DE2730366A1

DE2730366A1 - Kompensationsschaltung fuer uhren

Info

Publication number: DE2730366A1
Application number: DE19772730366
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Kitai; Takeo Saito
Original assignee: Seiko Koki KK
Current assignee: Seiko Koki KK
Priority date: 1976-07-09
Filing date: 1977-07-05
Publication date: 1978-01-12
Also published as: JPS5922192B2; CH632380B; DE2730366C2; JPS537372A; CH632380GA3; US4382694A

Description

Kompensationsschaltung für Uhren

Die Erfindung betrifft eine Kompensationsschaltung fUr Uhren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei bekannten elektronischen Uhren, die eine Rückstellschaltung enthalten, wird ein Steuerimpuls für einen Schrittschaltmotor genau oder etwa eine Sekunde nach Freigabe der Ruckstellung erzeugt. Bei einer elektronischen Uhr mit Schrittschaltmotor, d.h. mit einer schrittweisen Fortstellung des Sekundenzeigers wird der Sekundenzeiger nicht unmittelbar wieder in Bewegung gesetzt, sondern wird einige 10 Millisekunden nach Erzeugung eines Steuerimpulses wieder in Bewegung gesetzt, nachdem die Ruckstellung freigegeben ist. Wenn eine derartige Uhr außerdem auf die Normalzeit entsprechend de« Fernsehen, Radio, Telefon o. dgl. einge-

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stellt wird, wird die Ruckstellung im allgemeinen Über einen Rückstellschalter von Hand wieder freigegeben, der an der Uhr vorgesehen ist, nachdem die Übereinstimmung mit der Normalzeit mit den Ohren oder Augen festgestellt ist. Aufgrund der manuellen Betätigung tritt somit eine Verzögerung auf, die normalerweise im Bereich von etwa 100 bis 200 Millisekunden liegt. Wenn somit die Ruckstellung nach Feststellung der Übereinstimmung mit der Normalzeit freigegeben wird, wird die Uhr unvermeidlich auf einen späteren Zeitpunkt gegenüber der Normalzeit eingestellt, weil der Steuerimpuls von der Schaltung erst nach einer Sekunde abgegeben wird. Auf diese Weise ist es schwierig, eine exakte Zeiteinstellung der Uhr zu erreichen*

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kompensationsschaltung zu schaffen, mit der die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten und Nachteile bei elektronischen Uhren beseitigt sind und insbesondere eine exakte Zeiteinstellung ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs gelöst.

Die Erfindung schafft somit eine Kompensationsschaltung fUr ein Zeitverzögerung bzw. zeitlich« Nacheilung, die bei Uhren ■it Zeiger und Schrittschaltmotor nach Freigabe des Rückstellungsknopfes auftritt. Der Schrittschaltmotor wird Über eine Schaltung, bestehend aus eine» Quarzkristallschwinger und einem Frequenzteiler, angesteuert, wobei diese Schaltung eine Rückstellschaltung aufweist. Die erfindungsgemäße Kompensationsschaltung kompensiert somit eine Zeitverzögerung, d.h. das verzögerte Ansprechen des Sekundenzeigers im Hinblick auf eine Weiterbewegung nach Ausfuhrung einer RUckstel-

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lung bzw. Einstellung. Mit der erfindungsgemäßen Kompensationsschaltung läßt sich daher eine äußerst exakte Einstellung bei Uhren erreichen, die einen Schrittschaltmotor als Antrieb enthalten. Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Uhren mit einem Schrittschaltmotor fUr den Sekundenantrieb, die einen Quarzkristallschwinger und einen Frequenzteiler mit einer Rückstellschaltung enthalten; dabei wird der Zeitraum zwischen der Freigabe der Rückstelleinrichtung bzw. des RUckstellknopfes bis zur Erzeugung des ersten Impulses als Ausgang des Frequenzteilers, der kleiner ist als das Impulsintervall zwischen den aufeinanderfolgenden, von dem Frequenzteiler ausgegebenen Impulsen derart korrigiert bzw. kompensiert, daß der Sekundenzeiger entsprechend der Einstellung auf eine Normalzeit exakt bewegt wird.

Im folgenden wird eine bevorzugte AusfUhrungsform der Erfindung zur Erläuterung weiterer Merkmale anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Kompensationsschaltung,

Fig. 2 eine Darstellung des in Fig. 1 verwendeten Frequenzteilers, und

Fig. 3 den Signalverlauf an wesentlichen Teilen der erfindungsgemässen Schaltung.

Die in Fig. 1 gezeigte Schaltung enthält eine Schwingschaltung 4, einen Quarzkristall 1 und Kondensatoren 2, 3 _t die mit der Oszillator-

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schaltung 4 verbunden sind. Die von dem Oszillator bzw. der Schwingschaltung 4 erzeugten Impulse haben eine Frequenz von 4,194304 MHz. Impulse Cp werden gemäß Fig. 1 einem Frequenzteiler zugeführt, der aus Flipflopschaltungen besteht. Diese Impulse Cp werden in dem Frequenzteiler aufeinanderfolgend geteilt, so daß ein Ausgangssignal Q«₃ von einer 23. Flipflopschaltung erhalten wird, welches eine Frequenz von 0,5 Hz hat. Eine Steuer- oder Antriebsschaltung besteht aus Inverterη 6, 7, 8 und ist an den Ausgang Q«~ des Frequenzteilers 5 angeschlossen, wie aus Fig. 1 hervorgeht. Die Ausgänge 6a, 8a der Inverter 6, 8 hängen vom Zustand des Signals Q««> ab und sind zueinander phasenverkehrt. Wenn zum Beispiels das Ausgangssignal Q«~ einen hohen Pegel hat, ergibt sich am Anschluß 6a ein hoher Pegel und an Anschluß 8a ein niedriger Pegel. Dieser hohe Pegel ist nachfolgend mit "1" angegeben, während der niedrige Signalpegel mit "0" bezeichnet ist.

Ein Kondensator 9 und eine Antriebswicklung 10 sind mit den Ausgängen 6a_r 8a der Antriebsschaltung verbunden; die Signale an den Ausgängen 6a, 8a ergeben sich zu "I" oder "0"entsprechend Zeitintervallen von einer Sekunde andauernden Stromflüssen durch den Kondensator 9. Ein nicht gezeigter Schrittschaltmotor wird durch diesen Strom in Betrieb gesetzt und somit der Sekundenzeiger weiterbewegt.

Der Frequenzteiler 5 weist einen Rückstellanschluß R auf, der Über einen Rückstellschalter 12 an den positiven Anschluß der Spannungsquelle geschaltet ist; der Rückstellschalter 12 selbst läßt sich durch einen Rückstellknopf betätigen, der an der betreffenden Uhr vorgesehen ist. Der Ruckstellschalter 12 ist im Betriebszustand der Uhr geöffnet. Wenn der Rückstellschalter 12 zur Einstellung des Sekunden-

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zeigers geschlossen wird, wird der Frequenzteiler zurückgestellt.

Fig. 2 gibt Einzelheiten des in Fig. 1 verwendeten Frequenzteilers an. Die Fig. 1 entsprechenden Teile sind in Fig. 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Frequenzteiler 5 besteht aus einer Reihe von insgesamt 23 Flipflopschaltungen FfI, FF2, ..., FF23, die in einer Kaskadenschaltung vorgesehen sind, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist. Die jeweiligen Ausgangssignale Q der Flipflopschaltungen FFI bis FF2O werden in die folgenden Flipflopschaltungen eingegeben und die Ausgänge der Flipflopschaltungen FF21 und FF22 als Ausgangssignale Q dem jeweils nachfolgenden Flipflop, Die Ausgangssignale Q und Q sind somit zueinander phasenverkehrt. Wenn ein Impuls an den Eingang irgendeiner der Flipflopschaltungen angelegt wird, schaltet dessen Ausgang Q oder Q in die jeweils andere Phase, d.h. von "1" auf "0" oder von ¹¹O" auf "1".

Die Flipflopschaltung FFI empfängt den Ausgangsimpuls Cp mit einer Frequenz von 4,194304 MHz, der von dem Oszillator 4 nach Fig. 1 erzeugt wird. An den Ausgang Q«« der letzten Flipflopschaltung FF23 sind die Inverter 6, 7, 8 der Antriebsschaltung angeschlossen. Der Kondensator 9 und die Antriebswicklung 10 sind jeweils mit den Ausgängen der Inverter 6 und 8 verbunden, wie dies aus Fig. 1 und 2 hervorgeht. Die Rückstellanschlüsse R der Flipflopschaltungen des Frequenzteilers sind jeweils miteinander verbunden und an den positiven Pol der Spannungsquelle 11 über den Rückstellschalter 12 Umgeschaltet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird im folgenden die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Kompensationsschaltung erläutert* In Betriebszu-

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stand der Uhr, d.h. während des normalen Betriebs, ist der Rückstellschalter 12 geöffnet, so daß ein Taktimpuls Cp mit der Frequenz 4,194304 MHz, der vom Oszillator abgegeben wird, an den Frequenzteiler 5 angelegt wird. Die Frequenz wird aufeinanderfolgend durch die entsprechenden Flipflopschaltungen geteilt. Die Flipflopschaltungen FF20, FF21, FF22 und FF23 erzeugen Ausgangssignale mit einer Frequenz von 4 bzw. 2 bzw. 1 bzw. 0,5 Hz. Das letzte Ausgangssignal Qp₃ wird Über den Inverter 6 oder Inverter 7, 8 der Antriebsschaltung an den Kondensator 9 und die Antriebswicklung 10 angelegt; demzufolge erfolgt nacheinander die Invertierung differenzierter Ströme mit Intervallen von einer Sekunde, wobei diese Ströme durch die Antriebswicklung 10 fließen, wodurch der nicht gezeigte Schrittschaltmotor in Betrieb gesetzt wird.

Wenn der Ruckstellschalter 12 geschlossen ist, um eine Einstellung der Uhr zu ermöglichen, sind die entsprechenden RUckstellanschlUsse R der Flipflopschaltungen des Frequenzteilers mit dem positiven Pol der Spannungsquelle verbunden, so daß die Flipflopschaltungen zurückgestellt werden. Jedes Ausgangssignal Q liefert somit ein Signal "0" und jeder Ausgang Q ein Signal "1". Da dann das Ausgangssignal Q23 "0" ist, wird der Ausgang 6a der Antriebsschaltung auf dem Signalwert "1" gehalten, während der Ausgang 8a auf dem Signal "0" gehalten wird. Demzufolge fließt kein Strom durch die Antriebswicklung 10.

Wenn der RUckstellschalter 12 geöffnet wird, um eine Zeiteinstellung entsprechend der Normalzeit nach Fernsehen, Radio o. dgl. auszuführen, wird der erste Impuls mit einer Frequenz von 4,194304 MHz, der von Oszillator erzeugt wird, an die erste Flipflopschaltung FFI

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angelegt, dessen Ausgangssignal Ql von "1" auf "O" umschaltet," entsprechendes ergibt sich bezüglich der Ausgänge Q₂ bis Q₂₀ der Flipflops FF2 bis FF20 in ähnlicher Weise. Die Ausgänge Q₂- des Flipflops FF21, CL« des Flipflops FF22 und der Ausgang Q₂₃ des Flipflops FF23 schalten dann jeweils von "0" auf "1", wobei letzteres Flipflop allerdings erst nach 0,75 Sekunden nach öffnung des Rückstellschalters 12 das betreffende Ausgangssignal umschaltet, wie aus Fig. 3 hervorgeht. Der Ausgang 6a liefert somit das Signal "0" und es fließt ein Strom vom Anschluß 8a zum Anschluß 6a Über die Antriebswicklung 10 und den Kondensator 9, so daß der Schrittschaltmotor angetrieben wird und somit der Sekundenzeiger um eine Sekunde weiterbewegt wird.

Ersichtlicherweise besteht eine Zeitdifferenz bzw. Zeitnacheilung zwischen dem Zeitpunkt, an dem festgestellt wird, daß die gewünschte Zeiteinstellung erreicht ist, bis zu demjenigen Zeitpunkt, an welchem der RUckstellschalter geöffnet wird; eine weitere Zeitverzögerung bzw. Zeitnacheilung tritt zwischen dem Zeitpunkt auf, an welchem der Strom durch die Antriebswicklung fließt, und demjenigen Zeitpunkt, an welchem der Sekundenzeiger weiterbewegt wird; die Summe dieser Zeitverzögerungen beläuft sich auf etwa 0,25 Sekunden. Zu diesem Zeitraum ist der Zeitraum hinzuzuaddieren, der sich zwischen der öffnung des Ruckstellschalters und dem Umschalten des Ausgangssignals Q₀₀ ergibt, d.h. 0,75 Sekunden, weshalb die gesamte Zeitverzögerung eine Sekunde ist. Auf diese Weise läßt sich exakt die Einstellung auf eine Normalzeit vornehmen.

Eine Sekunde später ändert sich das Ausgangssignal Q₂₃ wieder in "0" und es fließt ein Strom von Anschluß 6a Über den Kondensator 9 und die Antriebswicklung 10 zum Anschluß 8a. Demzufolge wird der Sekundenzei-

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ger um eine Sekunde weiterbewegt.

Bei der dargestellten AusfUhrungsforro ist es nicht immer notwendig, daß alle Flipflopschaltungen des Frequenzteilers zurückgestellt werden, wenn der Rückstellschalter 12 geschlossen wird; es kann jedoch sein, daß somit die Rückstellung einer ausreichenden Zahl von Flipflopschaltungen ausreicht bzw. sich geringe, unbeachtliche Fehler ergeben. Beispielsweise liegt der Fehler bei etwa 7 oder 8 Millisekunden, wenn das 16. Flipflop und die folgenden Flipflops zurückgestellt werden.

Fig. 3 zeigt die Signale an den Ruckstellanschlüssen entsprechend den Anschlüssen Q₉₀, Q₉₁, CL« ^una< Q03 der Schaltung nach Fig. 2.

Die Korrektur bzw. Kompensation von Zeitnacheilungen aufgrund der Freigabe der Rückstellung ist nicht auf den vorstehend angegebenen Wert begrenzt, der mit 250 Millisekunden angegeben ist, sondern kann entsprechend dem Aufbau der Schaltung der Uhr variieren. Durch die erfindungsgemäße Kompensationsschaltung ergibt sich somit der wesentliche Vorteil, daß sich eine äußerst exakte Zeiteinstellung in Bezug auf eine Normalzeit ausführen läßt, wobei die Zeitverzögerung aufgrund der Freigabe der Rückstellung kompensiert wird.

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Claims

Patentanspruch

Kompensationsschaltung für Uhren, insbesondere für Uhren mit Schrittschaltmotoren für den Antrieb des Sekundenzeigers, mit einem Quarzkristall-Oszillator, einem eine Rückstellschaltung aufweisenden Frequenzteiler, wobei die Rückstellschaltung mit dem Quarzkristall-Oszillator verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, daß zwei Inverter {6,7) an den Frequenzteiler (5) angeschlossen sind, daß an die Inverter eine Antriebswicklung (1O) angeschaltet ist, so daß durch Steuerung der Antriebswicklung durch die Inverter eine Zeitspanne zwischen der Freigabe der Rückstellung und der Erzeugung des ersten Ausgangsimpulses durch den Frequenzteiler gegenüber dem Impulsintervall zwischen aufeinanderfolgend erzeugten Impulsen des Frequenzteilers verkürzt wird.

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