DE2618863C3

DE2618863C3 - Elektronische Kleinuhr mit einer digitalen optischen Anzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE2618863C3
Application number: DE2618863A
Authority: DE
Inventors: Norman E. Newport Beach Calif. Moyer (V.St.A.)
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1975-05-12
Filing date: 1976-04-29
Publication date: 1978-06-29
Also published as: GB1537137A; US3968641A; FR2311343A1; DE2618863B2; DE2618863A1; CH614096GA3; HK75579A; CH614096B; JPS51138479A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Kleinuhr mit einer digitalen optischen Anzeigeeinrichtung, einer Schalteinrichtung zum Einschalten der Anzeigeeinrichtung oder einer Lichtquelle zum Beleuchten der Anzeigeeinrichtung, einer elektronischen Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer darzustellenden Information, die eine Oszillator-Teiler-Anordnung umfaßt, und zwei in Serie geschaltete Batterien zum Speisen der Anzeigeeinrichtung bzw. der Lichtquelle und der elektronischen Schaltungsanordnung.

Bekannte elektronische Kleinuhren mit Leuchtdioden-Anzeige (LED) und einer durch eine besondere Lichtquelle beleuchtbaren Flüssigkristallanzeige (LCD) weisen zum Speisen der Oszillator-Teiler-Anordnung zwei in Serie geschaltete Batterien auf, die jeweils 1,5 V liefern und zu denen ein Widerstand in Serie geschaltet ist. Die Verwendung von zwei Batterien hat eine Energievergeudung zur Folge, weil die Spannung von 1,5 V einer Batterie ausreicht, wenn im Fall einer Leuchtdioden-Anzeige die Leuchtdioden und im Fall einer Flüssiekristall-Anzeiee die besondere Lichtquelle

nicht eingeschaltet sind. Demgemäß haben die bekannten Digitaluhren den Nachteil, daß eine Serienschaltung aus zwei Batterien und einem Widerstand dazu benutzt wird, während aller Zeiten der Oszillator-Teiler-Anordnung die benötigte Energie zuzuführen, obwohl während der meisten Zeit die von einer Batterie gelieferte Spannung ausreichen würde. Diese Technik wurde jedoch angewandt, weil bei hohem Laststrom die Klemmenspannung einer Batterie auf 1,2 V abfällt Das Verlangen nach einem einwandfreien Betrieb bei dieser geringen Spannung hätte eine sehr geringe Produktions-Ausbeute zur Folge. Um zu gewährleisten, daß auch während der kurzen Zeiten, während denen den Batterien ein hoher Strom entnommen wird, die Spannung 1,5 V beträgt, wurde während der übrigen Zeit 2,0 V zugeführt. Da der Strom schneller anwächst als die Speisespannung wird bei einem Betrieb mit überhöhter Spannung Energie verschwendet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Kleinuhr der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß der durch den Betrieb mit überhöhter Spannung bedingte Energieverlust vermieden wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Batterien mit der Oszillator-Teiler-Anordnung durch eine Wählschaltung gekoppelt sind, die Schaltglieder enthält, welche mit der Oszillator-Teiler-Anordnung die beiden Batterien verbinden, wenn die Schalteinrichtung die Anzeigeeinrichtung bzw. die Lichtquelle einschaltet, jedoch mit der Oszillator-Teiler-Anordnung nur eine Batterie verbinden, wenn die Anzeigeeinrichtung bzw. die Lichtquelle nicht eingeschaltet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Uhr sind also mehrere in

j5 Serie geschaltete Batterien und mehrere Schaltglieder vorhanden, die je nach der Höhe der benötigten Spannung eine unterschiedliche Anzahl der Batterien mit dem Speiseeingang der Oszillator-Teiler-Anordnung verbinden. Im typischen Fall wird nur eine Batterie benötigt, um den Quarz-Oszillator zu speisen, wenn die Leuchtdioden nicht eingeschaltet oder die Flüssigkristall-Anzeige nicht beleuchtet ist Jedoch ist die Spannung zweier in Serie geschalteter Batterien, vermindert durch einen Serienwiderstand, erforderlich, wenn die Anzeigeeinrichtung bzw. die Beleuchtung eingeschaltet ist.

Demgemäß wird durch die Erfindung eine elektronische Uhr mit einer Wählschaltung geschaffen, die entscheidet, ob eine Batterie oder zwei in Serie geschaltete Batterien benötigt werden, um die Oszillator-Teiler-Anordnung zu speisen, je nachdem, ob den Batterien gerade ein hoher oder ein niedriger Strom entnommen wird. Auf diese Weise wird die Lebensdauer der Batterien einer digitalen Uhr verlängert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist von den beiden Batterien die erste Batterie durch einen ersten Schalttransistor und die zweite Batterie durch einen Widerstand und einen zweiten Schalttransistor mit der Oszillator-Teiler-Anordnung verbunden. Außerdem ist der erste Schalttransistor über eine Umkehrstufe und der zweite Schalttransistor direkt mit einer Multiplex-Steuerung verbunden, die ihrerseits mit der Schalteinrichtung und der Anzeigeeinrichtung bzw. Lichtquelle derart gekoppelt ist, daß sie die erste Batterie mit der Oszillator-Teiler-Anordnung ständig verbindet, wenn die Schalteinrichtung nicht betätigt ist, und vorübergehend beide Batterien anschließt und das Einschalten der Anzeigeeinrichtung bzw. der Lichtquel-

le bewirkt, wenn die Schalteinrichtung betätigt ist. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch einen besonders einfachen Aufbau aus, der in einer elektronischen Kleinuhr ohne weiteres untergebracht werden kann und zugleich die nötige Betriebssicherheit bietet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Digitaluhr mit Leuchtdioden-Anzeige,

Fig.2 das Blockschaltbild der Leistungswählanordnung der Digitaluhr nach F i g. 1 und

Fig.3 das Blockschaltbild der Leistungswählanordnung einer Digitaluhr mit Flüssigkristall-Anzeige.

Die in Fig. 1 in Form eines Blockschaltbildes dargestellte Digitaluhr umfaßt eine Wählschaltung 12 mit einem Ausgang 14, der mit einer Oszillator-Teiler-Anordnung 16 verbunden ist, und mit einem Eingang 34, der mit einer Multiplex-Steuerung 30 verbur. Jen ist. Die Oszialltor-Teiler-Anordnung 16 enlhält einen mit einer vorbestimmten und im wesentlichen konstanten Frequenz schwingenden Quarzoszillator. Das Ausgangssignal der Oszillator-Teiler-Anordnung 16 wird einem Endteiler 20 zugeführt, der als Ausgangssignal Impulse mit einer Folgefrequenz von 1 Hz liefert. Dieses Ausgangssignal wird einer Anzahl von Zählern 22 zugeführt.

Die Zähler können als Teilerkette betrachtet werden, die an verschiedenen Stellen mit Abgriffen versehen ist, um die gewünschten Ausgangssignale für Sekunden, Minuten, Stunden und das Datum zu erhalten. Die Ausgangssignale der Zähler 22 stellen Dezimalziffern im Standard-Binärcode dar. Die Ausgangssignale der Zähler 22 werden einem Sieben-Segment-Decodierer 24 zugeführt, der aus den Ausgangssignalen der Zähler 22 sieben Signale bildet, die den sieben Segmenten der Ziffern einer Leuchtdioden-Anzeige zugeordnet sind, so daß, wenn die Leuchtdioden eingeschaltet werden, die Segmente die Ziffern wiedergeben, welche dem Zustand der Zähler entsprechen. Die beschriebene Schaltungsanordnung, insbesondere die Zähler und Decodierer, können zweckmäßig als CMOS-Schaltung ausgebildet sein.

Die Multiplexsteuerung 30 empfängt ein Eingangssignal 31 vom Endteiler 20 und liefert Ausgangssignale auf drei Leitungen 32,34 und 38. Wenn ein Druckknopf 36 gedrückt wird, veranlaßt die Multiplex-Steuerung 30 über die Leitung 32 die entsprechenden Zähler 22, die in ihnen enthaltene Information über den Sieben-Segment-Decodierer 24 und einen LED-Segment-Treiber 26 den LED-Darstellungselementen 40, 42, 44 und 46 zuzuführen. Außerdem veranlaßt die Multiplex-Steuerung 30 über die Leitung 34 die Wählschaltung 12, der Oszillator-Teiler-Anordnung 16 die Spannung von zwei Batterien zuzuführen. Endlich läßt die Multiplex-Steuerung 30 über die Leitung 38 und den Zifferntreiber 28 das Einschalten der LED-Zeichen in einer Folge zu, die zu den ihnen zugeführten Daten synchron sind, so daß die Zeitinformation in der richtigen Stellung angezeigt wird. Wenn der Druckknopf nicht niedergedrückt ist _6C und Zeitglieder zur Verlängerung der Darstellungszeit abgelaufen sind, verhindert ein Signal auf der Leitung 38, daß der Ziffern-Treiber 28 die LED-Elemente 40 bis 46 einschaltet, während ein Signal auf der Leitung 34 bewirkt, daß die Oszillator-Teiler-Anordnung 16 nur _b5 Energie aus einer Batterie empfängt.

Fig.2 zeigt Einzelheiten der Wählschaltung 12 der Anordnung nach Fig. 1. Der negative Pol einer Batterie 60 ist mit dem positiven Pol einer Batterie 60 mit dem positiven Pol einer Batterie 62 und einem MOSFET 64 vom N-Typ verbunden. Der negative Pol der Batterie 62 ist über einen Widerstand 66 mit einem MOSFET 68 vom N-Typ verbunden. Der Widerstand 66 kann in einfacher Weise durch eine geeignete Bemessung der geometrischen Größe des MOSFET 68 verwirklicht sein. Der Ausgang der Multiplex-Steuerung 30 ist mit der Gate-Elektrode des MOSFET 68 und dem Eingang einer Umkehrstufe 72 verbunden. Die Source-Elektrode des MOSFET 64 ist mit dem negativen Pol der Batterie 60 verbunden. Der Ausgang des Umkehrgliedes 62 ist mit tier Gate-Elektrode des KOSFET 64 verbunden, während die Drain-Elektroden der MOSFETs 68 und 64 gemeinsam mit dem Eingang für die negative Batteriespannung der Oszillator-Teiler-Anordnung verbunden sind. Alle Schaltungsteile außer der OszilJator-Teiler-Anordnung werden stets von beiden Batterien gespeist.

Wenn im Betrieb alle Lichtquellen abgeschaltet sind, wird über die Leitung 34 dem MOSFET 68 ein Signal auf einem niedrigen oder binären Null-Pegel zugeführt, das den MOSFET 68 im nichtleitenden Zustand hält. Der niedrige binäre Pegel auf der Leitung 34 wird auch dem Umkehrglied 72 zugeführt, das ein hohes binäres Signal liefert, so daß der MOSFET 64 leitet und der Oszillator-Teiler-Anordnung 16 eine Spannung von 1,5 V von der Batterie 60 zuführt.

Wenn eine Lichtquelle eingeschaltet ist, liefert die Multiplex-Steuerung 30 an die Gate-Elektrode des MOSFET 68 ein Signal auf hohem binären Pegel, welches bewirkt, daß der Oszillator-Teiler-Anordnung 16 von der die beiden Batterien 60 und 62 und den Widerstand 66 umfassenden Serienschaltung eine höhere Spannung zugeführt werden kann. Demgemäß wird bei geringer Strombelastung nur eine Batterie 60 benutzt, um die Oszillator-Teiler-Anordnung 16 zu speisen. Wenn jedoch ein hoher Strom entnommen und dadurch die Batteriespannung reduziert wird, wird die Spannung von zwei Batterien 60 und 62 dazu benutzt, um die Oszillator-Teiler-Anordnung 16 über den Widerstand 66 zu speisen.

Gleichzeitig wird ein weiterer Vorteil der dargestellten Schaltungsanordnung deutlich. Da der MOSFET 64 im p-Typ fest an eine Batterie angebunden ist, kann die Serienkombination von MOSFET 68 und Widerstand 66 die Ausgangsspannung nicht um mehr als den Spannungsabfall an einer in Durchlaßrichtung beaufschlagten Diode gegenüber der Spannung einer einzigen Batterie erhöhen. Hierdurch wird eine weitere Regelung der Speisespannung für die Oszillator-Teiler-Anordnung erzielt, welche die Zeitstabilität und die Ausbeute bei der Herstellung verbessert.

F i g. 3 veranschaulicht die Wählschaltung für eine Digitaluhr mit Flüssigkristall-Anzeige. Die Wählschaltung arbeitet in der gleichen Weise, wie es anhand F i g. 2 beschrieben worden ist, abgesehen von der Tatsache, daß beim Drücken des Druckknopfes 36 eine besondere Lichtquelle, insbesondere ein Glühlämpchen eingeschaltet wird, das dazu dient, die Ziffern der Flüssigkristall-Anzeige zu beleuchten, wenn das UmgebungJicht unzureichend ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronische Kleinuhr mit einer digitalen optischen Anzeigeeinrichtung, einer Schalteinrichtung zum Einschalten der Anzeigeeinrichtung oder einer Lichtquelle zum Beleuchten der Anzeigeinrichtung, einer elektronischen Schaltungsanordnung zum Erzeugen der darzustellenden Information, die eine Oszillator-Teiler-Anordnung umfaßt, und zwei in Serie geschalteten Batterien zum Speisen der Anzeigeeinrichtung bzw. der Lichtquelle und der elektronischen Schaltungsanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterien (60,62) mit der Oszillator-Teiler-Anordnung (16) durch eine Wählschaltung (12) verbunden sind, die Schaltglieder (64,68) enthält, welche mit der Oszillator-Tciler-Anoidnung (16) die beiden batterien (60, 62) verbinden, wenn die Schalteinrichtung (36) die Anzeigeeinrichtung bzw. die Lichtquelle einschaltet, jedoch mit der Oszillator-Teiler-Anordnung (16) nur eine Batterie (60) verbinden, wenn die Anzeigeeinrichtung bzw. die Lichtquelle nicht eingeschaltet ist.

2. Kleinuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden Batterien (60, 62) die erste Batterie (60) durch einen ersten Schalttransistor (64) und die zweite Batterie (62) durch einen Widerstand (66) und einen zweiten Schalttransistor (68) mit der Oszillator-Teiler-Anordnung (16) verbunden ist, und daß der erste Schalttransistor (64) über eine Umkehrstufe (72) und der zweite Schalttransistor (68) direkt mit einer Multiplex-Steuerung (30) verbunden ist, die ihrerseits mit der Schalteinrichtung (36) und der Anzeigeeinrichtung bzw. Lichtquelle derart gekoppelt ist, daß sie die erste Batterie (60) mit der Osziilator-Teiler-Anordnung (16) ständig verbindet, wenn die Schalteinrichtung (36) nicht betätigt ist, und verübergehend beide Batterien (60,62) anschließt und das Einschalten der Anzeigeeinrichtung bzw. der Lichtquelle bewirkt, wenn die Schalteinrichtung (36) betätigt ist.

3. Kleinuhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalttransistoren (64 und 68) von MOSFETs gebildet werden.