DE2645310B2 - Elektronische Zeitsignaluhr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Zeitsignaluhr mit einem kleinen und einem großen Zeiger und einem Zifferblatt, mit einer Frequenzteilerschaltung zum Teilen einer Schwingungsnormalfrequenz, einer elektronischen Steuereinrichtung, an die die Frequenzteilerschaltung geschaltet ist, die vom Ausgang letzterer betätigbar ist und die zur Steuerung der Zeiger an diese geschaltet ist mit einer Zeiterfassungseinrichtung, die zu den Zeigern geschaltet ist und feststellt, wann letztere bestimmte Periodendauern anzeigen, sowie jedesmal dann ein Ausgangssignal erzeugt, mit einer Schaltung zur Erzeugung eines Zeitanzeigesignals, die an die Zeiterfassungseinrichtung geschaltet ist und in Abhängigkeit von deren Ausgangssignal ein Zeitanzeigesignal entsprechend der von den Zeigern angezeigten bestimmten Zeit erzeugt, und mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines mindestens optisch oder akustisch wahrnehmbaren Zeitanzeigesignals, die an die Schaltung zur Erzeugung des Zeitanzeigesignals geschaltet is*.

Eine elektronische Zeitsignaluhr ähnlicher Art mit einer digitalen Zeitanzeige (DE-OS 22 06 592) erzeugt einen Alarmton, wenn ein bestimmter Zeitpunkt erreicht ist, wobei der Ton durch Betätigung einer Treiberschaltung eines Lautsprechers über ein UND-Gatter erzeugt wird, wenn die an einer Zeitanzeigeeinrichtung angezeigte Zeit die voreingestellte Zeit erreicht hat.

Bekannt ist ferner eine elektronische Kuckucksuhr (Funkschau 1973, H. 25, S. 983 bis 984), bei der eine Kuckuckschaltung mit einer Digitaluhr kombiniert ist und die eine gleiche Anzahl elektronischer Laute abgibt, wie die Stundenzahl angibt, sowie zusätzlich die halbe Stunde akustisch anzeigt. Hierbei wird zwecks Zeiterfassung das Digitalsignal in einem Zählwerk gespeichert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Zeitsignaluhr gemäß der eingangs erwähnten Art schaltungstechnisch derart zu gestalten, daß die Erzeugung einer Anzahl von Zeitanzeigesignalen entsprechend einer Anzahl anzugebender Zeitpunkte bei Zeitanzeige mittels motorisch angetriebener Zeiger möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß die Schaltung zur Erzeugung des Zeitanzeigesignals aufweist eine Zählschaltung Tür die Ausgangssignale der Zeiterfassungseinrichtung, eine Steuerschaltung, die eine Impuisreihe in Abhängigkeit vom Empfang des Ausgangssignals der Zeiterfassungseinrichtung erzeugt und die Impulserzeugung in Abhängigkeit vom Empfang eines Rückstellsignah unterbricht, eine Speicherschaltung, die zur Steuerschaltung zum Zählen der von letzterer erzeugten Impulse und zur Zeiterfassungseinrichtung derart geschaltet ist, daß ein zuvor in der Speicherschaltung gespeichertes Signal in Abhängigkeit vom Empfang des Ausgangssignals der Zeiterfassung zurückgestellt wird, und sine Vergleichsschaltung, die zur Speicherschaltung und zur Zählschaltung geschaltet ist, die Ausgänge dieser beiden Schaltungen vergleicht, bei Übereinstimmung der beiden Ausgänge ein die Übereinstimmung anzeigendes Ausgangssignal erzeugt und zwecks Zuführung des letzteren als Rückstellsignal zur Steuerschaltung geschaltet ist, die die Impulserzeugung unterbricht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgerräßen elektronischen Zeitsignaluhr ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße elektronische Zeitsignaluhr erweist sich gegenüber der bekannten Kombination aus Digitaluhr und Kuckucksschaltung insbesondere dadurch als vorteilhaft, daß bei der Erfassung eines vorbestimmten Zeitpunktes durch die Zeiterfassungseinrichtung ein Impuls zugegeben wird, so daß eine Anzahl Impulse entsprechend des erfaßten Zeitpunktes in der Zählschaltung gespeichert wird. Hat die Zeiterfassungseinrichtung den gewünschten Zeitpunkt erfaßt, um ein Zeitanzeigesignal zu erzeugen, so wird die Steuerschaltung zur Erzeugung einer Impulsreihe betätigt, um die Impulse zum Lautsprecher zu übertragen. Stimmen die Ausgänge der Zählschaltung und der Speicherschaltung überein, so wird von der Vergleichsschaltung ein die Übereinstimmung anzeigendes Signal erzeugt, um die Impulserzeugung der Treiberschaltung zu unterbrechen. Die erfindungsgemä-Be elektronische Zeitsignaluhr ermöglicht eine besonders bequeme Wahrnehmung der angezeigten Zeit ohne einen flüchtigen Blick auf die Uhr, wobei im Vergleich zu Quarzuhren die Zeitsignalfunktionen leicht mit einem verhältnismäßig einfachen, kostenjoarenden Aufbau ohne Störung des Sichteindrucks erreichbar sind. Da der Schall des Zeitsignals mit einer für das menschliche Gehör angenehmen Frequenz und mit einen Nachhalleffekt abgegeben wird, läßt das akustische Zeitsignal sich auch in einer akustisch stark gestörten Umgebung verhältnismäßig leicht wahrnehmen. Die Zeitanzeige der Zeitanzeigeeinrichtung durch Bewegen eines Zeigers durch einen motorischen Antrieb unter Steuerung des Quarzschwingers oder durch eine Normalfrequenz als Bezugsnormal erweisen sich gegenüber den herkömmlichen elektronischen Zeitsignaluhren ebenfalls als vorteilhaft.

Die erfindungsgemäße elektronische Zeitsignaluhr wird in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In letzteren sind die

Fig. 1 ein Blockdiagramm des Aufbaus einer herkömmlichen Quarzuhr;

Fig. 2 ein Blockdiagramm des Aufbaus einer elektronischen Zeitsignaluhr nach der Erfindung;

Fig. 3 ein Blockaiagramm einer modifizierten Form des Aufbaus gemäß F i g 2;

Fig. 4 die Frontansicht des Aufbaus der erfindungsgemäßen elektronischen Zeitsignaluhr;

Fi g, 5 eine Schnittdarstellung der Zeitsignaluhr nach Fig. 4;

Fig.6 eine Ansicht eines Lautsprechers, der auf der erfindungsgemäßen Zeitsignaluhr montiert ist;
Fig.7 ein Blockdiagramm eines Aufbaus einer Zeitsignalschaltung;

Fig.8 und 9 Schaltbilder eines Aufbaus einer in der erfindungsgemäßen Zeitsignaluhr eingesetzten elektronischen Zeitsignalschaltung;

ίο Fig. 10 und 11 Impulsdiagramme für die elektronische Zeitsignalschaltung;

F i g. 12 und 13 Schaltbilder abgeänderter Formen der elektronischen Zeitsignalschaltung der F i g. 9; und
Fig. 14 eine Ansicht einer Glocke, die auf der

is erfindungsgemäßen Zeitsignaluhr angebracht ist

F i g. 1 zeigt den Aufbau herkömmlicher Quarzuhren, wobei die Bezugsfrequenz mittels eines Quarzschwingers 1 als Normalfrequenzquelle erzeugt und mittels einer Teile/schaitung 2 auf die gewünschte Frequenz herabgeteilt wird. Dieses Signal gehl iuf den Antrieb 3, der einen Schrittmotor od. dgl. treibt, so daß die Zeit auf dem Zifferblatt 5 vom Zeiger 4 bzw. einem Zeigerpaar angezeigt werden kann. Normalerweise erfolg! die Betriebsleistungszufuhr mit einer Spannung von 1,5 ...

3,0 V fr.' die Teilerschaltung oder den Antrieb 3.

Während bei der Uhr der F i g. 1 die Bezugsfrequenz aus einem Quarzoszillator abgeleitet wird, läßt sich auch eine Normalfrequenz verwenden.

Bei herkömmlichen Uhren dieser Art ist es möglich,

jo 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 Verwendung 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.

Aus den Fig. 1 und 2 gehen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Zeitsignaluhr hervor, die eine Mechanik zur visuellen Anzeige der Zeit nach Maßgabe der Normalsignalquelle 1, einen Antrieb 3 mit der Teilerschaltung 2 und der Anzeigeeinrichtung 5 sowie eine Mechanik aufweist, die eine akustische Zeitanzeige abgeben kann. Dabei wird die Zeitsignalschaltung 6 betätigt, indem man einen Teil des Ausgangssignals de^r Anzeigeeinrichtung 5 mittels eines Schallerzeugers 7 au~ beispielsweise einem Lautsprecher od. dgl. in Schall umwandelt. Während in der Ausführungsform der F i g. 2 das Eingangssignal für die Zeitsignalschaltung 5 von der Anzeigeeinrichtung 5 abgenommen wird, 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.

Wie bereits beschrieben, weist die Zeitsignaleinrichtung als wesentliche Bestandteile die Zeiterfassungseinrichtung, die Zeitsignalschaltung und die Zeitsignalein-

b5 richtung auf. Zunächst wird die Zeiterfassungseinnchtung unter Bezug auf die F i g. 4 und 5 beschrieben. Ein Beispiel der Zeiterfassungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung setzt sich aus einem Permanentma-

gneten sowie 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 F i g. 4 und 5 gezeigt, befindet sich der Schutzgaskontakt 22, der durch magnetische Kraft betätigt wird, am Ort der 12-Uhr-Markierung 21 auf dem Zifferblatt 8, während pin Permanentmagnet 24 unbeweglich auf der Spitze Ins langen Zeigers 23 an einer Stelle sitzt, die in vorbestimmten Absland 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 Schutzgas- n kontakt durch die magnetische Kraft des unbeweglich auf dem langen Zeiger 23 sitzenden Permanentmagneten geöffnet oder geschlossen. Auf diese Weise wird ein Signal auf die Zeiisigualscnaiiung gegeben. Das Beispiel einer Erfassungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt, daß das Signal für irgendeine Einstellzeit sich einfach erhalten läßt, indem man die Erfassungseinrichtung einfach an eine bestimmte Stelle bringt.

Die F i g. 6 zeigt die Anordnung des Lautsprechers. 2=> Der zur Abgabe des Zeitsignals vorgesehene Lautsprecher befindet sich auf der Seitenfläche. Während bei der Konstruktion der F i g. 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.

Im folgenden wird der Aufbau der Zeitsignalschal· tung unter Bezug auf die F1 g. 7 dargelegt. Diese Schaltung setzt sich aus der Zeiterfassungsschaltung 10, die an einen Teil der Anzeigeeinrichtung 5 angebracht ist. der Schaltung 11, die eine Signalformung bewirkt, der Zählschaltung 12. die die von der Anzeigeeinrichtung 5 angegebene Zeit speichert, der Verzögerungsschaltung 14. die eine Verzögerung zwischen den Eingängen der Zählschaltung 12 und der eine Impulsrei- ⁴ⁿ he erzeugenden Schaltung 13 bewirkt, der Vergleichsschaltung 15, die das Ausgangssignal der Zählschaliung 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 von der Anzeigeeinrichtung 5 abgegebenen Impulszahlen entsprechen, erzeugt, einer Modulierschaltung 16. die diese Impulse zu Hörfrequenzen wandelt und einen Halleffekt erzeugt, einer Verstärkerschaltung 17, der das Ausgangssignal der so Schaltung 16 gle^;chspannungsmäßig verstärkt, und einen Schallerzeuger 7 auf, der, wie oben erwähnt, das Ausgangssignal zu Schall wandelt Ist das von der Zeitsignalschaltung 10 erzeugte Signal störungsfrei, kann die Schaltung 11 entfallen; sie wird aber vorzugsweise vorgesehen, um Fehlfunktionen zu verhindern. Zuweilen kann auch infolge des Schaltungsaufbaus der die Impulsreihe erzeugenden Schaltung 13 die Verzögerungsschaltung 14 entfallen, und die Modulatorschaltung kann entfallen, wenn die Art des Zeitsignal- schalls gleichgültig ist

Im folgenden wird der Aufbau der Zeitsignalschaltung der F i g. 7 ausführlich unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. An der angegebenen Stelle auf dem Ziffernblatt der Anzeigevorrichtungen 8, 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 1 i g. 4 gezeigt. Ein Anschluß des magnetisch empfindlichen Schallers 22 liegt, wie in F ig. 8 gezeigt, am Anschluß Vpi) der Betriebsspannungsversorgung, der andere Anschluß A — vgl. F i g. 8 — über einen Widerstand R\ am Anschluß K, der Betriebsspannungsversorgung und liefert das Ausgangssignal der Zeitanzeigeschaltung. Dieser Ausgang A liefert das Eingangssignal für eine Integrierschaltung aus dem Widerstand R₂ und dem Kondensator Ci. deren Ausgangssignal als Eingangssignal D\ auf ein Schieberegister geht (im folgenden als SR bezeichnet). Das Ausgangssignal T₁ für SR\ und SR₂ ist das Ausgangssignal einer /JC-Oszillatorschaltung aus den Invcrtcrn /1, I₂ und /j sowie dem Widerstand R₁ und dem Kondensator C₂, das hinter dem Inverter Λ ansteht und die Periode T = MC₂Ri hat. Das Aiisgangssignal des NOR-Gliedes (im folgenden mil NO bezeichne!) NO\, das das invertierte Phasensignal Q\ vom Ausgang von SR\ und das Ausgangssignal Q₂ von Sn₂ als Eingangssignal ernäit. geht auf den inverter U: diese Schallkreise bilden eine monostabile Kippstufe. Das Ausgangssignal von U wird mit dem Eingangssignal zu SRi und dem Eingangssignal Φτ des Flipflops (im folgenden zu FZF abgekürzt) FZFi verknüpft, während das Ausgangssignal von SRj auf den Eingang von SRt und das Ausgangssignal von SRt auf den Eingang von SRi gehen. Das auf SRf und SR₂ gegebene Taktsignal Γι geht auf SR₁, SRa und SR^.

Das Av.,gangssignal Q=, von SR*-. geht als Eingangssignal auf F/Fh. während an den Rücksetzeingang R_b von FZFi, das Ausgangssignal der eine Impulsreihe erzeugenden Schaltung 13 gelegt ist. d. h. das Ausgangssignal des Inverters /ig der Fig. 9. Das inverse Signal Qt, am Ausgang von FZF_b geht als Eingangssignal auf die eine Impulsreihe erzeugende Schaltung, die auf den Inverter Im. arbeitet, und wird dann mit den CMOS-Schaltgliedern TCi, TG₂. TCh und TGt. die schließen, wenn das Signal in die Glieder eintritt, sowie mit den Schaltgliedern TG\. TC₂. TGΊ und TG't durchgeschaltet, die schließen, wenn das inverse Signal N vom Ausgang von /μ ein.nfft. Das Ausgangssignal Qi von FZFi dient als Eingangssignal für F/F?,, das Ausgangssignal von Qs von F/F» und das Ausgangssignal Qa als Eingangssignal für Fi'Fw- Qr und Qt und das Ausgangssignal C?io des FZFw gehen auf das NAND-Glied NA₁, dessen Ausgangssignal auf den Eingang des Inverters /5, als Setzsignal auf FZF₇ und als Rücksetzsignal auf FZFg, FZFo, und FZFw geht. FZF₁ ist ein Setz-Flipflop, bei dem, wenn das Signal mit dem Pegel Vod (bei positiver Logik Vqd im folgenden als »1« und V_S! im folgenden als »0« bezeichnet) angelegt wird, der Ausgang Q? den Zustand »1« annimmt. Die anderen Flipflops FZFb, FZFg bis FiF\t sind Rücksetzflipflops. bei denen, wenn man dem Rücksetzeingang den Zustand »1« erteilt, die Flipflopausgänge auf »0« gehen.

Wie in F i g. 9 gezeigt gehen das Ausgangssignal Q? von F/F7 als Eingangssignal auf TGi und dessen Ausgangssignal auf den Inverter k und TG't. Das Ausgangssignal von 4 dient als Eingangssignal für den Inverter /7, dessen Ausgangssignal gemeinsam mit dem Ausgangssignal von TG\ auf das Exclusiv-ODER-Glied geht Auf die gleiche Weise, wie das Ausgangssignal Qi von F/Fi als Eingangssignal auf die aus TG\ und TG\ bestehende Zwischenspeicherschaltung sowie k und /7 und deren Ausgangsschaltung auf ΕΛΊ geht, dienen die Signale Qs, Q) bzw. Qi₀ als Eingangssignale der Zwischenspeicherschaltung aus TGi, TG'2, is und /9, der Zwischenspeicherschaltung aus TGy, TG'y, /10 und h\ und der Zwischenspeicherschaltung aus TGi, TG'% in

und In. deren jeweilige Ausgangssignale auf die IAdIiSiV-ODIiK Glieder IiX₂. /:',\ibzw. IiX, als Kinheitssignnl gehen.

Das Alisgangssignal des Inverters /_u gehl auf die Riicksctzcingänge von FZ F] ι bis FZF\* und auf die > Eingangsanschliissc Dw von SR]', Als Eingangssignal für //Yn dient das Alisgangssignal der die Inipulsreihc er/eilenden Schaltung, d. h. das Ausgangssignal von /ι«. Das Ausgangssignal Qw von F/Fw dient als Eingangssignal für IVt)₂. dessen Ausgangssignal Qu als Eingangssignal für FZI-] ι und dessen Ausgangssigilal Qw als Eingangssignal für F/Fu. Qw, Q]₂. Qw und Qu gehen weiterhin als Eingangssignal auf die Exclusiv-ODER-Schaltungen FX₁. FX₂. FX₁ und EXt. deren Ausgangssignale allesamt als Eingangssignal auf die NOR-Schal- ¹^ Hing NO₂ gehen, deren Ausgangssignal wieder an den Rücksetzeingang des I lipflops F/F_[b geht.

/■//•'κ, ist ein RS-llipflop, dessen Ausgang Q]₁, »Ι« wird, wenn am Set/.eingang S\_b die »i« und am Rückset/eingang die »0« stehen; steht an 5k, die »0« und an /?|_h die »I«, hat der Ausgang Qn, den Zustand »0«. während, wenn sowohl an S\t als auch an /?u, die »0« liegt, der Ausgang seinen vorherigen Zustand beibehält. Das Taktsignal für SR^ wird am Ausgang der RC'-Oszillatorschaltung aus den Invertern /15, /|6 und I]₇ i*> sowie dem Kondensator Ci und dem veränderlichen Widerstand Rt. d.h. am Ausgang des Inverters /17 abgenommen; seine Periode ist Γ = \IC_eRt.

Das Ausgangssignal Q15 von SR]*, geht auf den Setzanschluß St«. Das Ausgangssignal Q\_b von FZFn, und das /.osgangssignal des Inverters Iu gehen als Eingangssignal in das NAND-Glied, dessen Ausgangssignal in den Inverter /ι₈ geht, dessen Ausgangssignal als das Ausgangssignal des eine Impulsreihe erzeugenden Schaltung für das F/Fw und als Rücksetzsignal für das FZFt, der Fig. 8 dient. Weiterhin geht das Ausgangssignal von As in die Differenzierschaltung aus G und /?5. deren Ausgangssignal B an der Gate-Elektrode eines N-Kanal-MOS-Transistors Tr₁ liegt. Die Source-Elektrode von Tr₁ liegt am Anschluß V„, seine Drain-Elektrode C über den Widerstand Rt, am Anschluß Von wobei ein Anschluß des Kondensators C5, dessen anderer Anschluß an V₅S liegt, am Eingang des Durchschaltglieds aus einem P-Kanal-Transistor Tr₂ und einem B-Kanal-Transistor 7h liegt, deren Source- und Drain-Elektroden jeweils miteinander verbunden sind. Der Ausgang D des Durchschaltglieds liegt über das Potentiometer Rj an Vdd- Das Ausgangssignal des WC-Oszillators aus den Invertern /20. h\, I22. sowie dem Kondensator C und dem Potentiometer Rg, d. h. das ^Μ Ausgangssignal von /22. geht auf die Gate-Elektrode von Tr, und den Inverter /19, während das Ausgangssignal von /19 auf die Gate-Elektrode von 7>2geht.

Der Abgriff des Potentiometers R₇ geht auf die Basis des PNP-Transistors Tr₄ und der Kollektor von Tr_A liegt an der Basis des NPN-Transistors Tr₅, dessen Emitter an Vss liegt. Ein Anschluß des Lautsprechers 7 ist mit dem Emitter von Tr₄ und dem Kollektor von Trs verschaltet, der andere Anschluß ist an Vdd gelegt.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Zeitsignal- *° schaltung nach der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Impulsdiagramme der Fig. 10 und 11 beschrieben. Wenn der magnetisch empfindliche Schalter 22 auf dem Ziffernblatt in der 12-Uhr-StelIung und der Permanentmagnet 24 auf dem langen Zeiger 23 die Einstellzeit anzeigen, schaltet der magnetisch empfindliche Schalter 22 durch, womit das Signal am Anschluß A des Schalters 22 von »0« auf »1« springt und dabei einen Störanteil erzeugt, wie in der F i g. I0A gezeigt. Wenn der lange Zeiger die 12-Uhr-Stcllung durchläuft, springt das Signal am Punkt A wieder von »I« auf »0« zurück. Der Störanteil des Signals während des Übergangs von »0« auf »I« wird durch die Integricrschaltung aus R₂ und Ci unterdrückt, die eine Wellenform entsprechend D₁ abgibt.

Wenn das Taktsignal T\ nach einem Anstieg von D\ zum ersten Mal abfällt, gehtQi von »I« auf »0«. Q₂ geht von »0« auf »I« über, wenn das Taktsignal 71 nach dem Anstieg von D\ das zweite Mal abfällt. Das Eingangssignal der NOR-Schaltung NO\ ist also nur eine Periode von 71 lang »0«, d. h. von dem Zeitpunkt gerechnet, an dem der Takt 71 nach dem Anstieg von D\ das erste Mal abfällt, wodurch das Ausgangssignal von NO] nur für diese eine Periodendauer »I« wird. Das Ausgangssignal von Λ wird dann zu einem Signal gewandelt, das für eine Periodendauer von 71 auf »0« gehalten wird, wie mit Dj gezeigt. Da das Taktsignal 71 auch auf SRi, SRt und SR geht, wird Q<, für nur eine Periodendauer mit einer Verzögerung von 3 Perioden von 71 gegenüber Dj erzeugt.

Fällt Q·, von »I« auf »0« ab, geht das Ausgangssignal Qb von FZFt, von »1« auf »0«. Wenn F/Fj, g, 9, 10 den I-Uhr-Zustand gespeichert haben, d. h. wenn Qi auf »I« liegt, während Qg, Qq und Qto auf »0« sind, gehen, wenn Di von »I« auf »0« springt, Qj auf »0«, Qg auf »1« und bleiben Qgund Cio auf »0«. FZF₇,g,?, _w speichern also den I-Uhr-Zustand.

In der Zählschaltung 12 aus F/F₇_|₀, der NAND-Schaltungunddem Inverter geht, sobald der 13-Uhr-Zustand auftritt, d. h. Q₇, Q? und Q\o auf »1« gehen, der Ausgang von /5 auf »1« und setzt FZF₇ zurück, so daß die Ausgänge Qj. Qg. Qt und Qw die Werte »I«, »0«, »0« bzw. »0« annehmen. Die Zählschaltung 13 ist also ein Duodezimalzähler, der die Zahlen 1 bis 12 binär speichert.

F/Fw bis F/F\t haben den I-Uhr-Zustand gespeichert, d. h. die Ausgänge Qw, Qn, Qu und Q\t werden auf »1«, »0«, »0« bzw. »0« gehalten; die entsprechenden Eingangssignale der Exclusiv-ODER-Glieder EX]. EX₂, EXj und EXt stimmen also überein. Aus diesem Grund befinden sich sämtliche Ausgänge der Exclusiv-ODER-Glieder auf »0«, der Rücksetzeingang /?,₆ von F/F_i6 auf »1«. das Ausgangssignal von NAt auf »1«. und das Ausgangssignal der Schaltung 13, d. h. das Ausgangssignal von /is. auf »0«.

TG\ bis TGt sind durchgeschaltet, da Q₆ und daher N den Zustand »1« aufweisen. Wenn zu dieser Zeit Qj bis Qw von »1«, »0«, »0«, »0« auf »0«, »1«, »0« bzw. »0« gehen, werden die Eingangssignale vor. EX\ und EX2 ungleich, so daß ihre Ausgänge den Zustand »I« annehmen, und das Ausgangssignal des NOR-Gliedes NCh und damit der Rücksetzeingang R_t6 von FZFt₆ auf »0« gehen. Wenn dann Qk von »1« auf »0« geht, springen die Rücksetzeingänge von F/F\\ bis FZFn von »0« auf »1«, so daß alle ihre Ausgänge Qn bis Qi₄ auf »0« übergehen. Q15 und damit der Setzeingang 5ie von F/Fie springt von »0«_auf »1«, wenn das erste Mal nach dem Übergang von Qt von »1« auf »0« das Taktsignal T₂ von 5/?i5 von »1« auf »0« geht Da zu dieser Zeit R\e sich auf »0« befindet, wie beschrieben, geht in Zuordnung zu der Zeitfolge, mit der S\e von »0« auf »1« geht, der Ausgang Q16 von F/Fie von »0« auf »1«. Folglich liefert der Ausgang der NAND-Schaltung NA₂ ein zum Taktsignal T₂ inverses Taktsignal T₂, während am Ausgang des Inverters /₎₈ das Signal T₂ steht Da das Ausgangssignal von /ie zum Rücksetzeingang von FZFi geht, springt.

wenn das Ausgangssignaryon A« mil dem ersten Impuls auf »I« von »0« geht, Qt, von »0« auf »I« und der Rücksetzzustand wird von -/Fw bis F/Fu abgenommen. Wenn das Ausgangssignal von /ι« von »I« auf »0« gehl, andern sich die Ausgänge von F/Fw bis F/F\* von »0«, »0«, »0« und »0« auf »I«, »0«, »0« und »0«. Wenn dann das Ausgangssi<*nal l\» erneut von »0« auf »I« springt und der zweite impuls erscheint, gehen Qw bis Q[> von »I«, »0«, »0« und »0« auf »0«,»I«, »0«, »0«. Da zu dieser Zeit die Ausgänge von h, l<t, /ii und /ndie Zustände »0«, »I«, »0« und »0« einnehmen, sind die jeweiligen Eingangssignalc von EX\ bis EXa gleich und ihre Ausgangssignale also »0«. Dann geht das Ausgangssignal des NOR-Glieds NO₂ und damit das Rücksetzsignal /?i(, für F/F\b von »0« auf »1«, so daß das Ausgangssignal Q\b von »I« auf »0« geht. Folglich nimmt das Ausgangssignal der NAND-Schaltung NA-> den Wert »1« an, so daß das Ausgangssignal des Inverters /m zu »0« wird.

Diese Beschreibung zeigt, daß, wenn die Zeitanzeige auf dem Ziffernblatt auf genau 2 Uhr steht, der magnetisch empfindliche Schalter durchschaltet und der Inverter 18 dann nur zwei Taklimpulse mit der Periode Ti abgibt. Die beiden Taktimpulse (R_b in Fig. II) werden zu der in Fig. Il als B bezeichneten Wellenform am Punkt B differenziert, so daß der N-Kanal-Transistor im Verhältnis zu Ti kurzzeitig durchschaltet. Der Wellenform am Punkt Ckann durch entsprechende Wahl des Widerstands Rt, und den Kondensatoren Q, ein exponentieller Anstieg erteilt werden. Der RC-Oszillator aus den Invertern /20, /21 und /22 sowie dem Potentiometer Rg und dem Kondensator G, ist auf eine Ausgangsfrequenz Λ im Hörbereich eingestellt. Ist das Ausgangssignal von /22 »1«. schalten der P-Kanal-Transistor Tn und der N-Kanal-Transistor Th durch und geben die Wellenform am Punkt Cauf den Punkt Oder Fig. 9.

Wird das Ausgangssignal von /22 »0«, sperren 7>2 und TR], so daß das Potential am Punkt D über das Potentiometer Ri auf Von geht. Die Wellenform am Punkt D zeigt also einen exponentiellen Verlauf mit der Zeitkonstante von R₆ una Cs, der mit der Frequenz Fi moduliert ist.

Liegt zwischen dem Emitter und der Basis von Tu eine Potentialdifferenz von mehr als 0,6 V, schaltet Tn durch und fließt ein Strom vom Λ/pt-fachen Basisstroms am Kollektorkreis und damit in der Basis von Tr=,. Folglich wird in Tr^ die Potentialdifferenz zwischen Basis und Emitter größer als 0,6 V und fließt ein Kollektorstrom, der hrcAxhra-mai so hoch ist, wie der Basisstrom von Τγα- Der Lautsprecher gibt also den elektronisch erzeugten Schall mit einem Nachhalleffekt entsprechend dem Exponentialverlauf und mit einer Hörfrequenz fs ab. Wenn andererseits das Potential am Punkt D den Wert V_DD hat, ist die Potentialdifferenz zwischen dem Emitter und der Basis von Tn kleiner als 0,6 V, so daß Tn und TR5 sperren. Ohne einen Stromfluß durch den Lautsprecher 15 gibt dieser also keinen Schall ab.

Die vorgehende Beschreibung zeigt, daß die Periode des C-Oszillators aus den Invertern /15, /Ή und In sowie dem Potentiometer Ra und dem Kondensator C3 das Intervall des Zeitsignals bestimmt das mit dem Potentiometer R₄ veränderbar ist

Die Frequenz des RC-Oszillators aus den !nveriern /20, /21 und /22 sowie dem Potentiometer R% end dem Kondensator Q, bestimmt die Frequenz des Zeitsignal tons, die sich mit dem Potentiometer Rs ändern läßt Da weiterhin das P.-tcntiomctcr Rj clic Amplitude des Signals am Punkt D bestimmt, läßt sich die Stärke des Zcitsignalschalls durch Verstellen des Potentiometers Rj ändern.

Die oben erläuterte Zeitsignalschaltung ist so aufgebaut, daß sie die gleiche Anzahl elektronischer Laute abgibt wie die Stundenzahl (beispielsweise zwei Anschläge um 2 Uhr), wenn 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 usw.

Bei der Implementierung der Signalschaltung nach der vorliegenden F.rfindung mit integrierten Schaltkrcisen läßt sich F/Fn anstelle der Differenzierschaltung aus dem Kondensator Ct, und dem Widersland /?-, in F ig. 12. das Ausgangssignal des Inverters /m als Eingangssignal 'Pu verwenden und das Taktsignal 7Ί von SRi an den Rücksetzeingang Ri7 legen, so daß das Ausgangssignal Qn auf die Gate-Elektrode des N-Kanal-Transistors Tr, geht. Anstelle des Widerstands Rb läßt sich weiterhin ein P-Kanal-Transistor Tr_b verwenden, der mit der Sourcc-Elektrode an Von und mit der Gate- und der Drain-Elektrode am Drain-Anschluß C von Tr₁ liegt.

Weiterhin lassen die Widerstände R\ und Ri sich mit entsprechenden Last-MOS-Transistoren wie Tr_b ersetzen. Auf diese Weise kann der Widerstand R2, dessen Wert bei mehreren zehntausend Kiloohm liegt, als P-Diffusionszone integriert werden; auch der Konden-

JO sator, 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 Störsignalen 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 Verzögerungsschaltung, 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 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 Impulsreihe erzeugenden Schaltung. Die Eingangssignale der die Impulsreihe erzeugenden Schaltung sind die Ausgangssignale der Verzögerungsschaltung und der Vergleichsschaltung. Das Ausgangssignal der die Impulsreihe erzeugenden Schaltung geht als Eingangssignal auf die Modulations schaltung, deren Ausgangssignal auf den Verstärker geht, der den Lautsprecher speist

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

Die F-" i g. IJ zeigl cine weitere Ausfiihrungsform der vorliegenden Erfindung. Im allgemeinen wird eier Mensch in der Nacht gegenüber Schall empfindlicher, und es besteht die Möglichkeit, daß der abgegebene Schall als unangenehm empfunden wird. Aus diesem Grund ist die /eitsignalcinrichtung der Fig. IJ so aufgebaut, daß am Tage der Lautsprecher als Beschallungscinrichtung verwendet wird, in der Nacht jedoch das Zeitsignal als Lichtsignal erfolgt.

In der Fig. IJ tragen gleiche Elemente wie in F i g. 9 die gleichen Bczugszahlen, so daß eine erneute Erläuterung dort überflüssig ist.

In Fig. 13 sind die Anschlüsse vi und y\ eines Kontakts SW\ an den Abgriff eine;; Potentiometers Rj bzw. an den Ausgangsanschluß von NA₂ gelegt. Der Ausgang Z\ des Kontakts SW, liegt an der Basis von Tr,. Weiterhin liegen die Anschlüsse Y₂ und.^ eines Kontakts SW₂ an einem Anschluß eines Lautsprechers 70 und nn einem Anschhsi einer Lampe 71, deren andere Anschlüsse jr-veils an Von gelegt sind. Der Adsgangsanschluß Z₂ des Kontakts SW₂ führt zum Kollektor von TR-,. Ein Lichtdetektor x, der als Hauptelement CdS, Se od. dgl. enthält, und dessen Innenwiderstand bei einfallendem Licht abnimmt, und ein Relais Ry, das die Kontakte SW\ und SW₂ betätigt, liegen in Reihe z.wischen den Anschlüssen Vp/, und V„. In der F i g. 9 liegt der Emitter von Tn am Kollektor von Tr% während in F ig. 13 der Emitte:r von ΤΓ4 am Anschluß Vnn liegt.

Fällt am Tage Licht auf den Lichtdetektor ν der Fig. 13, fließt Strom durch das Relais Ry. das die Ausgänge Zi und Z₂ der Kontakte SW, und 5W₂ auf die Anschlüsse .vi bzw. x₂ legt. Werden also Impulse auf den Ausgangsanschluß von NA₂ übertragen, gibt der Lautsprecher den elektronisch erzeugten Schall ab. Wenn jedoch bei Nacht kein Licht auf den Lichtdetektor ν fällt. liegen die Ausgänge Zi und Z₂ der Kontakte 5VV, und SW₂ an den Anschlüssen^ und y₂, da das Relais

Ry nicht anzieht. Werden also Impulse auf den Ausgangsanschluß von A₂ übertragen, verstärken Tn diese ii "d 7~h strommäßig um hr^xlir,.',, so daß die Lampe 71 entsprechend der Impulszahl ein- und ausschaltet.

Wie weiterhin in Fig. 14 gezeigt, kann anstelle des Lautsprechers eine Glocke als Schall erzeugende Einrichtung verwendet werden. In der Fig. 14 bezeichnet die Zahl 41 einen Elektromagnet, das Bczugszeichcn 43,7 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, schlagt der Hammer 43 das Schall erzeugende Element 47 infolge der Zugkraft des Elcktromagnete'i 41.

Die Art und Gestalt des Schall erzeugenden Elements il hisspn sich frpi u/iihlpn; rJCS"!. kann ΓΠ2Π 0!Π^ρ Viclzüh!

von Schall erzeugenden Elementen mit unterschiedlichen Frequenzen einsetzen.

Weilerhin 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.

Als geeignet zeigt sich, daß die Zeitsignalschaltung eine ziemlich kleine Anzahl von Elementen aufweist und sich mit Ausnahme der Potentiometer Ra, R; und /?₈, der Kondensatoren C₂. G. C\ und Ct, sowie der Transistoren Tn und Tr*, integrieren läßt. Folglich läßt sich eine Uhr mit Zeitsignalfunktion zu geringen Kosten erstellen, indem man nur den Zeitsignalmcchanismus der Erfassungseinrichtung mit dem magnetisch empfindlichen Schalter, den Permanentmagneten usw. sowie den Lautsprecher usw. hinzulugt.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektronische Zeitsignaluhr mit einem kleinen und einem großen Zeiger und mit einem Zifferblatt, mit einer Frequenzteilerschaltung zum Teilen einer Schwingungsnormalfrequenz, einer elektronischen Steuereinrichtung, an die die Frequenzteilerschaltung geschaltet ist, die vom Ausgang letzterer betätigbar ist und die zur Steuerung der Zeiger an diese geschaltet ist, mit einer Zeiterfassungseinrichtung, die zu den Zeigern geschaltet ist und feststellt, wann letztere bestimmte Periodendauern anzeigen, sowie jedesmal dann ein Ausgangssignal erzeugt, mit einer Schaltung zur Erzeugung eines Zeitanzeigesignals, die an die Zeiterfassungseinrichtung geschaltet ist und in Abhängigkeit von deren Ausgangssignal ein Zeitanzeigesignal entsprechend der von den Zeigern angezeigten bestimmten Zeit erzeugt, una mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines mindestens optisch oder akustisch wahrnehmbaren Zeitanzeigesignals, die an die Schaltung zur Erzeugung des Zeitanzeigesignals geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Erzeugung des Zeitanzeigesignals aufweist eine Zählschaltung (12) für die Ausgangssignale der Zeiterfassungseinrichtung (10), eine Steuerschaltung (13), die eine Impulsreihe in Abhängigkeit vom Empfang des Ausgangssignals der Zeiterfassungseinrichtung (10) erzeugt und die Impulserzeugung in Abhängigkeit vom Empfang eines Rückstellsignals unterbricht, eine Speicherschaltung (FZF_n-FZF\₄), die zur Steuerschaltung (13) zum Zählen der von letzterer erzeugten Impulse und r=ur Zeiterfassungseinrichtung (10) derart geschaltet ist, daß ein zuvor in der Speicherschaltung (FZF₁₁-FZF₁₄) gespeichertes Signal in Abhängigkeit vom Empfang des Ausgangssignals der Zeiterfassung zurückgestellt wird, und eine Vergleichsschaltung (15), die zur Speicherschaltung (FZFw-FZF₁₄) und zur Zählschaltung (12) geschaltet ist, die Ausgänge dieser beiden Schaltungen vergleicht, bej Übereinstimmung der beiden Ausgänge ein die Übereinstimmung anzeigendes Ausgangssignal erzeugt und zwecks Zuführung des letzteren als Rückstellsignal zur Steuerschaltung (13) geschaltet ist, die die Impulserzeugung unterbricht.

2. Elektronische Zeitsignaluhr nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (13) einen Impulsgeber (Y₁₅, /₎₆, fa, R₄, C₃) zur Erzeugung einer Impulsreihe und eine Torschaltung (FZF\b, NA2) aufweist, die mit dem Impulsgeber f/15, /ie, h, R₄, C₃), der Speicherschaltung (FZF_n bis FZFu) und der Einrichtung (70) zur Erzeugung des Zeitanzeigesignals zwecks Übertragung der Impulse vom Impulsgeber zur Speicherschaltung und zur Einrichtung zur Erzeugung des Zeitanzeigesignals sowie mit der Vergleichsschaltung verbunden ist, um in Abhängigkeit vom Empfang des die Übereinstimmung anzeigenden Ausgangssignals die Impulsübertragung vom Impulsgeber zur Speicherschaltung und der Einrichtung zur Erzeugung des Zeitanzeigesignals zu unterbrechen.

3. Elektronische Zeitsignaluhr nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherschaltung aus einer Flip-Flop-Schaltung (FZF_n bis FZF₁₄) zusammengesetzt ist, deren Rücksetzklemme (R)mil der Zeiterfassungseinrichtung (10) verbunden ist, und daß die Torschaltung eine R-S-Flip-Flop-Schaltung (FZF\t) aufweist, deren Eingangsklemme für den Setzimpuls (St₆) mit der Zeiterfassungseinrichtung und deren Rücksetzklemme (Ai₆) mit der Ausgangsklemme der Vergleichsschaltung verbunden sind.

4. Elektronische Zeitsignaluhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Modulationskreis mit der Steuerschaltung und der Einrichfmg zur Erzeugung eines Zeitanzeigesignals zwecks Modulation der von der Steuerschaltung kommenden Impulse auf eine Niederfrequenz verbunden ist und eine Integrierschaltung (Re, G), deren Eingangsklemme mit der Steuerschaltung verbunden ist, ein Übertragungsgatter mit einem komplementären MOSFET (TR₂, TR₃), dessen Eingangsklemme mit der Ausgangsklemme der Integrierschaltung verbunden ist, und einen Widerstand (Rj) aufweist, der zwischen die Ausgangsklemme des Übertragungsgatters und die Einrichtung zur Erzeugung des Zeitanzeigesignals geschaltet ist.