DE2645310A1

DE2645310A1 - Zeitsignaluhr

Info

Publication number: DE2645310A1
Application number: DE19762645310
Authority: DE
Inventors: Kenzo Hatada; Takeshi Ishihara; Hakuhei Kawakami
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1975-10-09
Filing date: 1976-10-05
Publication date: 1977-04-28
Also published as: US4098071A; DE2645310B2; CA1075016A; CH619101GA3; CH619101B; GB1561070A; FR2327584B1; FR2327584A1

Description

Matsushita Electric Industrial Cd.Ltd., Osaka, Japan

Zeitsignaluhr

Zusammenfassung der Offenbarung

Zeitsignaluhr mit einem geteilten Zifferblatt, einer Teilerschaltung zum Herabteilen der Frequenz des IMormaloszillatars, einem Antrieb für die van der Elektronik gelieferte Zeitanzeige, der die Zeiger nach Maßgabe des aus der Teilerschaltung kommenden Signals .treibt, einer Zeiterfassungseinrichtung mit einer Zeiterfassungsschaltung, um eine eingestellte Zeit zu ermitteln, einer elektronischen Zeitsignalschaltung, die als Eingangssignal das Ausgangssignal der Zeiterfassungseinrichtung erhält, und mit einer Signaleinrichtung, die von dem Signal aus der elektronischen Zeitsignalschaltung gesteuert iuird.

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zeitsignaluhr, die die Zeit durch Beuieqen UDn Zeigern mittels eines motorischen Antriebs unter Steuerung durch einen Quarzoszillator oder eine Normalfrequenz als Bezugsnormal anzeigt, die Zeitsignale jedoch akustisch abgibt.

Zunächst soll der Aufbau herkömmlicher Quarzuhren unter Bezug auf die Fig. 1 dargestellt werden. In der Quarzuhr der Fig. 1 wird die Bezugsfrequenz mittels eines Quarzschwingers 1 als IMormalfrequenzquelle erzeugt und mittels einer Teilerschaltung 2 auf die gewünschte Frequenz herabgeteilt. Dieses Signal geht auf den Antrieb 3, der einen Schrittmotor oder dergleichen treibt, so daß die Zeit auf dem Ziffernblatt 5 worn Zeiger k bzw. einem Zeigerpaar angezeigt werden kann. Normalerweise erfolgt die Betriebsleistungszüfuhr mit einer Spannung von 1,5 ... 3,o V für die Teilerschaltung oder den Antrieb 3. Während bei der Uhr der Fig. 1 die Bezugsfrequenz aus einem Quarzoszillator abgeleitet wird, läßt sich auch eine Nürmalfrequenz verwenden.

Bei herkömmlichen Uhren dieser Art ist es möglich, die Zeit mittels einer analogen Anzeige hinsichtlich des Drehwinkels des Zeigers auszugeben; sie läßt sich jedoch nicht mit einer ein Zeitsignal abgebenden Einrichtung versehen, die wie in mechanischen Uhren einen Zeitschlag abgibt.

Durch den Übergang zur l/erwendung elektronischer Schaltungsmittel für die Zeitmessanordnung der Fig. 1 ist eine erhebliche Verbesserung der Ganggenauigkeit von Uhren sowie eine erhebliche Vereinfachung der Zeitmesseinrichtungen selbst erreicht worden. Es war jedoch nicht möglich, Mittel zum Erfassen der zu signalisierenden Zeit zu finden. Es wurden zwar Uhren mit hoher Genauigkeit konstruiert, die jedoch nicht in der Lage waren, Zeitsignale abzugeben.

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Der Übergang vom üesichts- zum Hörsinn als Mittel zum Erfassen der Zeit ist sehr üdchtig. Beispielsweise ist es möglich, die Zeit anhand van Lauten festzustellen, ohne von Zeit zu Zeit eine Uhr zu betrachten. Eine akustisch gegebene Zeitanzeige kann also auch von jemandem außerhalb des Sichtuiinkels einer Uhr wahrgenommen uierden. Herkömmliche elektronische Uhren mit Zeitanzeige sind mangelhaft dahingehend, daß sie keine ein Zeitsignal abgebende Einrichtung aufweisen, uiie sie oben beschrieben.

Die Erfindung schafft eine neuartige Zeitsignaluhr mit einer akustischen Signaleinrichtung, bei der die Zeitanzeige durch Bewegen eines Zeigers durch einen motorischen Antrieb unter Steuerung durch einen Quarzschuiinger oder eine aormalfrequenz als Bezugsnormal erfolgt.

Eine ausführliche Beschreibung der Erfindung uiird unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben.

Die Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des Aufhaus einer herkömmlichen Quarzuhr;

Die Fig. Z ist ein Blockdiagramm des Aufbaus einer Zeitsignaluhr nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm einer modifizierten Form der Konstruktion der Fig. Z;

Fig. k ist die Frontansicht des Aufbaus einer Zeitsignaluhr nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ist eine Schnittdarstellung der Zeitsignaluhr nach Fig. k;

Fig. 6 ist eine Ansicht eines Lautsprechers, der auf der Zeitsignaluhr nach

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der vorliegenden Erfindung montiert ist; Fig. 7 ist ein Blackdiagramm einer Konstruktion einer Zeitsignalschaltung;

Fig. θ und 9 sind Schaltbilder einer Konstruktion einer in der vorliegenden Erfindung eingesetzten elektronischen Zeitsignalschaltung;

Fig. 1o und 11 sind Impulsdiagramme für die elektronische Zeitsignalschaltung;

Fig. 12 und 13 sind Schaltbilder abgeänderter Formen der elektronischen Zeitsignalschaltung der Fig. 9; und

Fig. 14 ist eine Ansicht einer Glocke, die auf der Zeitsignaluhr nach der vorliegenden Erfindung angebracht ist.

Ausführungsformen der Zeitsignaluhren nach der vorliegenden Erfindung sollen unter Bezug auf die Fig. 2 und 3 beschrieben werden. Die Zeitsignaluhr nach der vorliegenden Erfindung ueist, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Mechanik zur visuellen Anzeige der Zeit nach Maßgabe der Normalsignalquelle 1, einen Antrieb 3 mit der Teilerschaltung 2 und der Anzeigeinrichtung 5 sowie eine Mechanik auf, die eine akustische Zeitanzeige abgeben kann. Dabei wird die Zeitsignalschaltung 6 betätigt, indem man einen Teil des Ausgangssignals der Anzeigeeinrichtung 5 mittels eines Schallerzeugers 7 aus beispielsueise einem Lautsprecher oder dergleichen in Schall umwandelt. Uährend in der Ausführungsform der Fig. 2 das Eingangssignal für die Zeitsignalschaltung-5 von der Anzeigeeinrichtung 5 abgenommen uird, werden im Fall analoger elektronischer Uhren Zeitimpulse parallel zu denen der Anzeigeeinrichtung vom Antrieb 3 als Ausgangssignal abgenommen und als Eingangssignal für die Zeitsignalschaltung 6 verwendet, um die Zeitsignalmechanik zu betätigen.

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Wie bereits beschrieben, weist die Zeitsignaleinrichtung als wesentliche Liestandteile die Zeiterfassungseinrichtung, die Zeitsignalschaltung und die Zeitsignaleinrichtung auf. Zunächst wird die Zeiterfassungseinrichtung unter Bezug auf die Fig. h und 5 beschrieben. Ein Beispiel der Zeiterfassunnseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung setzt sich aus einem Permanentmagneten sDidie einem magnetisch empfindlichen Schalter wie beispielsweise einem Schutzkontakt zusammen. Der wesentliche Punkt, eine Methode der Erfassung zu finden, ist die der Tatsache zugewandte Aufmerksamkeit, daß bei allen Einstellzeiten die 12-Uhr-Teilung und der lange Zeiger übereinanderliegen. Wie in den Fig. k und 5 gezeigt, befindet sich der Schutzgaskontakt 22, der durch magnetische Kraftbetätigt wird, am Ort der 12 Uhr-Markierung 21 auf dem Zifferblatt 8, während ein Permanentmagnet 24 unbeweglich auf der Spitze des langen Zeigers 23 an einer Stelle sitzt, die in vorbestimmten Abstand über den vorgenannten Schutzgaskontakt läuft. Zu einer vorbestimmten Einstellzeit, d.h., wenn also der lange Zeiger 23 auf die 12-LJhr-Marke läuft, wird der vorgenannte Schutzgaskontakt durch die magnetische Kraft des unbeweglich auf dem langen Zeiger 23 sitzenden Permanentmagneten geöffnet oder geschlossen. Auf diese Weise wird ein Signal auf die Ze'itsignalschaltung gegeben. Das Beispiel einer Erfassungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt, daß das Signal für irgendeine Einstellzeit sich einfach erhalten läßt, indem man die Erfassunnseinrichtung einfach an eine bestimmte Stelle bringt.

Die Fig. 6 zeigt die Anordnung des Lautsprechers. Der zur Abgabe des Zeitsignals vorgesehene Lautsprecher befindet sich auf der Seitenfläche. Wähnend bei der Konstruktion der Fig. 5 das akustische Zeitsignal von der Seitenfläche gehört wird, kann der Lautsprecher in beliebiger Lage angeordnet werden, d.h. auch auf der oberen, unteren oder der vorderen Fläche.

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NAOi-SGEREiCHT

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Im folgenden wird der Aufbau der Zeitsignalschaltunq unter Bezug auf die Fig. 7 dargelegt. Diese Schaltung setzt sich aus der Zeiterfassungsschaltung 1o, die an einen Teil der Anzeigeeinrichtung 5 angebracht ist, der Schaltung 11, die eine Signalfarmung bewirkt, der Zählschaltung 12, die die von der Anzeigeeinrichtung 5 angegebene Zeitspeichert, der l/erzögerungsschaltung 1^, die eine Verzögerung zwischen den Eingängen der Zählschaltung 12 und der eine Impulsreihe erzeugenden Schaltung 13 bewirkt, der Vergleichsschaltung 15, die das Ausgangssignal der Zählschaltung 12 mit der Anzahl der Impulse aus der die Impulsreihe erzeugenden Schaltung 13 vergleicht, der eine Impulsreihe erzeugenden Schaltung 13, die Impulse zu Anzahlen, die den van der Anzeigeeinrichtung 5 abgegebenen Impulszahlen entsprechen, erzeugt, einer i-'odulierschaltung 16, die diese Impulse zu Hörfreguenzen wandelt und einen Halleffekt erzeugt, einer Verstärkerschaltung 17, der das Ausgangssignal der Schaltung 16 gleichspannungsmäßig verstärkt, und einen Schallerzeuger 7 auf, der, wie oben erwähnt, das Ausgangssignal zu Schall wandelt. Ist das von der Zeitsignalschaltung 1o erzeugte Signal störungsfrei, kann die Schaltung 11 entfallen; sie wird aber vorzugsweise vorgesehen, um Fehlfunktianen zu verhindern. Zuweilen kann auch infolge des Schaltungsaufbaus der die Impulsreihe erzeugenden Schaltung 13 die Verzögerungsschaltung Ik entfallen, und die Modulatorschaltung kann entfallen, wenn die Art des Zeitsignalschalls gleichgültig ist.

Im folgenden wird der Aufbau der Zeitsignalschaltung der Fig. 7 ausführlich unter Bezug auf de Zeichnungen beschrieben. An der angegebenen Stelle·auf dem Ziffernblatt der Anzeigevorrichtung B, d.h. beispielsweise der 12-Uhr-Stelle 21, befindet sich ein magnetisch empfindlicher Schalter 22. Auf dem langen Zeiger 23 der Uhr sitzt ein Permanentmagnet, wie in Fig. k gezeigt. Ein Anschluß des magnetisch empfindlichen Schalters 22 liegt, wie in Fig. 8 gezeigt,

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am Anschluß U^ der Betriebsspannungsversorgung, der andere Anschluß A - vergl. Fig. 8 - über einen Widerstand R₁ am Anschluß M der Betriebsspannungsversorgung und liefert das Ausgangssignal der Zeitanzeigeschaltung. Dieser Ausgang A liefert das Eingangssignal für eine Integrierschaltung aus dem Widerstand R„ und dem Kondensator C., deren Ausgangssignal als Eingangssignal D. auf ein Schieberegister geht (im folgenden als SR bezeichnet). Das Ausgangssignal T für SR. und SR„ ist das Ausgangssignal einer RC-Oszillatorschaltung aus den Invertern I₁, I„ und I, sowie dem Widerstand R-, und dem Kondensator C , das hinter dem Inverter I-, ansteht und die Periode T = 1/CLR., hat. Das Ausqangssignal des IICIR-Gliedes (im folgenden mit P-.0 bezeichnet) WO das das invertia?- te Phasensignal Q₁ vom Ausgang von SR,, und das Ausgangssignal Q„ von SR„ als Eingangssignal erhält, geht auf den Inverter I, ; diese Schaltkreise bilden eine monostabile Kippstufe. Das Ausqangssignal von I, uird mit dem Eingangssignal zu SR., und dem Eingangssignal 0₇ des Flipflops (im folgenden zu F/F abgekürzt) F/F„ verknüpft, mährend das Ausgangssignal von SR., auf den Eingang von SR, und das Ausgangssignal von SR, auf den Eingang von SRj- gehen. Das auf SR,. und 3R„ gegebene Taktsignal T₁ geht auf SR.,, SR, und SR₁-.

Das Ausgangssignal Qj- von SR₁- geht als Eingangssignal auf F/Fg, während an den Rücksetzeingang Rg von F/fv das Ausgangssignal der eine Impulsreihe erzeugenden Schaltung 13 gelegt ist, d.h. das Ausgangssignal des Inverters I_1R der Fig. 9. Das inverse Signal Qg am Ausgang von F/Fg geht als Eingangssignal auf die eine Impulsreihe erzeugende Schaltung, die auf den Inverter I₁, arbeitet, und wird dann mit den CMOS-Schaltgliedern TG₁, TG„, TG-, und TG, , die scliießen, wenn das Signal in die G]jeder eintritt, soude mit den Schaltgliedern TG¹ , TG¹ , TG¹, und TG¹, durchgeschaltet, die schließen, wenn das inverse Signal Π vom Ausgang von I^ eintrifft. Das Ausgangssignal Q₇ von F/F_ dienst als Eingangs-

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signal für F/Fg, das Ausgangssignal von DL von F/F„ und das Ausgangssignal Q_a als Eingangssignal für F/F . CL und Q_D und das Ausqangssiqnal CL des F/F„

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gehen auf das NAND-Glied WA , dessen Ausgangssignal auf den Eingang des inverters I₅, als Setzsignal auf F/F₇ und als Rücksetzsignal auf F/F , F/F und geht. F/F^ ist ein Setz-Flipflop, bei dem, ujenn das Signal mit dem Pegel U_DD (bei positiver Logik \J_QD im folgenden als "1" und U im folgenden als "D" bezeichnet) angelegt wird, der Ausgang Q₇ den Zustand "1" annimmt. Die anderen FlipflDps F/Fg, F/F_a bis F/F^ sind Rücksetzflipflops, bei denen, ujenn man dem Rücksetzeingang den Zustand "1" erteilt, die Flipflopausgänge auf ¹¹D" gehen.

LJie in Fig. 9 gezeigt, gehen das Ausgangssignal Q₇ von F/F als Eingangssignal auf TG₁ und dessen Ausgangssignal auf den Inverter Ij- und TG¹.. Das Ausgangssignal von Ig dienst als Eingangssignal für den Inverter I₇, dessen Ausgangssignal gemeinsam mit dem Ausgangssignal von TG¹ auf das Exclusiv-DDER-Glied geht. Auf die gleiche Weise, uie das Ausgangssignal Q₇ von F/F als Eingangssignal auf die aus TG^ und TG¹^ bestehende Zmischenspeicherschaltung souie Ig und I₇ und deren Ausgangsschaltung auf EX₁ geht, dienen die Signale Q₈, Q_g bztd. ■ Q^₀ als Eingangssignale der. Zuischenspeicherschaltung aus TG , TG' , I und Ig, der Zuischenspeicherschaltung aus TG₃, TG' , I und I und der Zuischenspeicherschaltung aus TG^, TC₅, I₁₂ und I₁₃, deren jeweilige Ausgangssignale auf die Exclusiv-ODERJ-Glieder EX₂, EX₃ bzw. EX^ als Einheitssignal gehen.

Das Ausgangssignal des Inverters I^ geht auf die Rücksetzseingänge von F/F. bis F/F_1f^ und auf die Eingangsanschlüsse D₁₅ von SR₁₅. Als Eingangssignal für ₁ dient das Ausgangssignal der die Impulsreihe erzeugenden Schaltung, d.h.

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das Ausgangssignal von L·.-.. Das Ausgangssignal Q₁₁ van F/F.. dient als Eingangssignal für F/F ₂, dessen Ausgangssignal Q₁₂ als Eingangssignal für F/F _x und dessen Ausgangssignal CL., als Eingangssignal für F/F.,. Q₁, „ , Q₁-, und CL, gehen weiterhin als Eingangssignale auf die Exclusiv-iDER-Schaltunnen EX₁, EX„, EX, und EX, , deren Ausgangssignale allesamt als Eingangssignal auf die NOR-Schaltung !VCL gehen, deren Ausgangssignal mieder an den Rücksetzeingang des Flipflops F/F ac geht.

F/F r ist ein RS-Flipflop, dessen Ausgang CLg "1" uird, wenn am Setzeingang 5_1f- die "1" und am Rücksetzeingang die "D" stehen; steht an S _fi die "O" und an R₁C die "1", hat der Ausgang Q₁₆ den Zustand ¹O', während, wenn sowohl an S_1fi als auch an R... die "D" liegt, der Ausgang seinen vorherigen Zustand beibehält. Das Taktsignal für SR₁,- wird am Ausgang der RC-Dszillatorschaltung aus den Invertern I₁,-, I_1f- und I₁₇ sowie dem Kondensator CL und dem veränderlichen Widerstand R, , d.h. am Ausgang des Inverters I₁₇ abgenommen; seine Periode ist

T _s 1/C R₇ .
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Das Ausgangssignal Q_1t-.von SR₁,- geht auf den Setzanschluß S₁-. Das Ausgangssignal Q₁-- von F/F-ic ^unD" das Ausgangssignal des Inverters I₁₇ gehen als Eingangssignal in das NAND-Glied, dessen Ausgangssignal in den Inverter I₁O geht, dessen Ausgangssignal als das Ausgangssignal des eine Impulsreihe erzeugenden Schaltung für das F/F.. und als Rücksetzsignal für das F/F_c der Fig. 8 dient.

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Weiterhin oeht das Ausgangssignal von 1_Λα in die Differenzierschaltuno aus C,

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und R₅, deren Ausgangssignal B an der Gate-Elektrade eines N-Hanal-MDS-Transistors Tr. liegt. Die Source-ElektrDde von Tr₁ liegt am Anschluß M , seine Drain-Elektrode C über den Widerstand R_g am Anschluß u"_DD, wobei ein Anschluß des Kondensators C dessen anderer Anschluß an U liegt, am Eingang des

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Durchschaltglieds aus einem P-Kanal-Transistor Tr^ und einem B-Kanal-Transistar Tr-2 liegt, deren Saurce- und Drain-Elektroden jeweils miteinander verbunden sind. Der Ausgang D des Durchschaltglieds liegt über das Potentiometer R₇ an Vßß· Das Ausgangssignal des RC-Dszillators aus den Invertern I„ , Ir,/,, 1™, sowie dem Kondensator C_fi und dem Potentiometer FL., d.h. das Ausgangssignal won Ι_9?, geht auf die Gate-Elektrode von Tr-, und den Inoerter 1™ während das Ausgangssignal υοη Ι,,π auf die Gate-Elektrode von Ti-r, geht.

Der Abgriff des Potentiometers R₇ geht auf. die Basis des PIMP-Transistors Tr, und der Kollektor von Tr, liegt an der Basis des NPiM-Transistors Tr₁-, dessen

Emitter an U liegt. Ein AnschluB des Lautsprechers 7 ist mit dem Emitter ss

von Tr, und dem Kollektor von Tr₅ verschaltet, der andere Anschluß ist an \/ gelegt.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Zeitsignalschaltung nach der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Impulsdiagramme der Fig. 1o und 11 beschrieben. Wenn der magnetisch empfindliche Schalter 22 auf dem Ziffernblatt in der 12-Uhr-Stellung und der Permanentmagnet 2k auf dem langen Zeiger 23 die Einstellzeit anzeigen, schaltet der magnetisch empfindliche Schalter 22 durch, mannit das Signal am Anschluß A des Schalters 22 von "D" auf "1" springt und dabei einen Störanteil erzeugt, wie in der Fig. Ι0Α gezeigt, Wenn der lange Zeiger die 12-Uhr-Stellung durchläuft, springt das Signal am Punkt A wieder von "1" auf "D" zurück. Der Störanteil des Signals während des Übergangs von "D" auf "1" wird durch die Integrierschaltung aus Rp und C. unterdrückt, die eine Wellenform entsprechend D^ abgibt.

Wenn das Taktsignal T nach einem Anstieg von D. zum ersten Mal abfällt, geht

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Q₁ von "1" auf "0". Q^ geht von ¹¹O" auf "1" über, wenn das Taktsignal T₁ nach dem Anstieg van D. das zweite Mal abfällt. Das eingangssignal der NGR -Schaltung FCL ist also nur eine Periode von T lang "D", d.h. von dem Zeitpunkt gerechnet, an dem der Takt T nach dem Anstieg von D₁ das erste Mal abfällt, wodurch das Ausqangssignal von WD₁ nur für diese eine Periodendauer "1" wird. Das Ausgangssignal von I, wird dann zu einem Signal gewandelt, das für eine Periadendauer von T- auf "D" gehalten wird, wie mit D-, gezeigt. Da das Tanktsignal T₁ auch auf SR₃₁ SR, und SR geht, wird Q₅ für nur eine Periadendauer mit einer Uerzöqerung von 3 Perioden von T₁ gegenüber D^ erzeugt.

Fällt Q₁- von "1" auf "D" ab, geht das Ausqangssignal EL von FAv von "1" auf "D". Wenn F/F_, , _q, den 1-Uhr-Zustand gespeichert haben, d.h. wenn Q₇ auf "1" liegt, während Q₈, Q_g und Q_1q au" ¹¹O" sind, gehen, wenn D von "1" auf "D" springt, Q₇ auf "D", Q₃ auf "1" und bleiben Q_g und Q_1q auf "D". FZF_{71 Q}, _g, _1q speichern also den 1-Uhr-Zustand.

In der Zählschaltung 12 aus F/F^,, , der r,AI\lD-Schaltung und dem Inverter geht, sobald der 13-Uhr-Zustand auftritt, d.h. Q₇, Qgund Q₁ auf "1" gehen, der Ausgang von I₁- auf "1" und setzt F/F_ rück, so daß die Ausgänge Q₇, Q„, Q_g und Q₁ die Werte "1", "0", "D" bzw. "D" annehmen. Die Zählschaltung 13 ist also ein Duodezimalzähler, der die Zahlen 1 bis 12 binär speichert.

F/F bis F/F , haben (Jg_n 1-Uhr-Zustand gespeichert, d.h. die Ausgänge Q₁₁, Q₁₂, Q₁₃ und Q^ werden auf "1", "D", "0" bzw. "D" gehalten; die entsprechenden Eingangssignal der Exclusiv-DDER-Glieder EX₁, EX„, EX^ und EX, stimmen also überein. Aus diesem Grund befinden sich sämtliche Ausgänge der Exclusiv-DDER- · Glieder auf "Q", der Rücksetzeingang R„_c von F/F., auf "1", das Ausganassignal

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1 NACHGERKIOHTj

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von I\1A„ auf ⁿ1", und das Ausgangssignal der Schaltung 13, d.h. das Ausgangssignal van I_1n, auf¹ "D".

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von ¹¹O" feuf "1", so daß alle ihre Ausgänge Q₁₁ bis CL^ auf ¹¹D" übergehen. Q₁₅ und damit der Setzeingang S„,- von F/F„_c springt von "G" auf "1", wenn das er-

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ste Mal nach dem Übergang von EL van "1" auf "G" das Taktsignal T„ von SR _ van "1" auf "D" geht. Da zu dieser Zeit R , sich auf "D" befindet, wie beschrieben, geht in Zuordnung zu der Zeitfolge, mit der S , von ¹¹G" auf "1" geht, der Ausgang Q _g von f/F^r ^υαπ "^D" auf "1". Folglich liefert der Ausgang der NAIMD-Schaltung f\IA„ ein zum Taktsignal T„ inverses Taktsignal T„, mährend am Ausgang des Inverters I-„ das ^aignal T steht. Da das Ausgangssignal von I₁Q zum Rücksetzeingang von F/Fg geht, springt, uienn das Ausgangssignal von I.n niit dem ersten Impuls auf "1" von "D" geht, EL van "D" auf "1" und der Rücksetzzustand udrd van F/F.. bis F/F., abgenommen. Wenn das Ausgangssignal von I₁₀ von "1" auf ¹¹G" geht, ändern sich die Ausgänge \on F/F . bis IvF₁, von "0", ⁿOⁿ, "D" und ¹¹G" auf "1", "0", "G" und ¹¹D". Denn dann das Ausgangssignal I₁₀ erneut van "Ο" auf "1" springt und der zweite Impuls erscheint, gehen CL-bis Q_1/f von »1f_f. "G", »G» und "D" auf "D", "1", "Q", "G". Da zu dieser Zeit die Ausgänge von I₇, I_gj I₁₁ und I₁₃ die Zustände "G", "1", "G" und "O" einnehmen, sind die jeweiligen Eingangssignale von EX bis EX, gelich und ihre Ausgangssignale also "Ο". Dann geht das Ausgangssignal des IMDR-Glieds PdO und

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NACHQEREIOHT

damit das oJcksetzsional R._c für F/F... von "Q" auf "1", so daß das Ausqangs-

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signal CL-. van "1" auf "D" geht. Folglich nimmt das Ausgangssinnal der

Schaltunq PJA_n den liiert "1" an, so daß das Ausoanossiqnal des Inverters I„_D zu "O" uiird.

Diese Beschreibung zeigt, daß, uienn die Zeitanzeige auf dem Ziffernblatt auf genau 2 Uhr steht, der magnetisch empfindliche Schalter durchschaltet und der Inverter 18 dann nur zuiei Taktimpulse mit der Periode T abgibt. Die beiden Taktimpulse (FL in Fig. 11) uierden zu der in Fig. 11 als B bezeichneten Jellenform am Punkt B differenziert, so daß der N-Kanal-Transistor im Verhältnis zu T_ kurzzeitig durchschaltet. Der Wellenform am Punkt C kann durch entsprechende Wahl des Widerstands R-- und den Kondensatoren HL . exponentieller Anstieg

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erteilt uierden. Der FiC-Dszillator aus den Invertern I , I . und I^ sowie dem Potentiometer FL. und dem Kondensator CL ist auf eine Ausganqsfrequenz f-, im Hörbereich eingestellt. Ist das Ausgangssignal von I_0n "1", schalten der P-Kanal-TransistDr Tr„ und der N-Kanal-Transistor Tr-, durch und geben die Wellenform am Punkt C auf den Punkt D der Fig. 9.

Wird das Ausgangssignal von Ig_n "Q"» sperren Tr^ und TR^, so daß das Potential am Punkt D über das Potentiometer R₇ auf I/ geht. Die Wellenform am Punkt D zeigt also einen exponentiellen Verlauf mit der Zeitkonstante von R_fi und C , der mit der Frequenz F₃ moduliert ist.

Liegt zwischen dem Emitter und der Basis von Tr, eine Pütentialdifferenz von mehr als α,6 \l , schaltet Tr, durch und fließt ein Strom vom fv, ,-fachen des Basisstroms am Küllektorkreis und damit in der Basis van.Tr₅. Folglich uurd in Trj- die Potentialdifferenz zwischen Basis und Emitter größer als α,6 \J und

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fließt ein Kollektorstrom, der h„ , xh mal so hoch ist uie der Basisstram

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von Tr, . Der Lautsprecher gibt also elektronischen Schall mit einem Nachhalleffekt entsprechend dem Exponentialverlauf und mit einer Hörfrequenz f, ab. liienn andererseits das Potential am Punkt D den Wert V_n- hat, ist die Potentialdifferenz zwischen dem Emitter und der Basis von Tr, kleiner als o,6 \1, so daß Tr, und TR₁- sperren. Dhne einen Stromfluß durch den Lautsprecher Έ gibt dieser also keinen Schall ab.

Die vorgehende Beschreibung zeigt, daß die -Periode des ';C-Oszillators aus den Invertern I.,-, I.g und L„ soude dem Potentiometer R, und dem Kondensator C-, das Intervall des Zeitsignals bestimmt, das mit demPotentiometer R, veränderbar ist.

Die Frequenz des RC-Dszillators aus den Invertern I„ , I-. und I„„ soiüie dem Potentiometer R₀ und dem Kondensator C_c bestimmt die Frequenz des Zeitsignal-

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tons, die sich mit dem Potentiometer R„ ändern läßt. Da ueiterhin das Potentiometer R₇ die Amplitude des Signals am Punkt D bestimmt, läßt sich die Stärke des Zeitsignalschalls durch V/erstellen des Potentiometers R₇ ändern.

Die oben erläuterte Zeitsignalschaltung ist so aufgebaut, daß sie die gleiche Anzahl elektronischer Laute abgibt uiie die Stundenzahl (beispielsweise zuie Anschläge um 2 Uhr), uenn zur vorbestimmten Zeit nur ein Signal auf die Schaltung geht. Eine solche Schaltung ist offensichtlich nicht nur für analoge Uhren nützlich, sondern auch für elektrische Uhren, Wecker, Federuhren usuj.

Bei der Implementierung der Signalschaltung nach der vorliegenden Erfindung mit integrierten Schaltkreisen läßt sich F/F ₇ anstelle der Differenzierschal-

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tung aus dem Kondensator C, und dem Widerstand FL in Fig. 12, das Ausgangssignal des Inverters I._p als Eingangssignal 0₁₇ verwenden und das Taktsignal T₁ von SR. an den Rücksetzeingang R₇ legen, so daß das Ausgangssignal Q₁₇ auf die Gate-Elektrode des I\l-Kanal-Transistars Tr₁ geht. Anstelle des Widerstands

R_r läßt sich weiterhin ein P-Kanal-Transistor Tr,- verwenden, der mit der Sour-□ b

ce-Elektrode an V_nn und mit der Gate- und der Drain-Elektrüde am Drain-Anschluß C von Tr₁ liegt. Weiterhin lassen die Widerstände FL und R-, sich mit entsprechenden Last-MOS-Transistoren wie Tr,- ersetzen. Auf diese Weise kann der Widerstand R„, dessen Wert bei mehreren zehntausend Kiloohm liegt, als P-Diffusionszone integriert werden; auch der Kondensator, der in der Größenordnung von mehreren pF liegt, läßt sich integriert ausführen.

In der oben beschriebenen Uhr ist das von der Zeiterfassungsschaltung erfaßte Signal, das die vorbestimmte Zeit mittels der Zeiger ermittelt, von Störsiqnalen frei. Das vorgeformte Schaltsignal wird von der Zählschaltung gezählt, deren Eingangssignal zuvor verzögert wird. Die Anzahl der Impulse wird frei gesteuert durch einen Vergleich des Ausgangs der Zählschaltung mit dem von der eine Impulsreihe erzeugenden Schaltung gespeicherten Inhalt. Den Zeitpunkt der Zeitsignalsabgabe bestimmt das Ausgangssignal der Uerzägerungsschaltung, während die Anzahl der vom Anfang bis zum Ende des Zeitsignals abgegebenen Impulse gespeichert wird und die Anzahl der Zeitsignale gleich der vom kleinen Zeiger angezeigten Zeit als Ausgangssignal des eine Impulsreihe erzeugenden Schaltung erscheint. Die Zeitsignale am Ausgang der die Impulsreihe erzeugenden Schaltung werden mittels einer Modulationsschaltung zu exponentiell verlaufenden Impulsen verwandelt und diese dann verstärkt, um den dem Zeitsignal entsprechenden Schall mittels eines Lautsprechers zu erzeugen.

Das Ausgangssignal der Zeiterfassungsschaltung wird also als Eingangssignal

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in die Schaltanordnung gegeben, deren Ausgangssignal auf die Zählschaltung und die Verzögerungsschaltung geht. Am Eingang der Vergleichsschaltung liegen die Ausgangssignale der Zählschaltung und der die Inipulsreihe erzeugenden Schaltung. Die Eingangssignale der die Impulsreihe erzeugenden Schaltung sind die Ausgangssignale der Verzögerungsschaltung und der Vergleichsschaltung. Das Ausaangssignal der die Impulsreihe erzeugenden Schaltung geht als Eingangssignal auf die Mc-dulatic-nsschaltung, deren Ausgangssignal auf den Verstärker geht, der den Lautsprecher speist.

Es uiird darauf hingewiesen, daß anstelle der in den Fig. 8 und 9 gezeigten Flipflaps auch Schieberegister eingesetzt werden können.

Die Fig.. 13 zeigt eine weitere Ausführungsfürm der vorliegenden Erfindung. Im allgemeinen wird der Mensch in der Macht gegenüber Schall empfindlicher, und es besteht die Möglichkeit, daß der abgegebene Schall als unangenehm empfunden uiird. Aus diesem Grund ist die Zeitsignaleinrichtung der Fig. 13 so aufgebaut, daß am Tage der Lautsprecher als Beschallungseinrichtung verwendet wird, in der !Macht jedoch das Zeitsignal als Lichtsignal erfolgt.

In der Fig. 13 tragen gleiche Elemente wie in Fig. 9 die gleichen Bezugszahlen, so daß eine erneute Erläuterung dort überflüssig ist.

In Fig. 13 sind die Anschlüsse x. und y. eines Hontakts SUl. an den Abgriff eines Potentiometers R„ bzw. an den Ausgangsanschluß van IMA₂ gelegt. Der Ausgang Z. des Hontakts SIjJ liegt an der Basis van Tr, . Weiterhin liegen die Anschlüsse Xr, und y„ eines Kontakts SbL an einem Anschluß eines Lautsprechers 7o und an einem Anschluß einer Lampe 71, deren andere Anschlüsse jeweils an

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liiCHTj

U^_n qelegt sind. Der Ausqangsanschluß Z„ des Hantakts 3LlL führt zum Kollektor van TR₁-. Ein Lichtdetektor x,der als Hauptelement CdS, Se ader dergl. enthält, und dessen Inneniuiderstand bei einfallendem Licht abnimmt, und ein Relais Ry, das die Hontakte Ski. und SuL betätigt, liegen in .-leihe zwischen den

Anschlüssen Up_1n und U . In der Fin. 9 lieot der Emitter von Tr, am Kollektor DD ss if

von Tr₁-, während in Fig. 13 der Emitter van Tr, am Anschluß V~_ liegt.

Fällt am Tage Licht auf den Lichtdetektor χ der Fig. 13, fließt Strom durch das Relaus Ry, das die Ausgänge Z. und Z„ der Kontakte SoJ₁ und SLtL auf die Anschlüsse χ.bzw. x„ legt. Werden also Impulse auf den Ausgangsanschluß van IXJAp, übertragen, gibt der Lautsprecher elektronischen Schall ab. Ldenn jedoch bei r.acht kein Licht auf den Lichtdetektor χ fällt, liegen die Ausgänge Z. und Zr, der Hantakte SkL und SLlL an den Anschlüssen y^und y„, da das Relais Ry nicht anzieht. Lüerden also Impulse auf den Ausganqsanschluß van ,A übertragen, verstärken Tr, diese und Tr₁- stromrnäßig um h_f ;Xh_f ,-, so daß die Lampe 71 entsprechend der Impulszahl ein- und ausschaltet.

Wie weiterhin in Fig. 14 gezeiot, kann anstelle des Lautsprechers eine Glocke als Schall erzeugende Einrichtung verwendet werden. In der Fig. 14 bezeichnet die Zahl 14 einen Elektromagnet, das Bezugszeichen 43a einen Hammer, das Bezugszeichen 44 eine Feder, deren eines Ende am Hammer 43 liegt, und das Zeichen 47 ein Schall erzeugendes Element, das, wenn es vom Hammer 43 angeschlagen wird, Schall abgibt.

Wird das Zeitsignal 45 auf den Elektromagneten 41 gegen, schlägt der Hammer 43 das Schall erzeugende Element 47 infolge der Zugkraft des Elektromagneten 41.

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Die Art und Gestalt des Schall erzeugenden Elements 41 lassen sich frei wählen; desgleichen kann man eine V/ielzahl von Schall erzeugenden Elementen mit unterschiedlichen Frequenzen einsetzen.

Weiterhin erzeugt in der Fig. 14 das Schall erzeugende Element den Schall, wenn der Elektromagnet den Hammer anzieht. Diese Anordnung kann jedoch auch so getroffen werden, daß der Hammer das Schall erzeugende Element anschlägt, wenn er vom Elektromagneten freigesetzt wird.

Die mit der vorliegenden Erfindung erreichbaren Varteile sind wie folgt:

1. Bei der Zeitsignaluhr nach der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Zeigeicuhr, die von elektronischen Schaltungen angesteuert wird und die Zeit genau angibt, wobei das Signal für die vorbestimmte Zeit zur vorgeschriebenen Zeit mittels einer Anordnung von Erfassungsmitteln in der 12-Uhr-Stellung abgegeben wird.

Z, Bisher hat man sich zur Aufnahme des Zeitsignals nur auf den Gesichtssinn verlassen. Dem ist nun der Hörsinn hinzugefügt worden, sd daß man, wenn man eine zuverlässige Zeitangabe wünscht, die Uhr nicht zu beobachten braucht. Die Uhr nach der vorliegenden Erfindung gibt die genaue Zeit auch im Dunkeln - beispielsweise in der Nacht - an.

3. Im Uergleich zu Quarzuhren lassen die Zeitsignalfunktianen sich leicht ohne Störung des Sichteindrucks erreichen.

4. Die Zeitsignalschaltung weist eine ziemlich kleine Anzahl von Elementen auf

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und läßt sich mit Ausnahme der Potentiometer R, , R₇ und R_p, der Kondensataren CL, C₅, C_r und CL soude der Transistoren Tr, und Tv₁- integrieren. Folglich läßt sich eine Uhr mit Zeitsignalfunktion zu geringen Hosten erstellen, indem man nur den Zeitsignalmechanismus der Erfassungseinrichtung mit dem magnetisch empfindlichen Schalter, den Permanentmagneten usui. sowie den Lautsprecher usu. hinzufügt.

5. Da die Schaltung so aufgebaut ist, daß der Zeitsignalschall mit einer für das menschliche Gehör angenehmen Frequenz und mit einem Wachhalleffekt abnegeben uird, läßt das akustische Zeitsignal sich auch in einer akustisch stark gestörten Umgebung leicht wahrnehmen.

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Claims

Patentansprüche

,1. Zeitsignaluhr, gekennzeichnet durch eine

Teilung zur Zeitanzeige, eine Teilerschaltung zum Teilen einer Schudngungsnormalfrequenz, einer Antriebseinrichtung für die Zeitanzeige mit einer elektronischen Ansteuerschaltung, die mit einem Signal aus der Teilerschaltung erregt ujird, durch eine Zeiterfassungseinrichtung mit einer Zeiterfassungsschaltung zur Erfassung einer eingestellten Zeit, einer elektronischen Zeitsignalschaltung, die als Eingangssignal das Ausgangssional der Zeiterfassungseinrichtung aufnimmt, und durch eine Zeitsignaleinrichtung, die durch ein Signal aus der elektronischen Zeitsignaleinrichtung betätigt uiird.

2. Zeitsignaluhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Zeitsignaluhr um einen Lautsprecher handelt, der eine Vielzahl uc-n akustischen Zeitsignalen entsprechend einer vom kleinen Zeiger angezeigten Stundenzahl abgibt.

3. Zeitsignaluhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiterfassungsschaltung die Zeiterfaßt, zu der die Spitze des langen Zeigers unmittelbar über einem Einstellpunkt der Zeitanzeigetei-

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ORIGINAL INSPECTED

lung sich befindet.

k. Zeitsignaluhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet weiterhin durch Mittel, um das Intervall und den Ton des Zeitsignalschalls einzustellen.

5. Zeitsignaluhr nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Licht erzeugende Einrichtung, die eine Vielzahl von Lichtzeitsignalen entsprechend einer vom kleinen Zeiger angezeigten Stundenzahl abgibt, wobei die Zeitsignalabgabe durch sowohl den Lautsprecher als auch die Leuchteinrichtung erfolgt.

6. Zeitsignaluhr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Schalteinrichtung vorgesehen ist, mit der sich entweder der Lautsprecher oder die Licht erzeugende Einrichtung auswählen lassen, so daß die Abgabe des Zeitsignals wahlweise durch den Lautsprecher ader die Licht erzeugende Einrichtung unter Steuerung durch die Schalteinrichtung erfolgt.

7· Zeitsignaluhr nach Anspruch 6, dadurch

gekennzeichnet, daß die Zeitsignaleinrichtung weiterhin eine Licht erfassende Einrichtung enthält, die Licht erfaßt und ein Signal zur Steuerung der Schalteinrichtung abgibt.

S. Zeitsignaluhr nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, daß die Zeitsignaleinrichtung eine Glocke aufweist, die akustische Zeitsignale entsprechend der vom kurzen Zeiger angezeigten Stundenzahl abgibt.

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-BB-

9. Zeitsignaluhr nach Anspruch 1, dadurch

gEkEnnzeichriEt, daß die elektronische Zeitsignaluhrschaltung eine Teilerschal tung zum Zählen der Ausgangssignale der ZeiterfassungsEinrichtung, είπε eine ImpulsreihE erzeugEndE Schaltung, dia Zeitsignale entsprechend der unm Zeiger angezeigten Zeit abgibt, und die Anzahl der Zeitsignale speichErt, und είπε Vergleichsschaltung aufweist, die das Ausgangssiqnal der Zählschaltung mit dem Speicherinhalt der die Impulsreihe erzeugendsn Schaltung

1c. ZEitsignaluhr nach Anspruch 5, dadurch gs-

kennzeichnet, daß die akustischan ZεitΞignale aus dem Signal aus der die ImpulsreihE erzeugenden Schaltung mit einer Modulationsschaltung, dis Einen Nachhalleffekt erzeugt, Einem Uerstärksr sduiie είπεπι LautsprschEr erzeugt uerden.

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