DE2637699C3 - Einrichtung zur digitalen Zeitanzeige - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur digitalen Zeitanzeige, mit einer Ziffern-Anzeigevorrichtung und einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Zeitsignalen für den Antrieb der Anzeigevorrichtung.

Das herkömmliche Zeitanzeigesystem hat seinen Ursprung in der ungefähr im 50. Jahrhundert v.Chr. aufgekommenen Idee, die Zeitspanne vom Sonnenaufgang bis zum Sonnenuntergang in zwölf gleiche Teile einzuteilen. Im 17. Jahrhundert d. Z. wurde das ursprüngliche Konzept auf die Einteilung eines Tages in 24 gleiche Zeitabschnitte ohne Rücksicht auf Sonnenaufgang und Sonnenuntergang erweitert und die so erhaltene Stunde wurde anfänglich in 6, später in 12 gleiche Teile unterteilt Mit der höher gewordenen Genauigkeit der Uhren wurde etwa in der Mitte des 19. Jahrhunderts die Stunde in 60 Teile unterteilt und diese Unterteilung ist bis heute beibehalten. Für genauere Messungen ist die Minute weiter in 60 Sekunden und die Sekunde in Zehntelsekunden unterteilt. Es ist jedoch einzusehen, daß diese Einteilung zu Schwierigkeiten bei einer Konvertierung führt. So muß z.B. eine Zeitspanne von 248 Minuten in die 60er-Maßskala konvertieft werden, um die richtige Bezeichnung vier Stunden, acht Minuten zu erhalten. Dies führt z. B. bei der Berechnung von aufsummierenden Arbeitszeiten in einem Betrieb oder aufzusummierenden Zeiten bei einem Autorennen in den herkömmlichen Stunden- und Minutenangaben zu einem erheblichen Arbeits- und Zeitbedarf.

Hinsichtlich einer genaueren Zeitablesung ergeben sich zwar bei einer gewöhnlichen Uhr mit digitaler Zeitanzeige für die Erkennung der Sekunden-Anzeige keine Schwierigkeiten, sofern die Anzeige in Sekundenschritten erfolgt. Es ist jedoch sehr schwierig, wenn nicht unmöglich, in einem solchen Anzeigesystem visuell Sekundenbruchteile zu unterscheiden, wenn der Fortschaltschritt ein Zehntel einer Sekunde beträgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur digitalen Zeitanzeige zu schaffen, die eine Erleichterung bei der Berechnung von Zeitspannen und zugleich eine optimale Ablesegenauigkeit ermög-

licht. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst Hiernach ist außer der gewöhnlichen Zeitablesung eine Ablesung nach dezimalen Stundenbruchteilen möglich, die eine leichte Auswertung der Zeitmeßergebnisse gestatten, und liegt weiterhin der schnellste Fortschreitschritt in der Größenordnung der visuellen Erfassungsgrenze des menschlichen Auges bei einer Ablesung ohne Stopp-Befehl, so daß die höchstmögliche Genauigkeit erzielt werden kana

u Die Maßnahmen nach Anspruch 2 betreffen eine besonders ablesefreundliche Einteilung der Anzeigeeinrichtung.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zur digitalen Zeitanzeige bleibt bei einer Schalterstellung auf »Dezimale Stundenanzeige« die »Stunde« wie bisher unverändert und die Stunde wird in 100 »neue Minuten« und jede »neue Minute« in 100 »neue Sekunden« unterteilt und die letzte gültige Ziffer wird mit einer Geschwindigkeit von einem Schritt je »neuer Sekunde« weitergeschaltet, die 0,36 Sekunden oder Vioooo Stunden mißt Diese Schrittgeschwindigkeit ist höher als die Schrittgeschwindigkeit von einem Schritt je Sekunde nach dem herkömmlichen System und niedriger als die Schrittgeschwindigkeit von einem

jo Schritt je Zehntel-Sekunde und erweist sich als am geeignetsten für ein Zeitintervall zur visuellen Erkennung eines Zeitinkrements.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild eines zur Bestimmung der Fortschaltgeschwindigkeit bei der Zeitanzeigeeinrichtung nach der Erfindung verwendeten Experimentiergerätes,

F i g. 2 ein Diagramm, in welchem die mit dem Gerät der F i g. 1 festgestellte optimale Schrittfrequenz ersichtlich ist, und

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Zeitanzeige-Einrichtung nach der Erfindung.

Bevor ein Ausführungsbeispiel der Zeitanzeige-Einrichtung nach der Erfindung beschrieben wird, ist es nützlich, die Wichtigkeit der Schrittgeschwindigkeit bei der Anzeige der letzten gültigen Ziffer in der digitalen Zeitanzeige-Einrichtung nach der Erfindung zu erwä-

gen. F i g. 1 zeigt ein Experimentiergerät, welches von dem Erfinder zur Bestimmung einer bevorzugten Schrittgeschwindigkeit in der digitalen Anzeigeeinrichtung konstruiert worden ist. Das gezeigte Gerät enthält einen Oszillator 1, welcher eine vier J-K Hauptflipflops bekannter Bauart aufweisende Zählvorrichtung 2 speist. Der Zähler 2 seinerseits speist eine Leuchtdioden-Anzeigevorrichtung, die Ziffern mit sieben Segmenten anzeigen kann. Man kann sagen, daß das Gerät einer herkömmlichen Ziffernanzeigeeinrichtung entspricht,

bo mit der Ausnahme, daß die Eingangs-Standardfrequenz für den Zähler 2 wählbar variabel gemacht ist und hierzu eine Vielzahl von Frequenzteilerstufen 4 bis 11 vorgesehen ist, deren Ausgänge 12 bis 19 an entsprechende Konakte eines Schalters 21 angeschlos-

b5 sen sind. An einen der Schalterkontakte ist auch eine Ausgangsklemme 20 des Oszillators 1 angeschlossen. Der Oszillator 1 arbeitet kontinuierlich mit einer festen Frequenz und das Ausgangssignal des Oszillators wird

den aufeinanderfolgenden- Frequenzteilerstufen 4... 11 eingespeist. Jede der Frequenzteilerstufen 4 ... 11 erzeugt eine Ausgangsfrequenz, die die Hälfte ihrer Eingangsfrequenz ist Wenn der Oszillator 1 z. B. für eine Schwingfrequenz von 50 Hz eingerichtet ist, so gibt die Ausgangsklemme ein Signal entsprechender Frequenz ab und an den Ausgängen 12 ... 19 werden Unterfrequenzen von 25 Hz, 12,5 Hz, 6,25 Hz, 3,12 Hz, 1,56 Hz, 0,78 Hz, 0,39 Hz und 0,195 Hz erhalten. Mit dem Wahlschalter 21 wird eine Frequenz ausgewählt und an den Zähler 2 angelegt Der Zähler 2 arbeitet in herkömmlicher Betriebsweise und liefert Zählsignale, die die Leuchtdioden-Anzeigevorrichtung 3 zum Aufleuchten von ausgewählten Anzeigesegmenten aktivieren. Die Schrittgeschwindigkeit für die Ziffernanzeige ist durch die Eingangsfrequenz der Zählvorrichtung 2 bestimmt und wenn die Eingangsfrequenz I Hz ist wird die Geschwindigkeit einen Schritt je Sekunde betragen.

Zwischen der Schrittgeschwindigkeit für die Anzeige der letzten gültigen Ziffer und der Schrittgeschwindigkeit des Zählers 2 ist somit Eindeutigkeit gegeben, und die Fortschaltgeschwindigkeit des Zählers wird zur Darstellung der Anzeige-Schrittgeschwindigkeit gewählt, wie im folgenden beschrieben wird.

Es wurde ein Experiment ausgeführt, in welchem die Erkennbarkeit der Ziffernanzeige bei weitergeschalteter Leuchtdioden-Anzeigevorrichtung 3 von Versuchspersonen festgestellt worden ist, wobei an den Zähler 2 die an entsprechenden Ausgängen 12 ... 19 der Frequenzteilerstufen 4 ... It für Schwingfrequenzen von 50 Hz, 10 Hz und 1 Hz des Oszillators 1 anstehenden Ausgangsfrequenzen individuell angelegt wurden. Von insgesamt 27 Frequenzen wurden nur 20 Frequenzen benutzt und die extremen Frequenzwerte wurden weggelassen. Die Versuchspersonen wurden in drei unabhängige Gruppen eingeteilt:

Gruppe

Anzahl der Versuchspersonen

Geschlecht Durchschnittsalter Datum

männlich männlich weiblich 23,2
.>o,6
23,6

30. April 1976
l.Mai 1976
l.Mai 1976

Es wurde gefragt, ob die Anzeige-Schrittgeschwindigkeit der Ziffer als zu schnell, schnell, richtig, langsam, zu langsam empfunden wurde. Die Auswertung erfolgte auf der Basis einer Eins-aus-fünf-Selektion. In der Gruppe 1 wurden die meisten Stimmen für die Antwort »richtig« bei Schwingfrequenzen von 2,5 Hz und 3,12 Hz mit gleicher Abrufung abgegeben und ein ähnliches Resultat wurde auch von der Gruppe 2 erhalten, wenn hier auch eine Stimme für »richtig« bei den Frequenzen 10 Hz und 12,5 Hz abgegeben wurde, so wurden diese Frequenzen doch von der Mehrzahl als »zu schnell« empfunden. Gruppe 3 hat geantwortet, daß die Frequenz von 2,5 Hz richtig sei. Bei der ausgewählten Frequenz von 1 Hz war nur eine Stimme für »richtig«, während die restlichen Antworten »langsam« oder »zu langsam« lauteten. Vcn diesen fanden drei Versuchspersonen die Schrittgeschwindigkeit aufreizend niedrig. In dem Diagramm der Fig.3 ist die Anzahl der Antworten »richtig« (Ordinate) gegen die Frequenz (Abszisse) aufgetragen. Aus diesem Resultat wird geschlossen, daß die Schrittgeschwindigkeit von 2,7 Hz. die einer Zeitspanne von 036 Sekunden entspricht, die geeignetste Anzeige-Schrittgeschwindigkeit für die letzte gültige Ziffer einer digitalen Zeitanzeigeeini ichtung ist

Es wird nun auf F i g. 3 Bezug genommen, in weicher ein Ausfuhrungsbeispiel einer digitalen Zeitanzeigeeinrichtung nach der Erfindung auf der Basis einer lOOer-Maßskala gezeigt ist. Die Schaltungsanordnung dieser Einrichtung ist im allgemeinen der eines herkömmlichen Digital-Zeitanzeigesystems auf der Basis der 60er-Maßskala ähnlich, enthält aber zusätzlich noch eine 10 000/3600-Umrechnungsschaltung 40, die eine wahlweise Anzeige entweder in der lOOer-Maßska-Ia oder in der 60er-Maßskala zuläßt, und vier mechanisch gekuppelte Umschalter 36,37,38 und 39.

Ein Quarzschwinpet 28 ist an eine Oszillatorschaltung 29 angeschlossen, die kontinuierlich mit einer festen Frequenz arbeitet Die Oszillatorschaltung 29 speist einen Frequenzteiler 30, der zur Erzeugung einer Ausgangsfrequenz von 2,7 Hz entsprechend einer Zeitspanne von 036 Sekunden eingerichtet ist Der Frequenzteiler 30 speist eine Vielzahl von Dezimalzählern 31,32,33 und 34 und einen bis 24 zählenden Zähler 35. Jeder der Schalter 36... 39 hat einen Kontakt A, der direkt mit einer für Multiplexbetrieb eingerichteten Decodierschaltung 41 verbunden ist, und auch einen Kontakt B, der über die Umrechnungsschaltung 40 mit der Decodierschaltung 41 verbunden ist Jeder dieser Schalter 36... 39 hat einen beweglichen Kontakt, der an einen Ausgang der verschiedenen Zählerstufen 31... 34 angeschlossen ist Die Ausgänge der Decodierschaltung 41 sind mit den Eingängen einer Segmenttreiberstiife 42 verbunden und die verschiedenen Ausgänge der Segmenttreiberstufe sind an eine Uhrzeit-Anzeigevorrichtung angeschlossen, die »5tunden«-Anzeigeelemente 43, 44, »Minuten«-Anzeigeelemente 45, 46 und

so »Sekunden«-Anzeigeelemente 47, 48 enthält. Die Anzeigeelement^ können aus 7-Segment-Leuchtdioden oder 7-Segment-nematischen-Flüssigkristall-Elementen bestehen. Alternativ können die Anzeigeelemente auch aus einer elektronischen Alizeigebaueinheit wie einer Plasmaanzeigevorrichtung bestehen. Eine Ziffern-Treiberstufe 49 legt Betriebsspannung an die entsprechenden Anzeigeelemente an.

In der Α-Stellung der mechanisch gekuppelten Umschalter S3... 39, die als Normalstellung angesehen wird, erfolgt die Zeitanzeige auf der Basis der lOOer-Maßskala. Wenn die Umschalter in die S-Stellung geschaltet werden, speist der bis 24 zählende Zähler 35 weiterhin direkt die Multiplexer-Dekodierschaltung 41, während die Signale aus den Dezimalzählerstufen 31...

34 zuerst die Umrechnungsschaltung 40 passieren, bevor sie in die Multiplexer-Decodierschaltung 41 eingespeist werden, wodurch die gewöhnliche Zeitanzeige auf Basis der 60er-Maßskala erhalten wird. In der

in Fig.3 gezeigten Schaltungsanordnung sind Rückstellmittel 50 vorgesehen, die zum Rückstellen des Frequenzteilers 30 und der Zählstufen 31... 35 dienen.

Damit ist eine digitale Zeitanzeigeeinrichtung geschaffen, welche auf der Basis der lOOer-Maßskala arbeitet, so daß eine Anzeige von z. B. »248 Minuten« (neue Minuten) direkt als 2 Stunden und 4 (neue Minuten) lesbar ist, und welche durch tung der Mehrzahl herkömmlicher 60er-N Schaltungsanordnungen eine Schrittgesch aufweist, durch die für den Durchschnittsber leichte Ziffernerkennbarkeit gewährleistet ist

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur digitalen Zeitanzeige, mit einer Ziffern-Anzeigevorrichtung und einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Zeitsignalen für den Antrieb der Anzeigevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung Zeitsignale für das Weiterschalten der letzten gültigen Anzeigeziffer der Anzeigevorrichtung mit einer Schrittgeschwindigkeit von 0,36 Sekunden liefert und in den Weg der Zeitsignale eine wahlweise einbezogene oder nicht embezogene 10 OOO/aeOO-Umrechnungsschaltung (40) eingesetzt ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziffern-Anzeigevorrichtung zwei »Sekunden«-Anzeigeelemente (48,47), zwei »Minuten«-Anzeigeelemente (46, 45) und wenigstens ein »Stunden«rAnzeigeelement (44,43) enthält und die »Sekunden«-Anzeigeeiemente und die »Minuten«- Anzeigeelemente in Abhängigkeit von der Einbeziehung der lOOOO/SeoO-Umrechnungsschaltung (40) mit Zeitsignalen zur Anzeige der Sekunden bzw. Minuten oder zur Anzeige der Stunden-Zehntausendstel und -Tausendstel £zw. der Stunden-Hunderstel und -Zehntel gespeist sind.