DE2716569B2 - Elektronische Uhr - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine elektronische Uhr, insbesondere durch einen impulsgespeisten Schrittschaltmotor angetriebene Zeigeruhr, mit einem präzisen Zeitnormal, einem Frequenzteiler zum Unterteilen der Frequenz der vom Zeitnormal abgeleiteten Impulse und einer Einrichtung für die Schnellkorrektur verhältnismäßig kleiner Abweichungen der Sekundenanzeige, wobei sich diese Schnellkorrektureinrichtung mit Hilfe eines dem Benutzer der Uhr zugänglichen Betätigungsorgans aktivieren läßt und einen vom Frequenzteiler gespeisten, durch das genannte Betätigungsorgan rückstellbaren Referenzzähler, einen mit den Zeitanzeigemitteln synchron betriebenen, über logische Schaltmittel vom Frequenzteiler gespeisten Synchronzähler und ferner eine mit beiden Zählern gekoppelte Vergleichsschaltung aufweist, welche den Zustand des Synchronzählers mit demjenigen des Referenzzählers vergleicht und bei festgestellten Abweichungen durch Steuerung der Anzahl der pro Zeiteinheit über die logischen Schaltmittel auf den Synchronzähler und die Zeitanzeigemittel geleiteten Impulse eine Korrektur der Zeitanzeige herbeiführt

Eine Uhr dieser Art ist in der schweizerischen Patentschrift 5 56 055 beschrieben. Diesem vorpublizierten Vorschlag lag das Ziel der Schaffung einer Uhr mit einem Sekundenzeiger zu Grunde, bei welcher es bei festgestellten geringen Abweichungen nicht mehr notwendig ist, den Sekundenzeiger zunächst bei der Ziffer »12« anzuhalten und die Uhr im Moment des Zeitsignals (Radiosignal o.dgl.) wieder in Betrieb zu setzen. Vielmehr wollte man die Bedienung der Uhr so weit vereinfachen, daß eine kurzzeitige Betätigung eines besonderen Druckknopfes oder ähnlichen Organs im Moment des Zeitsignals genügt um hernach automatisch eine Synchronisation der Zeitanzeige ohne besondere Überwachung oder weitere Intervention herbeizuführen.

Dank der Vorsehung der genannten Mittel läßt sich dies im Prinzip bewerkstelligen, weil die Vergleichsschaltung jeweils nach dem Rückstellen des Referenzzählers durch die Eingabe von zusätzlichen Impulsen an den Synchronzähler oder die Unterdrückung von Impulsen den Stand des Synchronzählers und damit gleichzeitig den Stand der mit diesem synchronisierten Anzeigemittel korrigiert

Das vorgeschlagene System gemäß der genannten Patentliteraturstelle eignet sich für die Korrektur verhältnismäßig kleiner Abweichung von plus oder minus 30 Sekunden. Eine derartige Korrektur ist genügend für moderne elektronische Uhren, insbesondere Quarzuhren, deren monatliche Ganggenauigkeit innerhalb dieser Toleranzen liegt Der Hauptvorteil der

ίο bekannten Schnellkorrekturanordnung liegt somit darin, daß man lediglich von Zeit zu Zeit z. B. einmal pro Woche oder Monat, durch eine keine besondere Aufmerksamkeit erfordernde Betätigung des Korrekturorgans eine Korrektur der Zeitanzeige bewirkt ohne daß es notwendig ist das Zeigerstellorgan zu betätigen.

Leider hat sich jedoch gezeigt daß die Befolgung der

soeben besprochenen Lehre noch nicht ohne weiteres zu einer funktionsfähigen und störungsfrei arbeitenden

Anordnung führt Tatsächlich können sich beim

μ Einstellen der Uhr erhebliche Ungenauigkeiten ergeben. So stellt man beispielsweise fest daß beim Stellen der Zeiger nach dem Wiedereinstoßen der Krone der Zeitpunkt des Wiederanlaufens der Uhr innerhalb einer Sekunde ungenau ist da das Eintreffen des nächsten Sekundenimpulses von der letzten Stufe des Frequenzteilers abzuwarten ist Derartige Abweichungen sind für eine Quarzuhr oder andere Präzisionsuhr untragbar und machen die durch die Anwendung der beschriebenen Synchronisationsinethode anvisierten Vorteile weitge hend illusorisch.

Die Erfindung geht von dem vorgeschriebenen Vorschlag aus und basiert auf der Aufgabe, diesem zum Durchbruch zu verhelfen und insbesondere eine Uhr zu schaffen, bei welcher sich die Vorteile der Schnellkor-

J5 rekturvorrichtung in der Praxis auch tatsächlich in jeder Beziehung verwirklichen lassen.

Zwecks Lösung dieses Problems ist die Uhr nach der Erfindung derart ausgebildet daß sowohl Kontaktmittel des Schnellkorrekturbetätigungsorgans als auch Kon taktmittel eines Zeitanzeigestellorgans über Rück stelleitungen an mehrere der letzten Stufen des Frequenzteilers angeschlossen sind, und daß Eingänge einer die genannten logischen Schaltmittel umfassenden Impulstransferperiodendekodierlogik derart an Aus gänge von rückstellbaren Frequenzteilerstufen ange schlossen sind, daß die Übertragung von Impulsen oder Steuerimpulsflanken vom Frequenzteiler auf die beiden Zähler lediglich im letzten Viertel der längsten Impulsperiodendauer des Frequenzteilers stattfinden

w kann, wobei Sperrmittel vorhanden sind, die ein Rückstellen des Frequenzteilers während der durch die genannte Dekodierlogik festgelegten Impulstransferperioden verhindern. Dank der Rückstellmöglichkeit der letzten Stufen des Frequenzteilers läßt sich der geschilderte Mangel der Vorrichtung nach dem früheren Vorschlag beheben. Allerdings gewährleistet das automatische Rückstellen des Frequenzteilers allein noch nicht ein einwandfreies Arbeiten der Schnellkorrekturvorrichtung, da beim

bo Wiederstarten nach dem Stellen der Uhr je nach der im Zeitpunkt der Eingabe des Rückstellimpulses vorhandenen momentanen Phasenlage des Frequenzteilers Fehlimpulse auftreten können, die beispielsweise den Gleichlauf zwischen den beiden Zählern oder die Synchronisation zwischen Synchronzähler und Zeitanzeigesnitteln zerstören.

Diese Schwierigkeiten werden nun durch die eine Impulstransferperiode festlegende Dekodierschaltung

behoben. Unter »Impulstransferperiode« wird hier derjenige Abschnitt einer vollen Periode verstanden, während welchem die Übertragung von Impulsen bzw. Impulsflanken möglich, die Rückstellung der Frequenzteilerstufen dagegen gesperrt ist Die logische Dekodierschaltung sorgt dafür, daß die Übertragung der auf die beiden Zähler und die Zeitanzeigemittel zu leitenden Impulse während mindestens ³U der Dauer einer vollen Periode verhindert ist Somit können während dieses Zeitabschnittes Rückstellvorgänge ausgeführt werden, ohne daß die Gefahr der Entstehung von Fehlimpulsen auftritt Außerdem sorgen die Sperrmittel für ein Blockieren der Rückstellfunktion des Frequenzteilers während des Impulstransferabschnittes. Man kann somit von der Unterteilung einer vollen Periode in einen Sperrabschnitt (Impulstransferabschnitt) und einen Entsperrabschnitt sprechen. Der Entsperrabschnitt während welchem das Nullsetzen des Frequenzteilers nicht blockiert ist soll mindestens dreimal langer sein als der Impulstransfer- oder Sperrabschnitt, so daß möglichst viel Zeit für die Vornahme irgendwelcher Manipulationen zur Verfügung steht Mit Vorteil sind die Verbindungen zwischen den letzten Stufen des Frequenzteilers und den Eingängen der Impulstransferperiodeiikodierlogik derart gewählt, daß die Entsperr-Periode ¹It und die Sperrperiode Vs einer Sekunde betragen. Es ist dann nach der letzten Änderung der Sekundenanzeige für den Benutzer der Uhr während ¹It einer Sekunde möglich, die Uhr zwecks Zeiteinstellung still zu setzen, ohne daß Fehler auftreten.

Zusätzlich kann man mit Vorteil weitere logische Sperrmittel vorsehen, die jeweils ein Rückstellen der Frequenzteilerstufe verhindern und damit Eingriffe von außen unwirksam machen, solange Impulse auf die Zeitanzeigeeinrichtung übertragen werden können. Derartige Sperrmittel sind insbesondere sinnvoll, wenn es sich um eine Uhr handelt bei welcher ein impulsgespeister Schrittschaltmotor die Zeiger antreibt.

Des weiteren ist es zweckmäßig, die Uhr mit einer weiteren Dekodierschaltung auszustatten, deren Eingänge an die Ausgänge mehrerer Frequenzteilerstufen angeschlossen sind, um die jeweilige Dauer der auf die Zeitanzeigemittel übertragenen Impulse genau festzulegen. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Dekodierlogik für die Definition der Impulstransfer-Perioden mit den Stufenausgängen eines letzten Frequenzteilerabschnittes und die Dekodierlogik für die Impulslängenbegrenzung mit den Stufenausgängen eines unmittelbar vorangehenden Frequenzteilerabschnittes verbunden sind. Man kann dann mit Hilfe der erstgenannten Logik genau positionierte Auslöseimpulse bzw. Impulsflanken erzeugen, während die Impulslängendekodierlogik in sehr regelmäßigen Abständen Impulse abgibt, deren Anfangsflanken das Ende der Zeitanzeigespeiseimpulse festlegen.

Mit Rücksicht auf eine weitere Vereinfachung der Bedienungsmittel und eine Erhöhung der Sicherheit gegen Fehlmanipulationen empfiehlt es sich, sowohl die Kontaktmittel des Schnellkorrekturbetätigungsorgans als auch die Kontaktmittel des Zeitanzeigeeinstellorgans über diesen verschiedenen Kontaktmitteln zugeordnete logische Schaltmittel derart an Rückstellanschlüsse des Referenzzählers und des Synchronzählers anzuschließen, daß lediglich bei gleichzeitiger Betätigung aller Kontaktmittel beide Zähler zurückgestellt werden. Es ist dann praktisch nicht mehr möglich, beide Zähler ohne Absicht auf Null zu stellen. Dieser Stellvorgang braucht normalerweise nur bei der ersten lnbetriebbesetzung der Uhr oder beim Auswechseln der Batterie vorgenommen zu werden.

Wesentlich ist es auch, daß beim Betätigen des Organs für die Schnellkorrektur keine merklichen Zeitverzögerungen auftreten. Dieser Gefahr läßt sich vorzugsweise dadurch begegnen, daß man nach dem Rückstellen des Referenzzählers und der letzten Stufen des Frequenzteilers einen vom Frequenzteiler abgeleiteten Impuls genügend hoher Frequenz benützt, um die

in rückgestellten Stufe wieder freizugeben. Normalerweise genügt für diesen Zweck ein 32-Hz-Impuls. Als Schaltmittel empfiehlt sich die Verwendung einer den Referenzzähler und mehrere Frequenzteilerstufen rückstellenden Flip-Flop-Schaltung, die einerseits mit dem

is Kontakt der Schnellkorrektureinrichtung verbunden und andererseits an den 32-Hz-Ausgang des Frequenzteilers angeschlossen ist Diese Flip-Flop-Schaltung wird bei der Kontaktbetätigung in einen bestimmten Zustand gebracht in welchem sie die Frequenzteiler- und Referenzzählerrückstellung bewirkt worauf ihr Schaltzustand durch den nächsten 32-Hz-Impuls umgekippt wird, so daß die rückgestellten Stufen erneut zählen und damit den Beginn eines neuen Ausgangsimpulses festlegen.

2) Nachfolgend ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes an Hand der Zeichnung beschrieben, welche in F i g. 1 die wesentlichen Teile der elektronischen Uhr in Form eines Blockschaltbildes und in F i g. 2 die Arbeitsweise an Hand eines Diagramms

)·) veranschaulicht Es handelt sich hierbei um eine analoge Uhr, deren Zeiger mit Hilfe eines kleinen Schrittschaltmotors bewegt werden. Dieser Motor schaltet den Sekundenzeiger einmal pro Sekunde. Die anderen Zeiger werden von der Sekundenzeigerachse aus über

Jj ein nicht dargestelltes Zahnradgetriebe in an sich bekannter Weise angetrieben.

Als Zeitnormal ist im dargestellten Beispiel gemäß F i g. 1 ein Quarz mit einer Eigenfrequenz von 32 768 Hz verwendet Dieser mit 1 bezeichnete Quarz wirkt mit einer Schwingschaltung 2 zusammen. Die von dieser abgeleiteten Impulse gelangen über ein NAND-Tor 101 und festprogrammierte Kontaktverbindungen 3 und 4 auf den Frequenzteiler, der sich im Beispiel aus Abschnitten 5, 6, 7 und 8 zusammensetzt Der drei binäre Teilerstufen umfassende Abschnitt 5 arbeitet dynamisch und hat daher im Gegensatz zu herkömmlichen Teilern einen äußerst geringen Stromverbrauch. Dagegen sind die binären Teilerstufen der Teilerabschnitte 6, 7 und 8 statische CMOS-Unterteiler. Alle diese Stromkreise sind auf einem einzigen Chip integriert Mit Vorteil können sogar sämtliche Stromkreise der Uhr inklusive der logischen Verknüpfungsschaltungen und der Treiberstufen auf demselben Chip integriert sein (large-scale-integration). Zwischen dem dynamischen Teilerabschnitt und den statisch wirkenden Teilerabschnitten liegt ein verstärkendes NAND-Tor 102, dessen zweiter Eingang an einer Resetleitung A liegt, wodurch eine einwandfreie Übertragung der vom Teilerabschnitt 5 ausgezählten Impulse und ein sicheres Rückstellen der ersten Stufe des Abschnittes 6 gewährleistet ist Eine ähnliche Funktion hat das NAND-Tor 103. An die Ausgänge der letzten Flip-Flop-Stufen des Teilerabschnittes 8 sind NOR-Tore 104 und 105 angeschlossen. Ein weiteres NOR-Tor 106 ist mit dem Ausgang des NOR-Tors 105 und über einen Inverter 107 mit der Resetlinie B verbunden.
Die drei NOR-Tore 104,105 und 106 haben eine ganz

besondere Funktion; sie bilden zusammen eine Dekodierlogik, mittels welcher am Ende der 1-Hz-Periode der letzten Zählerstufe ein Intervall definiert wird, innerhalb welchem Steuer-Impulse vom Frequenzteiler weitergeleitet werden. Es handelt sich bei diesen Steuerimpulsen nicht etwa um verhältnismäßig lange Impulse vorbestimmter Zeitdauer, sondern um kurze Impulse unkritischer Länge, deren Aufgabe lediglich darin besteht, Flip-Flops umzuschalten. Es kommt also nur auf die genaue Lage der Impulsflanken an, die positiv oder negativ sein können und innerhalb der oben erwähnten Sperrperioden liegen müssen.

Man sieht aus der schematischen Darstellung, daß von den Ausgängen der gt-nannten NOR-Tore Impulse einerseits auf einen Referenzzähler 10 und andererseits auf einen Synchronzähler 12 geleitet werden. Außerdem gelangen vom NOR-Tor 104 Impulse auf einen Flip-Flop 9. Die Zähler 10 und 12 teilen die am Eingang auftretende Frequenz durch 30. Weitere Zählerstufen 11 und 13 bewirken eine zusätzliche Teilung auf 60. Die Teilerstufen der Zähler 10 und 12 sind an eine Vergleichsschaltung 14 angeschlossen, deren Ausgang zu einem Eingang eines EXCLUSIVE-OR-Tor 108 führt Ein weiterer Eingang dieses Tors ist mit dem Ausgang eines EXCLUSIVE-OR-Tors 109 verbunden, dessen Eingänge an die Ausgänge der Zählerstufen 11 und 13 angeschlossen sind.

Die die NOR-Tore 110, 111 und 112 umfassende logische Gruppe bildet einen Flip-Flop, welcher in der einen Stellung einen positiven Motorimpuls auslöst, während er beim Kippen in die andere Stellung den Motorimpuls beendigt. Die aus den Flip-Flop 113, 114 und 115 bestehende Gruppe hat die gleiche Funktion, mit dem Unterschied, daß sie negative Motorimpulse erzeugt Es handelt sich somit beim Schrittschaltmotor um einen sog. bipolaren Motor, der abwechslungsweise durch positive und negative Impulse in Rotation versetzt wird. Die Antriebsspule des Motors ist mit 20 bezeichnet. Sie wird in an sich bekannter Weise über Treiberstufen 17 und 18 gespeist.

Die Uhr ist außerdem mit einer programmierbaren, ein NOR-Tor 118 umfassenden Dekodierschaltung ausgestattet, zum Zweck der genauen Definition der Länge der Motorantriebsimpulse. Sämtliche Eingänge des Tors 118 sind mit entsprechenden Stufenausgängen des Frequenzteilerabschnittes 7 zusammengeschaltet. Die genaue Art der Verbindung richtet sich nach der gewünschten Lage der Impulsflanke, die über einen Flip-Flop 119 die Motorimpuls-Flip-Flops 110—112, bzw. 113—115 rückstellt. Die Programmierung dieser Impulslängendekodierschaltung richtet sich nach der Charakteristik des verwendeten Schrittschaltmotors. Sie läßt sich durch geeignete Wahl der die Verbindung zwischen den Frequenzteilerstufenausgängen und dem Tor 118 bestimmenden letzten Metallmaske im Moment der Fabrikation des Chip bewerkstelligen.

Eine analoge Anpassung an vorgegebene Verhältnisse ist bei der Aktivierung der Stufen des dynamischen Frequenrteilerabschnittes ausgenutzt Tatsächlich erkennt man aus dem Schaltbild, daß der dynamische Teiler außer dem benützten Abschnitt 5 noch passive Abschnitte 30,31,32 und 33 besitzt Diese lassen sich im Bedarfsfall durch Verwendung entsprechender Metallmasken im Zuge der Fertigung des integrierten Stromkreises aktivieren, wodurch sich der im übrigen identische Chips auch für Uhren mit anderen Frequenzen des Zeitnormals gebrauchen läßt Anstatt der Verbindung 3 und 4 wären dann beispielsweise leitende Verbindungsstrecken zwischen dem Tor 101 und dem Abschnitt 30, sowie zwischen den Abschnitten 30,31,32 und 5 vorhanden. (Quarzfrequenz: 1 048 576 Hz.)

Die Schnellkorrektur der Uhr wird mit einem im Uhrgehäuse versenkten als Druckknopf ausgebildeten Betätigungsorgan bewerkstelligt. Dieser durch einen Fingernagel, einen Kugelschreiber oder dgl. betätigbare Knopf steht in Wirkverbindung mit einem Kontakt 21, der jeweils in Richtung des Pfeiles D betätigt und

ίο vorübergehend an Masse gelegt wird. Der entweder an das Pluspotential oder an Masse umschaltbare Kontakt 21 führt zu einem Eingang eines NOR-Tores 121 sowie zu einem Eingang eines Flip-Flops 122, von dem ein weiterer Eingang mit dem 32-Hz-Ausgang des Teilerabschnittes 7 verbunden ist. Die Ausgänge des NOR-Tores 121 und des Flip-Flops 122 liegen an den Eingangsklemmen eines NOR-Tores 123. Dieses speist eine Rückstelleitung »Reset ö«. Eine weitere Rückstelleitung »Reset C« geht vom Ausgang des NOR-Tores 121 zum Synchronzähler 12.

Selbstverständlich müssen auch Mittel vorhanden sein, die ein Rückstellen des Frequenzteilers beim Stellen der Zeiger gestatten, damit nach dem erneuten Starten der Sekundenzeiger seinen ersten Schritt nach genau einer Sekunde vollführt. Diesem Zweck dient ein beim Herausziehen der Krone (Pfeilrichtung K) von Masse auf das Plus-Potential umschaltbarer Kontakt 22, dessen Zweigstelle an einem Eingang des NAND-Tores 125 liegt Der Ausgang dieses logischen Schaltmittels führt — wie schon erwähnt — zur Rückstelleitung »Reset A«.

Die Funktionsweise der in ihrem Aufbau vorstehend beschriebenen Schaltung ist folgende:

Der Quarz 1 erzeugt in Verbindung mit der Oszillatorschaltung 2 eine im wesentlichen sinusförmige Wechselspannung mit einer Frequenz von 32 768 Hz. Im Tor 101 findet eine Impulsformung statt. Die nun rechteckigen Impulse werden auf den dynamischen Unterteiler 5 geführt und durch Frequenzteilung in diesem Teilerabschnitt und den Abschnitten 6, 7 und 8 auf eine Frequenz von 1 Hz unterteilt Die aus den Toren 104,105 und 106 bestehende Dekodierschaltung öffnet nach ⁷h Sekunden den Übertragungsweg zum Referenzzähler 10, welcher pro Sekunde um einen Schritt weitergeschaltet wird. Die Vergleichsschaltung 14 spricht nun an und öffnet über das Tor 108 das Tor 104, wodurch auch der Synchronzähler 12 um eine Einheit weiterschaltet und gleichzeitig ein Signal für die Auslösung des Motorsteuerimpulses auf den Flip-Flop 9 überträgt Infolge des soeben beschriebenen Weiterzählens des Zählers 12 stellt die Vergleichsschaltung Koinzidenz zwischen den Zählern 10 und 12 fest und sperrt das Tor 104 für die Übertragung zusätzlicher Impulse an den Flip-Flop 9, bzw. den Zähler 12.

Der nunmehr umgeschaltete Flip-Flop 9 setzt einen der beiden Motorimpuls-Flip-Flops 110—112, bzw. 113—115. Dies hat ein Anschalten der Motorspule 20 im positiven oder negativen Sinne zur Folge.

Es ist von wesentlicher Bedeutung, daß die die Anschaltung des Motors bewirkende Impulsflanke innerhalb des letzten Achtels der Periodendauer des vom Zählerabschnitt 8 abgeleiteten 1-Hz-Impulses erfolgt Sehr wichtig ist auch die Genauigkeit der zeitlichen Positionierung der Flanke der die Motorantriebsimpulse festlegenden Abschaltsteuerimpulse. Wie schon erwähnt, werden diese Impulse für das Rückstellen der Flip-Flops 110—112 bzw. 113—115 vom Abschnitt 7 des Teilers abgeleitet Die Eingangsfre-

quenz dieses Abschnitts beträgt 1024 Hz, womit sich ein entsprechend hohes Auflösevermögen für die Positionierung der Rücksetzflanken ergibt. Die Verbindungen zwischen dem Teilerabschnitt 7 und dem Tor 118 können etwa derart gewählt sein, daß sich eine totale Motorimpulsdauer von z. B. 4,883 ms ergibt (jeweiliges Intervall zwischen dem Stellen und dem Rückstellen der Motorimpuls-Flip-Flops). Die Motorantriebsspule 20 erhält also kurze positive oder negative Antriebsimpulse. Die Treiberstufen 17 und 16 schließen die Spule 20 zwischen den Antriebsimpulsen jeweils kurz. Damit verbessert sich das dynamische Verhalten des Motors.

Es sei nun unterstellt, die Uhr gehe um einige Sekunden nach (zwischen 0 und 29 Sekunden). Beim Umlegen des Kontaktes 21 durch Drücken des Druckknopfes in Pfeilrichtung D löst die Flip-Flop-Schaltung 122 einen kurzen Rückstellimpuls aus, der über die Leitung B auf den Teilerabschnitt 8 und ferner den Referenzzähler 10 gelangt. Der nächste vom Ausgang des Teilerabschnittes 7 eintreffende 32-Hz-lmpuls veranlaßt ein Wiederstarten von Teilerabschnitt 8 und Referenzzähler 10. Die Vergleichsschaltung stellt nun fest, daß der Zählerstand des Zählers 10 größer ist als derjenige des Zählers 12. Über die Tore 108 und 104 wird der Dekodiervorgang derart beeinflußt, daß nun der Motor pro Sekunde 2 Impulse erhält, bis die Vergleichsschaltung erneut Koinzidenz zwischen den Zählerständen feststellt.

Falls die Uhr vorgeht, stellt die Vergleichsschaltung nach dem Rückstellen und Wiederanlaufen von Teilerabschnitt 8 und Referenzzähler 10 einen Überschuß von eingezählten Impulseinheiten im Synchronzähler 12 fest. Dies hat ein Sperren des Tors 104 zur Folge, bis die beiden Zähler 10 und 12 wieder synchron laufen. Während dieser Zeit gelangen keine Motorsteuerimpulse auf den Flip-Flop 9.

Es sei nun angenommen, der Benutzer der Uhr wollte die Uhr zwecks Stellen von Stunden- und Minutenzeiger anhalten und erneut in Betrieb setzen. Dies geschieht durch Umlegen des Kontaktes 22 beim Ziehen der Krone in die äußerste Stellung (Pfeil K). Die Rückstelleitung A ändert das Potential. Dadurch werden die Abschnitte 6, 7 und 8 des Frequenzteilers zurückgestellt Allerdings kann die Rückstellung während der durch die Dekodierlogik 104—106 festgelegten Sperrzeit von Ve Sekunde nicht stattfinden. Außerdem ist Vorsorge dafür getroffen, daß während der Dauer der Übertragung von Motorimpulsen die genannte Rückstellfunktion blockiert ist Diese Blockierung geschieht über das NOR-Tor 127, den Flip-Flop 128 und das NAN D-Tor 125. Ohne diese Sicherheitsmaßnahme könnte beim Schalten des Kontakts 22 im Moment der Übertragung eines Motorimpulses unter Umständen der Synchronzähler 12 betätigt werden, dagegen der über den Flip-Flop 9 ausgelöste Motorsteuerimpuls soweit verkürzt werden, daß der Motor den Schritt nicht mehr ausführen kann, was einen Verlust des Synchronismus zwischen Zähler 12 und Sekundenzeiger zur Folge hätte. Das Wiedereinstoßen der Krone hat ein Rückstellen des Kontaktes 22 zur Folge. Die Teilerabschnitte 6, 7 und 8 sind erneut aktiviert, womit der Zyklus zur Bildung des nächsten 1-Hz-Ausgangsimpulses seinen Anfang nimmt.

Eine besondere Situation ergibt sich im Moment der ersten Inbetriebsetzung der Uhr oder beim Auswechsein der Batterie. Es müssen dann nicht nur der Frequenzteiler, sondern auch die beiden Zähler der Korrekturschaltung auf Null gestellt werden. Zum Zwecke der Verhinderung einer unbeabsichtigten Durchführung dieser Operation ist beim Ausführungsbeispiel eine spezielle Maßnahme in dem Sinne getroffen worden, daß diese simultane Rückstellung ausschließlich dann stattfinden kann, wenn einerseits die Krone in die Zeigerstellposition gebracht und andererseits der Druckknopf der Schnellkorrekturvorrichtung gedrückt wird. Es müssen also mit anderen Worten die Umschaltkontakte 22 und 21 simultan betätigt werden. Beim Ziehen der Krone ist darauf zu achten, daß der Sekundenzeiger auf »0« steht (12 h). Dies ist wesentlich, denn es wäre sonst nach dem Wiederstarten der Uhr zwischen dem Sekundenzeiger und dem Synchronzähler 12 kein Gleichlauf vorhanden. Je nachdem, ob die Krone im Moment des Null-Durchganges der Referenzzeit wiedereingestoßen worden ist oder nicht, ist im Moment eine weitere Betätigung der Schnellkorrekturmittel unnötig oder es sind diese bei einem späteren Referenzzeit-Null-Durchgang in der beschriebenen Weise zu betätigen.

Die Erfindung ist grundsätzlich nicht auf die Anwendung in einer Uhr mit Zeigeranzeige beschränkt Man könnte das beschriebene Erfindungsprinzip auch in einer digital anzeigenden Uhr zur Verwendung bringen. Man müßte dann dem Synchronzähler 12, 13 einen Minuten- und Stundenzeiger anfügen. Zudem wären entsprechende logische Dekodier- und gegebenenfalls Multiplexiermittel zwischen den Zählern und den die Ziffern darstellenden Anzeigemittel einzufügen.

Die Impulsdiagramme nach Fig.2 lassen erkennen, wie die Motorspeiseimpulse positioniert und hinsichtlich ihrer Länge genau definiert werden.

Im Diagramm I ist ein Auslöseimpuls dargestellt, also ein Impuls, dessen Endflanke den Beginn eines Motorspeiseimpulses auslöst Der Auslöseimpuls darf nicht vor dem Ende des Entsperrintervalls beginnen. Wie schon beschrieben, wird die Sperrabschnittlänge durch entsprechende Kombination von aus dem Teilerabschnitt 8 entnommen, symetrischen Impulsen verschiedener Frequenzen in der die Tore 104 und 105 umfassenden Dekodierlogik festgelegt Sie beträgt im Beispiel '/β einer Sekunde plus die Dauer des Motorimpulses.

Die Lage der Abschaltsteuerimpulse (Motorriickstellimpulse) ergibt sich aus dem Diagramm II. Man sieht, daß jeweils der nächste nach einer Endflanke eines Auslöseimpules eintreffende, vom Flip-Flop 119 herkommende Abschaltsteuerimpuls einen Motorimpuls und gleichzeitig das Sperrintervall beendet Dieser Zusammenhang kann dem Diagramm ΙΠ entnommen werden. Ersichtlich ist dort außerdem die jeweils abwechselnde Polarität der der Motorspule 20 zugeführten Speiseimpulse. Letztere sind im Diagramm der Übersichtlichkeit halber verlängert gezeichnet

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (17)

10 Patentansprüche:

1. Elektronische Uhr, insbesondere durch einen impulsgespeisten Schrittschaltmotor angetriebene Zeigeruhr, mit einem präzisen Zeitnormal, einem Frequenzteiler zum Unterteilen der Frequenz der vom Zeitnormal abgeleiteten Impulse und einer Einrichtung für die Schnellkorrektur verhältnismäßig kleiner Abweichungen der Sekundenanzeige, wobei sich diese Schnellkorrektureinrichtung mit Hilfe eines dem Benutzer der Uhr zugänglichen Betätigungsorgans aktivieren läßt und einen vom Frequenzteiler gespeisten, durch das genannte Betätigungsorgan rückstellbaren Referenzzähler, einen mit den Zeitanzeigemitteln synchron betriebenen, über Sogische Schaltmittel vom Frequenzteiler gespeisten Synchronzähler und ferner eine mit beiden Zählern gekoppelte Vergleichsschaltung aufweist, welche den Zustand des Synchronzählers mit demjenigen des Referenzzählers vergleicht und bei festgestellten Abweichungen durch Steuerung der Anzahl der pro Zeiteinheit über die logischen Schaltmittel auf den Synchronzähler und die Zeitanzeigemittel geleiteten Impulse eine Korrektur der Zeitanzeige herbeiführt, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Kontaktmittel (21) des Schnellkorrekturbetätigungsorgans (D) als auch Kontaktmittel (22) eines Zeitanzeigestellorgans über Rückstelleitungen (Reset A und B) an mehrere der letzten Stufen des Frequenzteilers (5—8) angeschlossen sind, und daß Eingänge einer die genannten logischen Schaltinittel umfassenden Impulstransferperiodendekodierlogik (104-106) derart an Ausgänge von rückstellbaren Frequenzteilerstufen (8) angeschlossen sind, daß die Übertragung von Impulsen oder Steuerimpulsflanken vom Frequenzteiler auf die beiden Zähler (10,12) lediglich im letzten Viertel der längsten Impulsperiodendauer des Frequenzteilers stattfinden kann, wobei Sperrmittel (125) vorhanden sind, die ein Rückstellen des Frequenzteilers während der durch die genannte Dekodierlogik festgelegten Impulstransferperiode verhindern.

2. Uhr nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Impulstransferperiodendekodierlogik (104,105, 106), daß die Übertragung von Impulsen vom Frequenzteiler (5—8) auf die beiden Zähler (10,12) lediglich im letzten Achtel der längsten Impulsperiodendauer des Frequenzteilers stattfinden kann.

3. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Speisung des Referenzzählers (10) vorn Frequenzteiler (5—8) Impulse mit einer Frequenz von 1 Hz und für die Speisung des Synchronzählers (12) Impulse mit einer Frequenz von 1 Hz und 2 Hz abgeleitet werden.

4. Uhr nach Anspruch 1, mit einem impulsgespeisten Schrittschaltmotor für den Antrieb der Zeiger, gekennzeichnet durch logische Sperrmittel (127,12il, 125), die jeweils ein Rückstellen der Frequenzteilerstufen verhindern und Eingriffe von Außen unwirksam machen, solange Schrittschaltmotorsteuerimpulse übertragen werden können.

5. Uhr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, <" daß der Schrittschaltmotor über Flip-Flops (1 ΙΟΙ 15) gespeist ist, die durch die vom Frequenzteiler (5—8) abgeleiteten impulse gesetzt und durch von

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hl) vorangehenden Stufen des Frequenzteilers abgeleitete, ohne Unterbruch eintreffende Rückstellimpulse zurückgestellt werden.

6. Uhr nach Anspruch 1 oder 5, gekennzeichnet durch eine an die Ausgänge mehrerer Frequenzteilerstufen (7) angeschlossene Impulslängendekodierschaltung (118) für die Erzeugung von genau positionierten Impulsflanken für das Rückstellen von den Zeitanzeigemittel zugeordneten Flip-Flops (110-115).

7. Uhr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzteiler einen letzten, sowohl durch das Schnellkorrekturbetätigungsorgan (D) als auch durch das Zeitanzeigeeinstellorgan (K) rückstellbaren Abschnitt (8), dessen Teilerstufen mit der Impulstransferperiodendekodierlogik (104—106) verbunden sind, und einen diesem vorgeschalteten, ausschließlich durch das Zeitanzeigeeinstellorgan (K) rückstellbaren Abschnitt (7) aufweist, dessen Stufen mit der Impulslängendekodierschaltung (118) verbunden sind.

8. Uhr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Abschnitt (8) des Frequenzteilers fünf binäre Teilerstufen aufweist

9. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kontaktmittel (21) des Betätigungsorgans (D) der Schnellkorrektureinrichtung einerseits mit einem Rückstellanschluß des Referenzzählers (10) und andererseits mit einer Rückstelleitung des mehrere binäre Zählerstufen umfassenden letzten Abschnittes (8) des Frequenzteilers mittelbar verbunden sind.

10. Uhr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsfrequenz des vom Betätigungsorgan (D) der Schnellkorrektureinrichtung rückstellbaren Frequenzteilerabschnittes (8) 32 Hz beträgt.

11. Uhr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktmittel (21) des Betätigungsorgans (D) der Schnellkorrektureinrichtung an den Stellanschluß eines den Referenzzähler (10) und mehrere Frequenzteilerstufen (8) rückstellenden Flip-Flops (122) angeschlossen sind, und daß der Rückstellanschluß dieses Flip-Flops zwecks Freigabe des rückgestellten Referenzzählers und der rückgestellten Frequenzteilerstufe mit dem Ausgang der diesen Stufen unmittelbar vorgeordneten Frequenzteilerstufe (7) verbunden ist.

12. Uhr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Schnellkorrekturbetätigungsorgan aus einem versenkt im Uhrgehäuse angeordneten Druckknopf (D) besteht, der sich mit Hilfe eines spitzen Gegenstandes betätigen läßt

13. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Kontaktmittel (21) des Schnellkorrekturbetätigungsorgans (D) als auch die Kontaktmittel (22) des Zeitanzeigeeinstellorgans (K) über diesen zugeordnete logische Schaltmittel (121, 123) derart an Rückstellanschlüsse des Referenzzählers (10) und des Synchronzählers (12) angeschlossen sind, daß lediglich bei gleichzeitiger Betätigung aller genannten Kontaktmittel beide Zähler zurückgestellt werden.

14. Uhr nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnellkorrekturbetätigungsorgan als Druckknopf (D) und das Zeitanzeigeeinstellorgan als Stellkrone (K) ausgebildet ist, mittels welcher beim Ausziehen in die äußerste Stellung die ihr zugeordneten Kontaktmittel (22) betätigt werden.

15. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzteiler mindestens zwei rückstellbare, mehrstufige Abschnitte (6—8) und einen diesen vorgeordneten nichtrfickstellbaren, dynamisch arbeitenden Abschnitt (5) aufweist

16. Uhr nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der dynamisch arbeitende Abschnitt (30—33, 5) des Frequenzteilers mehrstufig ist, und daß die Stufen durch geeignete Wahl der die Verbindimg zwischen den Stufen bestimmenden letzten Herstellungsmaske entsprechend der Frequenz des als Quarz (1) ausgebildeten Zeitnormals aktiviert sind.

17. Uhr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die lmpulslängendekodierschaltung (118) durch geeignete Wahl der die Verbindung zwischen den Frequenzteilerstufenausgängen und den logischen Dekodierschaltmitteln bestimmenden letzten Herstellungsmaske entsprechend der gewibischten Länge der die Zeitanzeigemittel betätigenden Impulse aktiviert ist