt Die Erfahrung hat gezeigt, daß man auf diese Weise eine zufriedenstellende Funktion erhält, daß diese Funktion jedoch gestört werden kann durch die unmittelbare Nachbarschaft von Metallteilen. Die Zuverlässigkeit der Funktion kann erhöht werden, indem man in der Nachbarschaft der Tasten Ills; ΙΙΙαγ und 111« eine allgemeine Taste 116 anordnet, die mit dem Zeitimpulsgenerator 4 über eine Leitung 13

6* verbunden ist Der Benutzer überbrückt dann mit seinem Finger die Taste zur Steuerung der Zeiteinsteilung und die allgemeine Taste.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektronische Uhr mit einem Sekundenzähler mit Oberlauf bei 10, einem Zehnersekundenzähler mit Oberlauf bei 6, einem Minutenzähler mit Überlauf bei 10, einem Zehnerminutenzähler mit Überlauf bei 6, einem Stundenzähler mit einem Überlauf wahlweise bei 10 und bei 4 und einem Zehnerstundenzähler in einem Gehäuse, wobei diese Zähler in einer Kaskade geschaltet sind und mit Ausnahme des Sekundenzählers als Fortschaltimpulse die Überlaufimpulse des vorangehenden Zählers aufnehmen, mit einer Einrichtung, um aus dem Wechselstrom der Netzphase die Zeitimpulse mit einer bestimmten Wiederholungsfrequenz größer als 1 Hz abzuleiten, mit einer Kette von Frequenzteilern, die diese Zeitimpulse aufnehmen und Zeiteinstellimpulse mit einer Frequenz über oder gleich 1 Hz und Fortschaltimpulse für den Sekundenzähler mit der Frequenz 1 Hz liefern, mit einer Schaltung, die den Zäb'ern wahlweise die Fortschaltimpulse und die Zeitcmstellimpulse liefert, und mit kapitiven Tasten zur Steuerung der Zeiteinstellung, d a durch gekennzeichnet, daß die Schaltung (100) zur wahlweisen Übertragung der Fortschaltimpulse und der Zeiteinstellimpulse Transistoren (113) aufweist, in deren Eingangskreisen die kapazitiven Tasten (111) zur Steuerung der Zeiteinstellung und in deren Ausgangsschaltkreisen wiedereinschaltbare monostabile Kippstufen (114) liegen, ferner UND-Gatter (115), die die Zeiteinstellimpulse und die Ausgangsimpulse der wiedereinschaltbaren monostabilen Kippstufen empfangen, und daß ODER-Gatter (10) vor die Eingänge i^s Sekundenzählers, Minutenzählers und StunJenzählers geschaltet sind, die die Fortschaltimpulse des je eils vorhergehenden Zählers und die Ausgangsimpulse des jeweiligen UND-Gatters empfangen.

2. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur wahlweisen -to Übertragung der Fortschaltimpulse von 1 Hz auf den Sekundenzähler (7s<;) einen Synchronisations-und Impulsbreitenregelschaltkreis (12) aufweist, der die Fortschaltimpulse mit den Zeiteinstellimpulsen synchronisiert und ihnen eine Breite gibt. die gleich oder kleiner als die Breite dieser letztgenannten Impulse ist.

3. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere leitende Taste (116) benachbart zu allen kapazitiven Tasten (111) so der Steuerung der Zeiteinstellung angeordnet ist, die mit dem Impulstransistor (4) bzw. der Kette von Frequenzteilern (5,6) verbunden ist

4. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitiven Tasten (111) am Grund einer am Gehäuse (20) ausgebildeten Rille (22) angeordnet sind und mit der Gehäusefläche fluchten.

5. Elektronische Uhr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (20) aus Kunst eo stoff besteht und daß die kapazitiven Tasten (111) Metallteile sind, die beim Spritzen des Gehäuses in dieses eingesetzt sind, ,