DE2828198A1

DE2828198A1 - Ruecksetzsystem fuer eine elektronische uhr

Info

Publication number: DE2828198A1
Application number: DE19782828198
Authority: DE
Inventors: Masaharu Shida; Makoto Ueda
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1977-06-27
Filing date: 1978-06-27
Publication date: 1979-01-04
Also published as: FR2396342A1; FR2396342B1; DE2828198C2; GB1587010A; CH631314B; CH631314GA3; JPS5410774A; JPS6059551B2

Description

Anmelder: Kabushiki Kaisha Daini Seikosha, Tokyo / Japan

Rücksetzsystem für eine elektronische Uhr

Die Erfindung betrifft ein Rücksetzsystem für eine elektronische Uhr nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In dem Anzeigemechanismus einer herkömmlichen analogen, elektronischen Uhr wird, um die Zeiger, wie beispielsweise einen Sekunden-, einen Minuten- und einen Stundenzeiger, zu bewegen, ein Schrittschaltmotor verwendet, wie in Fig.1 dargestellt ist. Der Schrittschaltmotor 1 weist einen Stator 2, eine Wicklung 3 und einen Rotor 4 auf. Eine Grundschaltung einer elektronischen Uhr mit einem derartigen Schrittschaltmotor 1 ist in Fig.2 dargestellt.

Ein Schwingkreis 5 erzeugt ein Ausgangssignal von beispielsweise 32 768Hz, und das Ausgangssignal wird'taiittels einer Frequenzteilerschaltung 6 mit einer Anzahl Frequenzteilerstufen in der Frequenz geteilt. Der Ausgang einer vorbestimmten Frequenzteilerstufe in der Frequenzteile.rschaltung 6 wird an eine Wellenformerschaltung 7 angelegt, an deren Ausgang ein Normalimpuls, d.h. ein Sekundensignal mit einer Impulsbreite von 7,8msek und einer Periode von 1sek anliegt. Der Normalimpuls wird an eine Ansteuerschaltung mit Inver-

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tern 9 und 10 angelegt. Die Ansteuerschaltung 8 weist eine Schaltung auf, welche Signale mit einer Periode von 2sek und einer Impulsbreite von 7,8msek erzeugt, die jedoch um eine Sekunde bezüglich des Normalimpulses phasenverschoben sind; diese Signale werden an die Eingangsanschlüsse 9a und 10a der Inverter 9 bzw. 10 angelegt. Infolgedessen wird an die Wicklung des Schrittschaltmotors 1, welche zwischen die Ausgänge der Inverter 9 und 10 geschaltet ist, ein Ansteuerimpuls angelegt, dessen Polarität jede Sekunde geändert wird. Die Richtung des durch die Wicklung 3 fließenden Stroms ändert sich aufgrund des Ansteuerimpulses ebenfalls jede Sekunde, und der an zwei Polen magnetisierte Rotor 4 in dem Schrittschaltmotor 1 dreht sich in einer Richtung.

Wenn die Frequenzteilerschaltung 6 durch eine Rücksetzschaltung 11 rückgesetzt wird und als nächstes dann die Rücksetzbedingung gelöscht wird, um die Zeit zu korrigieren, ist dies keine Schwierigkeit, wenn die Richtung des Stroms, der aufgrund des Treiberimpulses durch die Wicklung 3 fließt, bei der ersten Flanke bzw. bei dem ersten Anstieg des Normalimpulses ,nachdem die Rücksetzbedingung gelöscht ist, damit übereinstimmt. Wenn jedoch die Richtung des Stroms mit der Richtung übereinstimmt, in welcher der Rotor 4 nicht gedreht werden kann, wird der Schrittschaltmotor für die Dauer eines Normalimpulses stillgesetzt, so daß die Anzeigezeit eine Sekunde verliert. Wie oben ausgeführt, weist somit eine herkömmliche, analoge elektronische Uhr den Nachteil auf, daß, nachdem die Rücksetzbedingung gelöscht ist, in der Uhr in Abhängigkeit von der. Stellung des Rotors 4 des Schrittschaltmorots 1 Zeit verlorengeht.

Gemäß der Erfindung soll daher ein Rücksetzsystem für eine elektronische Uhr unter möglichst weitgehender Vermeidung der genannten Schwierigkeiten geschaffen werden. Dies ist gemäß der Erfindung durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Bei dem erfindungsgemäßen Rücksetz-

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system wird die Stellung des Rotors zum RücksetzZeitpunkt automatisch und elektrisch gefühlt und es wird dann die Polarität des Ansteuer- oder Treiberimpulses gesteuert, damit der Rotor auf jeden Fall entsprechend dem ersten Normalimpuls gedreht wird, nachdem die Rücksetzbedingung gelöscht ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig.1 eine schematische Darstellung des Schrittschaltmotors, der in einer elektronischen Uhr gemäß der Erfindung verwendet ist;

Fig.2 eine Schaltung einer herkömmlichen elektronischen Uhr;

Fig.3 ein schematisches Blockschaltbild einer Aus-

führugnsform des Rücksetzsystems für die elektronische Uhr nach der Erfindung;

Fig.4 ein Zeitsteuerdiagramm, in welchem die Ausgangswellenform jedes Schaltungsteils in Fig.3 gezeigt ist;

Fig.5 und 6 Betriebsdiagramme des Schrittschaltmotors;

Fig.7 Wellenformen des durch die Wicklung des Schrittschaltmotors fließenden Stroms;

Fig.8 eine Wellenform der Anschlußspannung an einem Widerstand; und

Fig.9 und 10 Zeitsteuerdiagramme, welche die Ausgangswellenformen jedes Schaltungsteils in Fig.3 zeigen,

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wenn die Rotorstellung gefühlt wird.

In Fig.3 sind ein Schwingkreis 12 ,der auf einer Frequenz von 32768Hz schwingt und ein entsprechendes Ausgangssignal abgibt, sowie eine Frequenzteilerschaltung 13 zum Teilen des Ausgangssignals dargestellt, die fünfzehn in Kaskade geschaltete 1/2-Frequenzteilerstufen aufweist. An eine impulserzeugende Schaltung werden die Ausgänge Q₅ bis Q₁₅ der Frequenzteilerstufen 6 bis 15 angelegt. Die impulserzeugende Schaltung 14 weist drei Ausgangsanschlüsse 14a bis 14c.Am Ausgangsanschluß 14a wird ein Normalimpuls 0a erzeugt, der durch die folgende logische Gleichung wiedergegeben ist:

0a = Q₉-Q₁₀-Q₁₁-Q₁₂-Q₁₃-Q₁₄-Q₁₅

An. dem Ausgangsanschluß 14b wird der Fühlimpuls 0b erzeugt, welcher durch die folgende logische Gleichung wiedergegeben ist:

0b =

Am Ausgangsanschluß 14c wird der invertierende Impuls 0c er zeugt, welcher durch die folgende logische Gleichung wieder gegeben ist:

0c =

Die Wellenformen des Normalimpulses 0a, des Fühlimpulses 0b und des invertierenden Impulses 0c sind in Fig.4 dargestellt.

Eine Rücksetzschaltung 15 weist einen Schalter 16 und ein N-Kanal-MOS-FET 17 auf-. Ein Anschluß des Schalters 16 ist mit dem ein hohes Potential führenden Anschluß V_D_ einer Spannungsquelle verbunden, während sein anderer Anschluß mit dem Rücksetzanschluß R der Frequenzteilerschaltung 13, der Senkenelektrode des MOS-FET 17 und demSetzanschluß S einer

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Flip-Flop-Schaltung 18 verbunden ist (die nachstehend als Flip-Flop bezeichnet wird). Die Steuerelektrode des MOS-FET ^; 17 ist mit dem Anschluß V_n- und seine Quellenelektrode ist mit Erdpotential verbunden. Der Ausgang der Rücksetzschaltung 15 liegt normalerweise auf dem logischen Pegel ¹¹O"; jedoch wird der Ausgang entsprechend dem Schalten des Schalters 16 auf einen logischen Pegel "1" geschaltet. Die Fre- ι

quenzteilerschaltung 13 wird durch diese logische Änderung ;

rückgesetzt, so daß die Ausgänge Q₁ bis Q₁^ der Frequenztei- , lerstufen auf den logischen Pegel "0" gebracht werden, wäh- ; rend der Q-Ausgang des Flip-Flops 18 auf den logischen Pegel "1" gesetzt wird. Der Q-Ausgang des Flip-Flops 18 ist normalerweise auf dem Pegel "0" gehalten, da der Ausgang Q₁^ I der Frequenzteilerstufe der Frequenzteilerschaltung 13 an : den Rücksetzanschluß R angelegt ist.

Eine Steuerschaltung 19 hat ein NAND-Glied 20, an das der Fühl- j impuls 0b und der Q-Ausgang des Flip-Flops 18 angelegt werden, j

einen Inverter 21, welcher den Ausgang des NAND-Glieds 20 um- j kehrt, ein D-Flip-Flop 22, an dessen D-Anschluß der Ausgang j des Inverters '14 und an dessen Takteingang CL der Ausgang j

einer Fühlschaltung 39 (die im einzelnen später noch beschrie- ι ben wird) angelegt werden, ein UND-Glied 23, an welches der ; Q-Ausgang des D-Flip-Flops ,der Umkehrimpuls 0c und der Q-Ausgang des Flip-Flops 18 angelegt werden, und ein NOR-Glied 24, an welches der Ausgang des UND-Glieds 23 und der Ausgang ' Q₁ [- der Frequenzteilerstufe der Frequenzteilerschaltung 13 an- [ gelegt werden. In der Steuerschaltung 19 wird der Ausgang des NOR-Gliedes 24 an r"en Takteingang CL eines Flip-Flops 25 angelegt, das als Umformschaltung verwendet wird, um clie Polarität des durch eine Ansteuer- oder Treiberschaltung 29 erzeugten Treiberimpulses entsprechend dem Normalimpuls 0a nacheinander umzuwandeln. Der Q-Ausgang und der Q-Ausgang des Flip-Flops 25 werden an NOR-Glieder 26 und 27 angelegt; über das NAND-Glied 20 in der Steuerschaltung 19 wird der Fühlimpuls 0b an die NOR-Glieder 26 und 27 angelegt.

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Die Ansteuer- oder Treiberschaltung 29 hat NOR-Glieder 30 und 31, an welche der durch einen Inverter 28 umgekehrte Normalimpuls 0a und die Q- und Q-Ausgänge des Flip-Flops 25 angelegt werden, ein ODER-Glied 32, an welches die Ausgänge der NOR-Glieder 26 und 30 angelegt werden, ein ODER-Glied 33, an das die Ausgänge der NOR-Glieder 27 und 31 e.ngelegt werden, einen P-Kanal-MOS-FET 34, an dessen Steuerelektrode der Ausgang des ODER-Glieds 32 angelegt wird, einen N-Kanal-MOS-FET 35, an dessen Steuerelektrode der Ausgang des NOR-Gliedes 30 angelegt wird, einen P-Kanal-MOS-FET 36, an dessen Steuerelektrode der Ausgang des ODER-Glieds 33 angelegt wird, und einen N-Kanal-MOS-FET 37, an dessen Steuerelektrode der Ausgang des NOR-Glieds 31 angelegt wird.

Der Ausgang der Treiberschaltung 29 wird zwischen dem Ausgangsanschluß 29a, welcher mit den Senkenelektroden des P-MOS-FET 34 und des N-MOS-FET 35 verbunden ist, und dem Ausgangsanschluß 29b erhalten, welcher mit den Senkenelektroden des P-MOS-FET 36 und des N-MOS-FET 37 verbunden ist. Der Ausgang wird an eine Wicklung 38 eines Schrittschaltmotors angelegt. Der P-MOS-FEt 34 und der N-MOS-FET 35 sowie der P-MOS-FET 36 und der N-MOS-FET 37 werden im wesentlichen als Inverter betrieben. Die Quellenelektroden der P-MOS-FET'en 34 und 36 sind mit dem Anschluß V__D der Spannungsquelle verbunden, während die Quellenelektroden der N-MOS-FEt'en 35 und 37 auf dem niedrigeren Potential geerdet sind.

Ferner ist eine' Fühlschaltung 39 zum Fühlen der Rotorstellung des Schrittschaltmotors vorgesehen. Die Fühlschaltung 39 weist N-Kanal-MOS-FET·en 40 und 41 (die in Zukunft als N-MOS-FET bezeichnet werden), die als Schaltelemente arbeiten, einen Widerstand 42, der als Fühlelement arbeitet, um den durch die Wicklung 38 fließenden Strom in Form einer Teilerspannung von der Spannung der Energiequelle abzunehmen, einen Inverter 43, der durch einen C-MOS-Halbleiter gebildet ist und als binäre logische Schaltung arbeitet, und einen Inverter 44 auf, der

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ft

dessen Ausgang invertiert. Die Senkenelektroden der N-MOS-FET'en 40 und 41 sind mit dem Anschluß der Wicklung 38 verbunden, während ihre Quellenelektroden über den Widerstand 42 geerdet sind.Der Ausgang des NOR-Glieds 26 ist an die Steuerelektrode des N-MOS-FET 40, und der Ausgang des NOR-Glieds 27 ist an die Steuerelektrode des N-MOS-FET 41 angelegt. De!Ausgang des Inverters 44 wird als Ausgang der Fühlschaltung 39 abgegeben und wird an den Takteingang CL des D-Flip-Flops 22 in der Steuerschaltung 19 angelegt.

Da bei normalem Betrieb der Q-Ausgang des Flip-Flops 18 auf dem Pegel "0" gehalten ist, bleiben die Ausgänge des NAND-Glieds 20 und des UND-Glieds 23 auf dem Pegel "0" unabhängig von den Pegelzuständen der Fühlimpulse 0b und des Umkehrimpulses 0c. Infolgedessen wird an den Takteingang CL des Flip-Flops 25 ein Sekundenimpuls, der durch den Ausgang Q₅ der Spannungsteilerstufen geschaffen ist und dieselbe Periode wie die des Normalimpulse 0a hat, über das NOR-Glied 24 angelegt, so daß der Q- und der Q-Ausgang des Flip-Flops25 alle zwei Sekunden abwechselnd den Pegel "1" haben. Da der Ausgang des NAND-Glieds 20 auf dem Pegel "1" gehalten wird, bleiben die Ausgänge der NOR-Glieder 26 und 27, an welche der Ausgang des Flip-Flops 25 angelegt wird, auf dem logischen Pegel "1", und die N-MOS-FET'en 40 und 41 der Fühlschaltung 39 werden in dem Sperrzustand gehalten. Der Normalimpuls 0a, der mittels des Inverters 28 invertiert wird, und die Ausgänge der NOR-Glieder 30 und 31 in der Treiberschaltung 29, an welche der Ausgang des Flip-Flops 25 angelegt ist, werden durch den Ausgang des Flip-Flops 25 gesteuert, so daß dann Signale mit der Periode von zwei Sekunden und derselben Impulsbreite wie die des Normalimpulses 0a, jedoch um eine Sekunde in der Phase verschoben, von den NOR-Gliedern 30 und 31 erhalten werden. Der P-MOS-FET 34, der N-MOS-FET 35, der P-MOS-FET 36 und der N-MOS-FET 37 werden durch die Ausgänge der NOR-Glieder 30 und 31 an und aus gesteuert, wodurch Impulse, welche abwechselnd den logischen Zustand ändern, an den Anschlüssen 29a

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ΛΟ

und 29b der Treiberschaltung 29 erzeugt werden, und es liegt dann der in seiner Polarität invertierende Treiberimpuls an.

Da ein Strom, welcher jede Sekunde die Flußrichtung ändert, aufgrund des Treiberimpulses der Treiberschaltung 29 durch die Wicklung 38 fließt, dreht sich der Rotor des Schrittschaltmotors in der vorbestimmten Richtung.

Als nächstes wird beschrieben, wie die Frequenzteilerschaltung 13 durch die Rücksetzschaltugn 15 zurückgesetzt wird. Wenn der Schalter 16 in der Rücksetζschaltung 15 angeschaltet ist, wird die Frequenzteilerschaltung 13 zurückgesetzt und gleichzeitig wird auch das Flip-Flop 18 zurückgesetzt. Dadurch wird der Q-Ausgang des Flip-Flops 18 von dem Pegel "0" in den Pegel "1" geändert. Wenn der Schalter 16 abgeschaltet ist, und die Rücksetzbedingung aufgehoben ist, wird zuerst der Fühlimpuls 0b über das NAND-Glied 20 an die NOR-Glieder 26 und 27 angelegt. Entsprechend dem Ausgang des Flip-Flops 25 lassen die NOR-Glieder 26 und 27 den Fühlimpuls 0b wahlweise durch. Wenn beispielsweise der Q-Ausgang des Flip-Flops 25 den Pegel "0" hat und dessen Q-Ausgang den Pegel "1" hat, wird der Fühlimpuls 0b über das NOR-Glied 26 durchgelassen, und der Ausgang des NOR-Glieds 27 wird auf dem Pegel "O¹* gehalten. Da der Ausgang des ^Inverters 28 auf dem Pegel "1" liegt, bleiben die Ausgänge der NOR-Glieder 30 und 31 in der Treiberschaltung auf dem Pegel "0". Infolgedessen bleiben in der Treiberschaltung 29 der P-MOS-FET 34 und die N-MOS-FET"en 35 und 37 in Sperrzustand, der P-MOS-FET 36 bleibt in dem Einschaltzustand, der N-MOS-FET 41 in der Fühlschaltung 39 bleibt in dem Sperrzusfänd und der N-MOS-FET 40 in der Fühlschaltung 39 wird entsprechend dem Fühlimpuls 0b angeschaltet. Infolgedessen wird eine Schleife aus dem P-MOS-FET 36, der Wicklung 38, dem N-MOS-FET 40 und dem Widerstand 42 zu der Energiequelle gebildet, so daß der Strom durch die Wicklung 38 fließt.. Da die Impulsbreite des Fühlimpulses 0b jedoch schmal ist, könnte der Rotor des Schrittschaltmotors nicht gedreht werden. Die Richtung

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des durch die Wicklung 38 fließenden Stroms, damit sich der Rotor in Vorwärtsrichtung dreht, unterscheidet sich von der Stromrichtung, bei welcher sich der Rotor in umgekehrter Richtung dreht, wie nachstehend noch beschrieben wird. Die Rotorstellung wird anhand des Unterschieds zwischen den Strömen durch die Fühlschaltung 39 gefühlt.

Fig.5 und 6 sind schematische Darstellungen zur Erläuterung des Arbeitsprinzips des Schrittschaltmotors, der in der elektronischen Uhr gemäß der Erfindung verwendet ist.

Ein Stator 45, der magnetisch mit einem nicht dargestellten Magnetkern gekoppelt ist, der mit der Wicklung 38 bewickelt ist, weist Nuten 47a und 47b auf, um so die Drehrichtung des Rotors 46 festzulegen bzw. über sie zu entscheiden, welcher mit Hilfe von zwei Polen in radialer Richtung magnetisiert wird; in dem Magnetkern sind sättigbare magnetische Teile 48a und 48b ausgebildet. Wenn kein Strom an die Wicklung 38 angelegt ist, steht der Rotor 46 in einer Stellung still, in welcher der Winkel zwischen den Nuten 47a und 47b und dem Magnetpol des Rotors etwa 90° beträgt. Wenn derStrom durch die Wicklung 38 fließt, ist der magnetische Widerstand der Magnetschaltung im Hinblick auf die Wicklung 38 sehr niedrig, bevor die sättigbaren Teile 48a und 48b des Stators 45 sich sättigen und folglich wird die Zeitkonstante TT der Reihenschaltung aus dem Widerstand und der Wicklung groß. Infolgedessen weist die Stromwelle Kennwerte mit allmählichem Anstieg auf. Dies kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

T= L/R; L Φ N² /R_m
infolgedessen wird: T= N²/(R χ R ),

wobei L die Induktivität der Wicklung 38, N die Windungszahl der Wicklung 38 und R der magnetische Widerstand sind.

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Wenn sich die sättigbaren Teile 48a und 48b des Stators 45 sättigen, ist die Permeabilität der gesättigten Teile dieselbe wie die der Luft, so daß der magnetische Widerstand R zunimmt und die Zeitkonstante T der Schaltung klein wird; als Folge hiervon steigt dann die Strom-Kurvenform plötzlich an. Die Rotorstellung der elektronischen Uhr gemäß der Erfindung wird mit Hilfe des Unterschieds in der Zeitkonstante der Reihenschaltung aus dem Widerstand und der Wicklung in Abhängigkeit von der Rotorstellung gefühlt. Der Grund, weshalb sich ein Unterschied in der Zeitkonstanten ergibt, wird nunmehr erläutert.

In Fig.5 ist ein Zustand des Magnetfelds dargestellt, sobald der Strom durch die Wicklung 38 zu fließen beginnt, wobei die Magnetpole desRotors 46 in Drehstellung gebracht werden. Mit den Bezugszeichen 49a und 49b ist gezeigt, wie die magnetischen Flüsse von dem Rotor 46 aus erzeugt werden. Obowhl in der Praxis ein Magnetfluß besteht, der die Wicklung 38 kreuzt, ist dies in der Zeichnung weggelassen. Wenn der Strom durch die Wicklung 38 in Pfeilrichtung fließt, so daß sich der Rotor im Uhrzeigersinn dreht, werden die durch die Wicklung 38 erzeugten, magnetischen Flüsse 50a und 50b durch die magnetischen Flüsse 49a und 49b verstärkt, die durch den Rotor 46 an den sättigbaren Teilen 48a und 48b des Stators 45 erzeugt werden, so daß die sättigbaren Teile des Stators sich sofort sättigen. Danach wird der magnetische Fluß, der eine ausreichende Stärke hat, um den Rotor 46 zu drehen, in dem Rotor 46 erzeugt, wobei dies jedoch in der Zeichnung in Fig.5 weggelassen ist. Die Wellenform des durch die Wicklung 38 zu diesem Zeitpunkt fließenden Stroms ist in Fig.7 durch die Kurve 51 wiedergegeben.

Als nächstes wird der in Fig.6 dargestellte Schrittschaltmotor erläutert, wobei die Stromrichtung der in Fig.5 wiedergegebenen Stromrichtung entgegengesetzt ist, so daß der Rotor 46 nicht gedreht werden kann. Da die von dem Rotor 46 und der Wicklung 48 erzeugten, magnetischen Flüsse in den sättigbaren Teilen 48a und 48b des Stators einander aufheben, ist, um die sättigbaren

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Teile 48a und 48b zu sättigen, viel mehr Zeit erforderlich. Die in Fig.7 wiedergegebene Wellenform 52 gibt die Wellenform des in diesem Fall durch.die Wicklung 38 fließenden Stroms wieder. In Fig.7 ist mit dem Buchstaben A der Zeitunterschied bezüglich der Zeit angegeben, wenn sich die sättigbaren Teile 48a und 48b des Stators 45 sättigen. Aus den zwei Stromwellen-' formen 51 und 52 in Fig.7 ist zu entnehmen, daß die Induktivität der Wicklung 38 groß ist, wenn sich der Rotor 46 dreht, und die Induktivität klein ist, wenn sich der Rotor 46 in dem Bereich B nicht dreht. Die Stelle C in Fig.7 ist die Zeit von 0,5msek, die der Impulsbreite des Fühlimpulses 0b entspricht, und die Änderung des Stroms, der aufgrund des Fühlimpulses 0b durch die Wicklung 38 fließt, hört an der Stelle C auf.

In Fig.8 ist die Spannungsänderung an dem Widerstand 42 dargestellt, welche durch Ändern des Stroms hervorgerufen wird, der durch die Wicklung 38 fließt, wie durch die Wellenformen 51 und 52 in.Fig.7 gezeigt ist. Die Spannungswellenform 53 zeigt an, wann der Rotor 46 in einer drehbaren Stellung angeordnet ist, während die Spannungswellenform 54 anzeigt, wann der Rotor 46 in der nichtdrehbaren Stellung angeordnet ist. In Fig.8 ist der Schwellenwert V., des Inverters 43 angegeben, welcher als binäre logische Schaltung in der Fühlschaltung 39 wirkt.

Wenn der Strom durch die Wicklung 38 in einer solchen Richtung fließt, daß der Rotor 46 gedreht werden kann, ist die Teilerspannung der Spannungsquelle, d.h. die Spannung an dem Widerstand 42 höher als die Schwellenwertspannung V,, des Inverters 43, wie aus Fig.8 zu ersehen ist, und der Ausgang des Inverters 43 wird "0". Wenn andererseits der Strom durch die Wicklung in einer solchen Richtung fließt, daß der Rotor 46 nicht gedreht warden kann, ist aus der' Wellenform 54 zu ersehen, daß die Spannung am Widerstand 46 nicht größer wird als die Schwellenwertspannung V.J. des Inverters 43, und damit der Ausgang des Inverters 43 auf dem Pegel "!"gehalten wird.

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Aus dem Vorstehenden ist zu ersehen, daß der Ausgang der Fühlschaltung 39 an dem Inverter 44 einen Pegel "1" hat, wenn der Rotor 46 entgegen der Richtung des durch die Wicklung 38 fließenden Stroms in der drehbaren Stellung angeordnet ist, und das Fühlsignal kommt auf den Pegel "0", wenn der Rotor 46 sich in der nichtdrehbaren Stellung befindet. Wenn das Fühlsignal mit dem Pegel "1" an den Takteingang CL des D-Flip-Flops 22 in der Steuerschaltung 19 angelegt wird, wird, da der Eingang des Datenanschlusses D zum Anstiegszeitpunkt auf dem Pegel "1" ist, der Q-Ausgang des D-Flip-Flops 22 zum Zeitpunkt des Abfalls "0". Wenn in der Zwischenzeit das Fühlsignal auf dem Pegel "0" ist, ist der Q-Ausgang des D-Flip-Flops 22 weiter auf dem Pegel "1". Nach dem Fühlimpuls 0b wird der Umkehrimpuls 0c erzeugt, und wenn zu diesem Zeitpunkt der Q-Ausgang des D-Flip-Flops 22 auf dem Pegel "0" ist, wird der Umkehrimpuls 0c durch das UND-Glied 23 gesperrt, und das Taktsignal wird nicht an das Flip-Flop 25 angelegt, welches als Umformschaltung wirkt, um die Richtung des durch die Wicklung 38 fließenden Stroms umzuformen. Folglich ändert sich der logische Zustand am Ausgang des Flip-Flops 25 nicht. Wenn andererseits der Q-Ausgang des D-Flip-Flops 25 auf "1" ist, geht der Umkehrimpuls 0c durch das UND-Glied 23 hindruch und wird über das NAND-Glied 24 an den Taktanschluß CL des Flip-Flops 25 angelegt; hierdurch wird dann der Ausgangszustand des Flip-Flops 25 geändert.

Wenn nach dem Umkehrimpuls 0c der Frequenzteilerausgang Q₁₅ der Frequenzteilerschaltung 13 auf "1" geändert wird, werden die Flip-Flops 18 und 22 zurückgesetzt, die Funktion der Steuerschaltung 19 ist abgestellt, bis ;die nächste Rücksetzung in der Frequenzteilerschaltung 13 durchgeführt wird, und gleichzeitig ist auch die Funktion der Fühlschaltung 39 abgestellt. Wenn dann die Fühlschaltung 39 fühlt, daß der Rotor 46 in die nichtdrehbare Stellung gebracht ist, und der Ausgang des Flip-Flops 25 nicht auf den Umkehrimpuls 0c anspricht, so daß der Ausgang durch den ersten Anstieg des Normalimpulses 0a nicht invertiert wird, welcher nach einer Freigabe des Rück-

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setzzustandes in der Frequenzteilerschaltung 13 erzeugt wird, werden in der Teilerschaltung 29 der N-MOS-FET 35 angeschaltet, der P-MOS-FET 34 abgeschaltet, der P-MOS-FET 37 angeschaltet und der N-MOS-FET 37 abgeschaltet. Infolgedessen wird der durch die Wicklung 38 fließende Strom von dem Ausgangsanschluß 29b der Treiberschaltung 29 zu deren Ausgangsanschluß 29a geleitet. Die Stromrichtung stimmt dann entsprechend dem Fühlimpuls 0a mit der Richtung des durch die Wicklung 38 fließenden Stroms überein, und der Rotor 46 dreht sich. Wenn andererseits der Ausgang des Flip-Flops 25 durch den Umkehrimpuls 0c invertiert wird, werden in der Treiberschaltung 29 entsprechend dem Normalimpuls 0a der N-MOS-FET 37 angeschaltet, der P-MOS-FET 36 abgeschaltet ,der P-MOS-FET 34 angeschaltet und der N-MOS-FET 35 abgeschaltet, und der Strom, welcher von dem Ausgangsanschluß 29a zum Ausgangsanschluß 29b geleitet wird, fließt durch die Spule 38. Die Richtung dieses Stroms ist der Richtung des Stroms entgegengesetzt, welcher entsprechend dem Fühlimpuls 0a durch die Wicklung 38 fließt, d.h. der Richtung, in welcher der Rotor 46 gedreht werden kann, so daß sich der Rotor 46 dreht. Folglich wird die Polarität des Treiberimpulses ,der entsprechend dem ersten Anstieg des Normalimpulses 0a nach einer Freigabe des Rücksetzzustandes erzeugt wird, zuverlässig auf die Polarität gesteuert, bei welcher sich der Rotor 46 drehen kann und infolgedessen kann die Schwierigkeit gelöst werden, daß bei der Anzeigezeit nach einer Freigabe des Rücksetzzustandes die Zeit verlorengeht, die einem Anstieg des Normalimpulses bzw. dem Normalimpuls entspricht, was zu einem Fehler im Betrieb des Schrittschaltmotors führt, selbst wenn der Rotor des Schrittschaltmotors gezwungen wird, sich während der Rücksetzzeit mechanisch zu drehen.

In Fig.9 sind die Ausgänge der jeweiligen Schaltungsteile der Fig.3 wiedergegeben, wenn der Rotor 46 entsprechend dem ersten Anstieg (shot) des Normalimpulses 0a nach einer Freigabe des Rücksetzzustandes in eine drehbare Stellung gebracht ist, und

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in Fig.10 sind die Ausgänge der Schaltungsteile der Fig.3 gezeigt, wenn der Rotor 46 entsprechend dem ersten Anstieg des Normalimpulses 0a nach einer Freigabe des Rücksetzzustandes in der nichtdrehbaren Stellung festgelegt ist. In Fig.9 und 10 ist mit 18Q der Q-Ausgang des Flip-Flops 18, mit 21 OUT der Ausgang des Inverters 21, welcher an den Datenanschluß D des D-Flip-Flops 22 angelegt wird, mit 39 OUT das Fühlsignal am Ausgang der Fühlschaltung 39 ,welches von dem Inverter 44 erhalten wird, mit 22 Q der Q-Ausgang des D-Flip-Flops 22 und mit 24 OUT der Ausgang des NAND-Glieds 24 bezeichnet, welcher an den Takteingang CL des Flip-Flops 25 angelegt wird, das die Richtung des durch die Spule 38 fließenden Stroms wählt.

Wie oben ausgeführt, wird in dem Rücksetzsystem für die elektronische Uhr gemäß der Erfindung der Fühlimpuls an die Wicklung des Schrittschaltmotors angelegt und die Stellung des Rotors wird anhand der Stromkennlinie oder anhand dessen Spannungssignals gefühlt. Infolgedessen kann dies ohne Ändern des vorbereiteten Schrittschaltmotors durchgeführt werden, um damit die Stellung des Rotors zu fühlen. Wenn außerdem der Zeitunterschied infolge der Rotorstellung und der sättigbaren magnetischen Flüsse in dem Stator des Schrittmotors gefühlt wird, kann die Schaltung aus Schaltelementen, wie beispielsweise Transistoren und Widerständen aufgebaut werden, welche in Form von IC-Schaltungen ausgeführt sind, ohne daß dadurch die Kosten erhöht werden. Wenn darüber hinaus ein Zwischenanschluß bzw. ein Abgriff an einem Widerstand als Fühlelement in der Fühlschaltung vorgesehen wird, und wenn der Widerstand durch Vorsehen einer Verlängerung in der IC-Schaltung entsprechend gewählt wird, können Abweichungen in den Widerstandswerten, die .sich bei der Herstellung von IC-Schaltungen ergeben, korrigiert werden,und die IC-Schaltungen können in Verbindung mit dem Schrittschaltmotor verwendet werden.

Bei der Ausfuhrungsform der Erfindung ist ein Widerstand als Fühlelement verwendet. Als passives Element kann jedoch auch

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eine Spule oder ein Kondensator vorgesehen sein. Auch ist es möglich, die Schaltung mit einem aktiven Element, wie beispielsweise einem MOS-Feldeffekttransistor zu versehen. Bei Verwendung eines Inverters mit einem C MOS-Transistor als binäres logisches Schaltglied in der Fühlschaltung wird die Schwellenwertspannung die Hälfte der Spannung der Energiequelle, so daß eine Fühlschaltung geschaffen werden kann, welche frei von Einflüssen durch Schwankungen in der Versorgungsspannung ist.

Gemäß der Erfindung wird somit die Rotorstellung des Schrittschaltmotors nach dem Löschen der Rücksetzbedingung mittels der Fühlschaltung anhand des Fühlimpulses gefühlt, mit dem Ergebnis, daß die Schaltung, welche die Richtung des durch die Wicklung fließenden Stroms und die Polarität des Ansteuerimpulses umkehrt, der auf den ersten Anstieg des Normalimpulses nach dem Löschen der Rücksetzbedingung anspricht, automatisch in den Zustand gesteuert wird, in welchem der Rotor gedreht werden kann, so daß der Schrittschaltmotor durch den ersten Anstieg des Normalimpulses nach dem Aufheben der Rücksetzbedingung genau betrieben werden kann. Infolgedessen ist es möglich, sicher den Fehler zu beseitigen, daß der Schrittschaltmotor nicht auf den ersten Anstieg·(shot) des Bezugsimpulses in irgendeiner Rotorstelluhg ansprechen kann, so daß Anzeigezeit verlorengeht. Infolgedessen ist durch die Erfindung das vorbestimmte Ziel erreicht und eine beachtliche, besonders vorteilhafte Wirkung erzielt.

Ende der Beschreibung

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L e e r s e i r e

Claims

DIPL.-PHYS. F. ENDLICH oekmesino 27.6.1978

PATENTANWALT VKi

84 3β 38

PATENDLICH MÜNCHEN DIPL.-PHYS. F. ENDLICH POSTFACH, D - 8Ο34 GERMERING

TELEX: B2 1730 PATE

D-4443

Anmelder: Kabushiki Kaisha Daini Seikosha, Tokyo / Japan

Patentansprüche

\Jt Rücksetzsystem für eine elektronische Uhr, mit einer Frequenzteilerschaltung, die ein von einem Schwingkreis erzeugtes Ausgangssignal teilt und eine Anzahl Frequenzteilerstufen aufweist, mit einer Ansteuerschaltung zum Erzeugen eines Ansteuerimpulses entsprechend einem Normalimpuls mit einer vorbestimmten 'Periode als Basis für eine Zeitmessung entsprechend dem Ausgang der Teilerstufen der Frequenzteilerschaltung, und mit einem Schrittschaltmotor, welcher durch den Ansteuerimpuls gesteuert wird, und die Zeiger der Uhr bewegt, gekennzeichnet durch eine Rücksetzschaltung (15) zum Rücksetzen der Frequenzteilerschaltung (13), durch eine impulserzeugende Schaltung (14) zum Erzeugen eines Fühlimpulses (0b), eines Umkehrimpulses (0c) und des Normalimpulses (0a) mit einer vorbestimmten zeitlichen Einstellung aufgrund der Ausgänge von vorbestimmten Frequenzteilerstufen (Q^ bis Q₁ durch eine Umformschaltung (25) zum Umformen und zum Steuern der Polarität des Ansteuerimpulses, wobei der Ansteuerimpuls entsprechend dem Normalimpuls (0a) erzeugt wird, durch eine Fühlschaltung (39) zum Fühlen der Stellung eines Rotors, indem entsprechend der Rotorstellung des Schrittschaltmotors die Änderung eines Stromwertes ausgenutzt wird, wobei der Strom

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durch eine Wicklung (38) des Schrittschaltmotors aufgrund des Fühlimpulses fließt, der erzeugt wird, unmittelbar nachdem die Rücksetzbedingung der Frequenzteilerschaltung aufgehoben ist, durch eine Steuerschaltung (19) zum Steuern des Umkehrimpulses (0c)_f um so wahlweise den Umkehr impuls (0c) an die Umformschaltung (25) entsprechend einem Fühlsignal (29 OUT) von der Fühlschaltung (39) anzulegen und zum Steuern eines Ausgangs der Umformschaltung (25). damit die Polarität des Ansteuerimpulses entsprechend dem Normalimpuls (0a) zum erstmöglichen Zeitpunkt unmittelbar nachdem die Rücksetzbedingung aufgehoben ist, die Polarität wird, bei welcher sich der Rotor drehen kann.
2. Rücksetzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltanordnung eine Flip-Flop-Schaltung (25) aufweist, an welche der Impuls mit derselben Periode wie die des Normalimpulses (0a) gewöhnlich als Taktimpuls angelegt wird.
3. Rücksetzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlschaltung (39) zwei Schaltelemente (40, 41), die entsprechend dem Ausgang der Schaltanordnung (25) wahlweise an und aus gesteuert werden, wenn der Fühlimpuls erzeugt ist, und welche (40, 41) jeweils mit einem Anschluß (29a bzw. 29b) der Wicklung (38) des Schrittschalmotors verbunden sind, ein Fühlelement (42) zum Umwandeln des Stroms, der über die angeschalteten Schaltelemente (40, 41) durch die Wicklung (38) fließt, in die Teilerspannung der Versorgungsspannung, und ein binäres logisches Schaltglied (43) aufweist, an welches der Ausgang des Fühlelements (42) angelegt wird, und von welchem das Fühlsignal erhalten wird.

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