DE2657025C3

DE2657025C3 - Elektronische Uhr

Info

Publication number: DE2657025C3
Application number: DE2657025A
Authority: DE
Inventors: Pierre Neuenburg Hersberger
Original assignee: Eta SA Fabriques dEbauches
Current assignee: ETA SA Manufacture Horlogere Suisse
Priority date: 1975-12-23
Filing date: 1976-12-16
Publication date: 1985-10-24
Also published as: CH1667475A4; DE2657025A1; CH621027B5; JPS52113260A; DE2657025B2; US4081951A; JPS6115388B2

Description

Die Erfindung löst die Aufgabe, eine elektronische' Uhr anzugeben, deren Stromkreis schnell geprüft werden kann, ohne daß ein zusätzlicher Anschluß am integrierten Stromkreis benötigt wird und ohne daß die Prüfergebnis durch den Takt, in dem sie auftreten, beeinflußt werden.

Die elektronische Uhr gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Selektor durch einen Kurzschluß-Detektor steuerbar ist, der in Abhängigkeit eines Kurzschlusses zwischen der einen Motor-Anschlußklemme und einer der Ausgangsklemmen der Stromversorgung zwischen Steuerimpulsen für den Schrittmotor ein Steuersignal an den Selektor abgibt, um die eine Teilerstufe an das Signal höherer Frequenz anzuschalten.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung mit Hiife der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, nämlich eine Uhr mit einem Schrittmotor;

F i g. 2 dient zur Erläuterung der Signale an verschiedenen Punkten des Schemas der F i g. 1.

Im Beispiel der F i g. 1 erhält der Motor jede Minute einen Impuls. Der Zeitmesser enthält einen Oszillator 1 mit seinem Quarz 2, der Impulse mit einer Frequenz von 32786 Hz an eine Teilerkette weitergibt, die aus 21 Flip-Flops 3—23 besteht Nur für das erste Flip-Flop^ sind die Eingänge C/und C/und die Ausgänge Q und Q gezeigt; alle anderen Flip-Flops der KeUe haben entsprechende Eingänge und Ausgänge.

Ein Impulsformer 24, der gewisse Impulse von der Teilerkette 3-23 erhält, steuert die MOS-Transistoren 25 bis 28 für die Steuerung des Motors M

Diese sind in normaler Weise zu zweit in Serie zwischen die Klemme + Vbb und — Vbb der Batterie angeschlossen, die den ganzen Stromkreis speist Die Klemmen der Transistoren 25 und 28 des Typs η sind an die Klemme — Vbb· die der Transistoren 26 und 27 des Typs ρ sind an die Klemme + Vbb angeschlossen. Die Senken der Transistoren 25 und 26 sind miteinander verbunden und bilden den Punkt A, ebenso wie die Senken der Transistoren 27 und 28 den Punkt 5 bilden.

Der Motor Mist durch seine Wicklung dargestellt, die zwischen den Punkten A und B liegt Während der Prüfung des Stromkreises wird der Punkt B mit der Klemme — Vbb der Speisung über einen Schalter 30 verbunden, der in Serie mit einem Widerstand 29 liegt; diese beiden Elemente befinden sich im Prüfgerät

Der Impulsformer 24 enthält ein NAND-Glied 241, das von den Ausgängen Q der Flip-Flops 20,21,22 und 23 gespeist wird und dessen Ausgang mit dem Eingang R eines Fiip-Flops ÄS 242 verbunden ist, der aus zwei NAND-Gliedern 243 und 244 besteht_Der Eingang S des Flip-Flops 242 ist mit dem Ausgang Q des Flip-Flops 13 verbunden. Der Ausgang Q des Flip-Flops 242 stellt die Flip-Flops 18-23 über ihrejlückstelleingänge RES zurück, während sein Ausgang Q zugleich den Eingang Cl eines Flip-Flops 245, einen der Eingänge von zwei NOR-Gliedern 246 undj!47 und über einen Inverter 250 den anderen Eingang Cl des Flip-Flops 245 speist Die zweiten Eingänge dieser Glieder_246 bzw. 247 werden durch die Ausgänge Q bzw. Q des Flip-Flops 245 gesteuert Der Ausgang des NOR-Gliedes 246 steuert einerseits direkt das Tor des Transistors 28 des Motorsteuerkreiscf und andererseits, über einen Inverter 248, das Tor des Transistors 26; der Ausgang des NOR-Gliedes 247 steuert direkt das Tor des Transistors 25 und, über einen Inverter 249, das Tor des Transistors 27.

Der Zeitmesser enthält außerdem einen Stromkreis 31, der Kurzschluß-Detektor genannt wird und einen Selektor 32 steuert, der dazu dient, zum Eingang des Flip-Flops 13 in der Teilerkette entweder die Impulse der vorhergehenden Stufe 12 oder die vom Oszillator 1 selbst erzeugten Impulse zu führen.

Dieser Kurzschluß-Detektor 31 enthält einen MOS-Transistor des Typs p, der zwischen dem Punkt B des ίο Motorsteuerkreises und der Klemme + Vbb Hegt; das Tor dieses Transistors 311 ist mit dem Tor des Steuertransistors 28 und mit einem der Eingänge eines NOR-Gliedes 312 verbunden, dessen anderer Eingang ebenfalls mit dem Punkt B verbunden ist

Der Ausgang des NOR-Gliedes 312 steuert zwei Übertragungstore 321 und 322. Diese Obertragungstore haben je zwei Steuereingänge N-and P, die komplementäre Signale erhalten müssen. Mit Hilfe eines Inverters 323, werden die Eingänge N und P so gesteuert, daß,

wenn eines der Übertragungstor.= leitet, das andere

gesperrt ist und umgekehrt.

Das Übertragungstor 321 verbindet den Ausgang Q des Flip-Flops 12 direkt mit dem Eingang Cl und über einen Inverter 324 mit dem Eingang Cl des Flip-Flops

13. D?5 Übertragungstor 322 seinerseits verbindet in der gleichen Weise den Ausgang des Oszillators 1 mit den Eingängen des Flip-Flops 13.

Mit der mehrfachen Teilung durch zwei der vom Oszillator 1 erzeugten Impulse erhält .-nan am Ausgang Q des Flip-Flops 20 ein Signal der Frequenz '/i6 Hz, am Ausgang des Flip-Flops 22 ein Signal der Frequenz '/32 Hz und schließlich an dem des Flip-Flops 23 ein Signal der Frequenz '/w Hz, d. h. mit einer Periode von 64 sea Um ein Signal mit einer Periode von 60 see zu erhalten muß man also dieses Signal um 4 Sekunden verkürzen. Man sieht in der F i g. 2, daß im Augenblick, in dem alle Ausgänge Q der Stufen 20, 21, 22 und 23 (Q 20, Q 21, Q 22, Q 23) auf »1« sind, der Ausgang des Gliedes 241, bzw. der Eingang R des Flip-Flops 242 (R 242) auf »0« und der Ausgang Q des Flip-Flops 242 au/»l« gehen, was eine Rückstellung auf Null der Stufen 18—23 bewirkt und dadurch das von der Stufe 20 ausgegebene Signal um die Hälfte, d. h. um 4 Sekunden verkürzt

Das von der Stufe 13 abgegebene Signal, das den Eingang 5 des Flip-Flops 242 speist, hat eine Frequenz von 16 Hz, d. h. eine Periode von 62,5 msec. Wenn der Ausgang des NAND-Gliedes 241 auf »0« geht, ist dieses Signal auf »1«. Eine halbe Periode, d.h. 31,25msec.

später, geht es auf »0« und stellt dadurch das Flip-Flop 242 auf seine Anfangsstellung zurück. In der Fig.2 ist nur das Signal am Ausgang Q (Q 242) dieses Flip-Flops darjpsiellt Dieses Signal kippt alle 60 Sekunden das Flip-Flop 242, welches, durch seine komplementären Ausgänge Q und <£· abwechselnd die NOR-Glieder 246 und 247 öffnet In Fig.2 ist ebenfalls nur das Signa! Q 245 am Ausgang <?des Flip-Flops 245 dargestellt Die Fig.2 zeigt ferner die Signale an den Toren der Transistoren 25-28: G25, G26, G27 und G28. Man

₆q sieht, daß die Motorimpulse, die abwechselnd an die Transistoren 25 und 27, dann an die Transistoren 26 und 28 gelegt werden, um sie zu öffnen, jede Minute einen Stromimpuls durch die Wicklung des Motors M schicken, wobei die Richtung dieses Stromes bei jedem

Impuls umgekehrt wird.

Im normalen Betrieb ist der Schalter 30 geöffnet, der Ausgang (SZiI) des NOR-Gliedes 312 ist dauernd im Zustand »0«. In der Zeit zwischen den Motorimpulsen

leitet der Transistor 311, da der Punkt G 28 auf »0« ist, und der Punkt B liegt auf dem Potential + Vj* das dem logischen Zustand *l« entspricht Wahrend des Motorimpulses, welcher die Transistoren 25 und 27 zum Leiten bringt, wird der Punkt B vom Transistor 27 s ebenfalls auf »1« gehalten; während des Motorimpulses, der die Transistoren 26 und 28 leitend macht, hat das Signal »1«, welches an dem Tor G 28 des Transistors 28 liegt, die Wirkung, den Ausgang 5312 auf »0« zu halten. Infolgedessen bleibt das Übertragungstor 321 offen und das Ubertragungstor 322 geschlossen. Die Teilerstufe 13 wird also durch das Ausgangssignal der Stufe 12 gespeist

Um die Arbeitsweise des integrierten Stromkreises zu prüfen, wird der Schalter 30 geschlossen. Es wurde oben ι gezeigt, daß der Transistor 311 zwischen den Motorimpulsen leitend ist Aber wenn der Kanalwiderstand wesentlich größer ist als der Widerstand 29, ist der Punkt B trotzdem auf »0«. Um diese Bedingung zu erfüllen, genügt es, den Kanal des Transistors 311 schmal und lang genug zu wählen. Zwischen den Motorimpulsen sind die beiden Eingänge des NOR-Gliedes 312 auf »0« und sein Ausgang (S3t2) auf »1«. Das Übertragungstor 321 ist also geschlossen und das Ubertragungstor 322 offen. Die Stufen 13-23 erhalten dann Impulse, deren Frequenz l'024x größer ist als normal; Infolgedessen ist der Abstand zweier Motorimpulse ungefähr 59 msec. Wenn der Transistor 27 leitend wird, geht, da sein Kanal einen kleineren Widerstand hat als der Widerstand 29, der Punkt B auf das logische JQ Potential »1«: Infolgedessen geht der Ausgang des NOR-Gliedes 312 fS312) auf »0«, und die Stufe 13 wird während des Motorimpulses wiederum durch die Impulse der Stufe 12 gesteuert Die Dauer dieses Motorimpulses ist also normal (31,25 msec). Wenn der Transistor 2S leitend wird, geht sein Tor Ö28 auf »1« und bewirkt in gleicher Weise die Stellung auf »0« des Ausgangs des NOR-Gliedes 312. In diesen beiden Fällen behalten also die Motorimpulse ihre normale Dauer, während die Zeit zwischen zwei Motorimpulsen stark gekürzt wird.

Wenn man zwei Motorimpulse entgegengesetzter Richtung abwarten will, um den Stromkreis zu prüfen, so dauert diese höchstens:

59 msec + 31,25 msec + 59 msec + 31,25 msec + 59 msec= ~ 240 msec.

In der F i g. 2 ist der Deutlichkeit wegen die Zeitskala nicht die gleiche vor dem Zeitpunkt Fdes Schließens des Schalters 30 wie danach.

Es ist einleuchtend, daß der Widerstand 29 und der Schalter 30 nicht Teile des Uhrenstroinkreises sind; sie sind im Prüfgerät vorzusehen, wo sie übrigens auch durch entsprechende elektronische Elemente ersetzt werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronische Uhr, welche eine Stromversorgung mit zwei Ausgangsklemmen ( + Vbb, — Vbb), einen Schrittmotor (M) mit zwei Anschlußklemmen (A, BX einen Oszillator (1), welcher einen mehrstufigen Frequenzteiler (3 bis 23) steuert, eine Steuerschaltung (24 bis 28), welche mit dem Frequenzteiler verbunden ist und Steuerimpulse für den Schrittmotor (M) liefert und einen Selektor (32) zur wahlweisen Anschaltung einer der Teilerstufen (13) an das Ausgangssignal der ihr unmittelbar vorangehenden Teilerstufe (12) bzw. an ein Signal höherer Frequenz aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Selektor (32) durch einen Kurzschluß-Detektor

(31) steuerbar ist, der in Abhängigkeit eines Kurzschlusses zwischen der einen Motor-Anschlußklemme (B) und *iner der Ausgangsklemmen (— Vbb) der Stromversorgung zwischen Steuerimpulsen für den Schrittmotor (M) ein Steuersignal an den Selektor

(32) abgibt, um die eine Teilerstufe (13) an das Signal höherer Frequenz anzuschalten.

2. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Selektor (32) zwei Übertragungstore (321, 322) aufweist, welche in Abhängigkeit der Ab- bzw. Anwesenheit des Steuersignales das Ausgangssignal der vorangehenden Teilerstufe (12) bzw. das Signal höherer Freqenz an die genannte Teilerstuf; (13) selektiv übertragen.

3. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung zwei N-MOS-Transistoren (25,2S), derm Quellen mit einer der Ausgangsklemmen (—Vbb) der Stromversorgung verbunden sind und zwei P-MOS-Transistoren (26, 27), deren Quellen mit der anderen Ausgangsklemme (+Vbb) der Stromversorgung verbunden sind, aufweist, wobei die Senken eines ersten (28) der N-MOS-Transistoren und eines ersten (27) der P-MOS-Transistoren gemeinsam mit einer (B) der Anschlußklemmen des Schrittmotors verbunden sind und die Senken der anderen N-MOS (25) und P-MOS (26) Transistoren gemeinsam mit der anderen Ausgangsklemme (A) des Schrittmotors verbunden sind, und daß die Steuerschaltung ferner einen Impulsformer (24) aufweist, welcher in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des mehrstufigen Frequenzteilers Torsteuersignale an die Tore der MOS-Transistoren liefert, so daß diese MOS-Transistoren Steuerimpulse für den Schrittmotor in Abhängigkeit der Ausgangssignale des Frequenzteilers erzeugen, und daß der Kurzschluß-Detektor (31) einen P-MOS-Transistor (311), dessen Impedanz im leitenden Zustand größer ist als diejenige der Verbindung zwischen der Motor-Anschlußklemme (B) und einer der Ausgangsklemmen (-Vbb) der Stromversorgung aufweist, wobei die Quelle dieses Transistors mit der anderen Klemme (+ Vbb) der Stromversorgung, die Senke mit der genannten Motor-Anschlußklemme (B) und das Tor mit dem Tor des ersten N-MOS-Transistors (28) verbunden sind, und wobei der Kurzschluß-Detektor (31) ein NOR-Glied (312) aufweist, dessen einer Eingang mit dem Tor des ersten N-MOS-Transistors (28), dessen anderer Eingang mit der genannten Motor-Anschlußklemme (B) verbunden sind und dessen Ausgang das Steuersignal liefert.

Die Erfindung betrifft eine elektronische Uhr, welche eine Stromversorgung mit zwei Ausgangsklemmen, einen Schrittmotor mit zwei Anschlußklemmen, einen Oszillator, welcher einen mehrstufigen Frequenzteiler s steuert, eine Steuerschaltung, welche mit dem Frequenzteiler verbunden ist und Steuerimpulse für den Schrittmotor liefert und einen Selektor zur wahlweisen Anschaltung einer der Teilerstufen an das Ausgangssignal der ihr unmittelbar vorangehenden Teilerstufe ίο bzw. an ein Signal höherer Frequenz aufweist

Es ist bekannt, daß bei der Entwicklung eines integrierten Stromkreises die Zahl der Anschlüsse möglichst klein sein solL Ein Stromkreis für einen Schrittmotor beispielsweise, mit polarisierten Impulsen für die Motorsteuerung und mit einem Quarz-Osziliator benötigt mindestens 6 Anschlüsse unter der Bedingung, daß kein Anschluß des Quarzes mit der Speisespannung verbunden ist Trotzdem muß man diese Stromkreise nach der Herstellung prüfen können, um einen einwandfreien Betrieb zu garantieren.

Bei einem Zeitmesser, dessen Motor beispielsweise jede Minute einen Impuls erhält, muß man zur Prüfung dieses Stromkreises mindestens zwei Motorschritte abwarten, d. h, daß der Motor zwei polarisierte Impulse erhalten muß. Weiterhin ist es unbekannt, in welchem Zustand die Zähler sich beim Einschalten des Stromkreises befinden. Im schlimmsten Falle dauert es 1 Minute, bis der Motor den ersten Schritt macht Deswegen benötigt die PrüfuBg eines solchen Stromkreises 2 bis 3 Minuten.

Wenn die Herstellung im Neunstundentag erfolgt, können nur 9x20, das sind 180 Stromkreise pro Tag geprüft werden. Diese Menge ist durchaus ungenügend. Eine Abhilfe besteht darin, mehrere Stromkreise parallel zu prüfen. Wenn die gewünschte tägliche Produktion - 1'0OO Stück ist, müssen 6 Stromkreise gleichzeitig geprüft werden können. Aber Einrichtungen für diese Vielfachtests sind teuer und häufig schwierig herzustellen.

Eine andere Möglichkeit, den Test dieser Stromkreise durchzuführen besteht darin, an die Teilerkette oder an einen Teil dieser Kette ein Signal einer Frequenz anzulegen, die höher als normal ist

Dafür muß ein zusätzlicher Anschluß vorgesehen werden, was häufig nicht möglich ist, da Gehäuse mit 7 Anschlüssen ün allgemeinen nicht genormt sind. Andererseits wird die Dauer der Motorimpulse verkürzt, wenn der ganze Zyklus beschleunigt wird; dann ist es schwierig, die Restspannung der Ausgangstransistoren und die Impulsdauer zu messen.

Eine elektronische Uhr dieser Art ist aus der DE-OS 23 62 470 bekannt Sie weist eine Schaltung auf, um das Teilverhältnis des Frequenzteilers so einzustellen, daß der Fehler, welcher von einer Abweichung zwischen der theoretischen Quarzfrequenz und der tatsächlichen Oszillatorfrequenz herrührt, kompensiert wird. Die Schaltung weist einen Umschalter oder Selektor auf, welcher es erlaubt, beim Normalbetrieb der Uhr am Eingang der Teilerstufe η die Frequenz der vorherigen Teilerstufe (n + 1) und, während der Frequenzmessung eine erhöhte Frequenz von der Teilerstufe (k + 1) abzugeben, um die Frequenzmessung zu beschleunigen. Die Betätigung des Umschalters, welche nicht weiter beschrieben ist, muß mit großer Wahrscheinlichkeit manuell über eine zusätzliche Klemme erfolgen. Außerdem enthält die Schaltung kein Mittel, um die Antriebsimpulse für den Schrittmotor während der beschleunigten Frequenzmessung auf ihrer normalen Zeitdauer zu halten.