DE3019279C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Funkuhr zum Empfang der impulsko­ dierten aktuellen amtlichen Zeit- und Datumsinformationen unter Verwendung eines Mikroprozessorsystems mit digitalen Speichern und mit einer Anzeige (Display) der empfangenen und mit Hilfe des Mikroprozessorsystems verarbeiteten Zeit- und Datumsinfor­ mationen.

Diese Uhr soll abweichend von bisher bekannten Funkuhren (vgl. z. B. Uhren, Juwelen, Schmuck, 1979; Nr. 24, S. 37/38) in der Lage sein, auch Zeitinformationen abzugeben, die auf den Stand der Gestirne (Sonne, Mond, Sterne) bezogen sind.

Der Stand der Technik ist weiterhin bekannt und soll kurz skiz­ ziert werden. Seit Jahrhunderten gibt es mechanische Uhren, die solche auf die Gestirne bezogenen Zeiten anzeigen können. Deren Uhrwerke bzw. deren Schwingungssysteme sind so gebaut, daß die mechanischen Zeitabläufe den astronomischen Zeitabläufen ent­ sprechen. Es handelt sich dabei stets um autonome Uhrwerke. Heutzutage findet man auch entsprechende elektronische und quarzgesteuerte autonome Uhren.

Unbefriedigend dabei ist, daß bei solchen bekannten autonomen Uhrwerken die genaue Einstellung und Nachregulierung ein Prob­ lem ist, und daß vor allem die Genauigkeit und Zuverlässigkeit solcher Uhren sehr zu wünschen übrig läßt. Wünschenswert wäre eine "Gestirnsuhr", bei der die Genauigkeit, die Bedienungs­ freundlichkeit und die Zuverlässigkeit vergleichbar sind mit den entsprechenden Eigenschaften einer Funkuhr. Leider sendet der Sender DCF-77 nur die Daten der bekannten "gesetzlichen Zeit" bzw. "amtlichen Zeit" aus.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die unübertrefflich ge­ nauen Daten des Senders DCF-77 zu nutzen und aus ihnen diejeni­ gen Daten abzuleiten, die dem jeweils aktuellen Stand der Ge­ stirne entspricht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die di­ gitalen Speicher einer Funkuhr so groß bemessen werden, daß neben den üblichen Programmen zur Verarbeitung der empfangenen Zeitzeichensignale auch Programme zur Errechnung des Standes der Gestirne (Sonne, Mond, Sterne) und/oder Gezeiten abgespei­ chert werden können, daß mit ihrer Hilfe die Zeitentsprechungen (des Standes der Gestirne zu der amtlichen Zeit) mit jedem emp­ fangenen vollständigen Zeittelegramm (in Minutenabständen) je­ desmal neu berechnet werden, und daß auch der Stand der Ge­ stirne auf einer geeigneten Anzeige zur Darstellung gebracht wird (z. B. Sonnenanfangszeit in der Skala der amtlichen Zeit, oder die Gezeiten mit einer analogen Anzeige).

Der grundlegende Unterschied zu den konventionellen Uhrwerken ist also der, daß - selbst nicht in kurzen Zeitabständen - kein auf die Gestirnszeiten abgestimmtes schwingungsfähiges System (Unruhe oder Quarz) vorhanden ist, das angestoßen, eingestellt oder synchronisiert wird, sondern, daß im Minutentakt der amt­ lichen Zeit die Zeiten, die sich auf den Stand der Gestirne be­ ziehen, einfach nur ausgerechnet und zur Anzeige gebracht wer­ den (die Anzeige für den Stand der Gestirne funktioniert also immer nur so lange, wie die Funkuhr für die amtliche Zeit funk­ tioniert).

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschla­ gen, daß die Anordnung nach Anspruch 1 mit Schaltvorrichtungen ausgestattet ist, und daß die Schaltvorgänge in zeitlicher Re­ lation zu wählbaren Gestirnstellungen (z. B. zum Zeitpunkt des Sonnenunterganges oder z. B. 20 Minuten vor Sonnenaufgang) ein­ gestellt und dann ausgelöst werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Patentansprüchen.

Die erzielten Vorteile, Anwendungsbeispiele und Aus­ führungsbeispiele der Erfindung seien im folgenden noch näher erläu­ tert. Zunächst sei jedoch veranschaulicht, wie häufig sich unser heutiges Leben doch immer noch nach dem Stand der Ge­ stirne richtet.

Wir unterteilen heute bekanntlich einen Tag in genau 24 Stunden, jede Stunde in 60 Minuten und jede Minute in 60 Sekunden, und schaffen uns so eine über das Jahr hin stets gleichbleibende Zeitskala. Dies hat für sehr viele Zwecke große Vorteile und ist insbesondere in einer technischen Umgebung eine ange­ messene Zeiteinteilung. Trotzdem gibt es aber eine ganze Reihe von Vorgängen, die nicht in festen Punkten in diesem verabredeten technischen Zeitraster zuge­ ordnet werden können. Das sind vor allem alle Erscheinungen, die von dem Lauf der Gestirne abhängen, insbesondere also von Sonnenaufgang und Sonnenunter­ gang. Davon werden ersichtlich die Schlafens- und Wachzeiten vieler Lebewesen gesteuert und auch der Mensch kann und will sich dem nicht ganz entziehen. Man muß nun nicht unbedingt an Urlaubzeiten denken, in denen man oft in einer gewissen Relation zum Sonnenaufgang aufstehen oder vielleicht sogar die Sonnenaufgänge betrachten will. Auch zuhause gibt es eine ganze Reihe von Tätigkeiten, die man nach der Sonnenzeit bzw. an dem Tageslicht ausrichtet. Zum Beispiel wird man im allgemeinen die Rolläden nach Sonnenuntergang schließen und nach Sonnenaufgang öffnen, man wird die Pflanzen im Garten nur morgens und abends genau dann, wenn es noch nicht oder nicht mehr heiß ist, gießen wollen, usw. Vieles von diesem Tätigkeiten möchte man überdies automatisch ablaufen lassen. Nicht zuletzt gerade in Abwesenheit während der Urlaubszeit, wo das zeitgerechte Schließen und Öffnen von Rolläden, das Einschalten von Licht am Abend nach Sonnenuntergang Einbrechern keinen Hinweis darauf geben soll, daß das Haus zeitweise unbewohnt ist. Die üblichen Schaltuhren, die man für diese Steuerungszwecke einsetzen kann, haben wenigstens zwei große Nachteile. Zum einen sind die Einschalt- und Ausschaltzeiten nur zu festen Normalzeiten einzustellen und daher nur für relativ kurze Urlaubs­ zeiten zu gebrauchen und zum anderen pflegt die ganze Zeitsteuerung sich zu verstellen, wenn einmal ein Netzausfall vorkommt. Das ist besonders während der Abwesenheit sehr nachteilig. Erfindungsgemäß können diese Nachteile ver­ mieden werden durch eine Uhr mit Schaltvorrichtungen, bei denen die Schalt­ zeiten in Relation zum Stand der Sonne, also z. B. als feste Differenz zum Sonnenaufgang eingestellt werden können. Da sich die Ein- und Ausschaltzeiten wegen dem festen Bezug zum Sonnenstand in dem oben beschriebenen technischen Zeitraster täglich ändern, muß man entweder von vorneherein Uhren bauen, welche den Gang der Gestirne nachbilden, was in der Vergangenheit mit mechanischen Uhren auch tatsächlich realisiert wurde, oder man muß täglich die Abweichung der gewünschten Sonnenzeit von dem technischen Zeitraster bestimmen. Mit der Funkuhr hat man nun eine vorzüglich geeignete Zeitbasis, die sich auch bei einem Netzausfall nicht verstellt und durch Benutzung hochintegrierter Schaltungen der Mikroelektronik, insbesondere also von Mikroprozessoren und Speichern, bleibt auch der technische Aufwand zur jedesmaligen Berechnung der Zeitentsprechungen relativ klein. Erfindungsgemäß wird dabei ein einziges Mal eine Schaltzeit durch ihren zeitlichen Bezug zum Stand der Sonne, z. B. "eine viertel Stunde vor Sonnenaufgang", manuell in die Schaltuhr eingegeben. Die Funkuhr empfängt nun die gerade geltende amtliche Zeit mit Datum. Sie gibt diese Daten an das Mikroprozessorsystem ab, in deren Speichern Programme zur Berechnung des Sonnenaufganges für alle Tage des Jahres enthalten sind. Sobald die Sonnenaufgangszeit berechnet ist, wird die gewünschte Einschalt­ zeit dazu addiert bzw. subtrahiert, in dem obigen Beispiel also "minus 15 Minuten". Dieses Ergebnis wird abgespeichert und ständig mit der aktuellen Funkuhrzeit verglichen. Bei Übereinstimmung werden dann die Schaltvorrichtungen freigeben, die dann z. B. einen Wecker betätigen, oder die Jalousien öffnen. Wichtig ist für das einwandfreie Funktionieren der Anordnung, daß auch bei einem Netzausfall die Daten über die gewünschten Schaltzeiten nicht verloren­ gehen. Das kann man zum Teil durch Verwendung von CMOS-Speichern erreichen, oder noch sicherer über längere Ausfallzeiten hin, indem man Schaltzeiten, sowie die geographische Länge und Breite so eingibt, daß die Stellung des Knopfes oder Schiebers nach der manuellen Einstellung bleibt. Hierzu lassen sich z. B. analoge Einstellmittel wie Potentiometer oder Drehkondensatoren ver­ wenden. Erfindungsgemäß wird dabei die vom Einstellmittel erzeugte Analoggröße digitalisiert und das Ergebnis wird auf die optische Anzeige für die aktuelle Uhrzeit gegeben. Ist man mit dem digitalisierten Einstellwert einverstanden, übernimmt man ihn durch Tastendruck in den elektronischen Digitalspeicher. Vorzugsweise läßt sich dabei eine einzige Taste pro Eingabewert benutzen, die man dann zuerst zum Einstellen drückt und die nach dem Loslassen die Daten in den Speicher übernimmt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden in den Speichern auch Programme zur Berechnung der Mondphasen abgelegt. Sie sind vor allem in Küsten­ gebieten zur Ermittlung von Ebbe und Flut geeignet. Auch hier ist zunächst die Kenntnis des Ortes (z. B. gegeben durch die geographische Länge und Breite) notwendig, aber sie reicht nicht aus, um die Gezeiten wirklich zu berechnen.

Es müssen bekanntlich weiterhin die Meeresströmungen mit in Betracht ge­ zogen werden, so daß im allgemeinen aus den Orts- und Zeitkoordinaten alleine eine Berechnung nicht möglich ist. Da jedoch wenigstens der Zyklus der Mond­ phasen berechnet werden kann (die Periodendauer), läßt sich die für den ge­ wünschten Ort bestehende Ortsphase ein einziges Mal empirisch ermitteln und manuell eingeben. Besonders genau und vorteilhaft wird bekanntlich die Berechnung der Gezeiten, wenn auch noch der Einfluß der Sonne berücksichtigt wird (z. B. für die Berechnung der Springflut), was in der erfindungsgemäßen Anordnung verhältnismäßig leicht geschehen kann, da ja die Sonnenstands­ programme schon in den digitalen Speichern vorhanden sind.

Vielfach wird es wünschenswert sein, daß nicht nur Schaltzeiten ermittelt werden, sondern daß auch eine Anzeige über den augenblicklichen Stand der Gestirne vorhanden ist. Dies ist in der erfindungsgemäßen Schaltung besonders einfach zu realisieren, da aus dem empfangenen Funkuhrdaten mit Hilfe der ge­ speicherten Programme die jeweiligen Stände von Sonne und Mond sowieso schon errechnet werden. Hieraus kann man sowohl eine Grobanzeige wie z. B. "Tag - Nacht" oder "zunehmender Mond - abnehmender Mond" oder "Ebbe - Flut" ableiten als auch eine feiner unterteilte Anzeige, die naturgemäß wohl mehr für die Mond­ phasen oder die Gezeiten interessiert. Das wird dann vorzugsweise in der Weise geschehen, daß sowohl die zeitliche Einordnung (z. B.: noch 1 Stunde bis zum Höchststand) als auch die Einordnung bezüglich der Stärke (z. B.: Springflut) anschaulich wird.

Beispielsweise kann man dazu eine der elektrooptischen Anzeigen mit eindimensionaler Skala, siehe die Figur, benutzen, bei der man dann sowohl den letzten Extremwert als auch den kommenden Extremwert anzeigt und dazu noch den aktuellen Wert in der Weise, daß die Skala vom letzten Extrem­ wert bis zum aktuellen Wert hellgesteuert wird. Die Aktivierung der Schalt­ vorrichtungen ist schließlich nicht nur in Abhängigkeit des Standes der Gestirne vorgesehen, sondern kann auch in einer Kombination von amtlicher Zeit und Gestirnszeit erfolgen. So wird man z. B. in der Urlaubszeit abends die Rolläden nach Sonnenuntergang herunterlassen können und die im und am Haus befindlichen Lampen genau um 22.oo Uhr abschalten können. Auch wird man die Rolläden noch in Abhängigkeit von einem Helligkeitssensor betätigen können, so daß z. B. die Schaltvorrichtungen morgens nur dann in Tätigkeit treten, wenn auch ein bestimmter Helligkeitswert überschritten ist und abends nur dann, wenn ein anderer bestimmter Helligkeitswert unterschritten ist.

Claims (12)

1. Funkuhr zum Empfang der impulskodierten aktuellen amtlichen Zeit- und Datumsinformationen unter Verwendung eines Mikroprozessorsystems mit digitalen Speichern und mit einer Anzeige (Display) der empfangenen und mit Hilfe des Mikro­ prozessorsystems verarbeiteten Zeit- und Datumsinformatio­ nen, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Speicher so groß bemessen werden, daß neben den üblichen Programmen zur Verarbeitung der empfangenen Zeitzeichenskala auch Pro­ gramme zur Errechnung des Standes der Gestirne (Sonne, Mond, Sterne) und/oder Gezeiten abgespeichert werden kön­ nen, daß mit ihrer Hilfe die Zeitentsprechungen (des Stan­ des der Gestirne zu der amtlichen Zeit) mit jedem empfange­ nen vollständigen Zeittelegramm (in Minutenabständen) je­ desmal neu berechnet werden, und daß auch der Stand der Ge­ stirne auf einer geeigneten Anzeige zur Darstellung ge­ bracht wird (z. B. Sonnenaufgangszeit in der Skala der amt­ lichen Zeit, oder die Gezeiten mit einer analogen Anzeige).

2. Funkuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Schaltvorrichtungen ausgestattet ist und daß die Schaltvorgänge in zeitlicher Relation zu wählbaren Gestirn­ stellungen (z. B. zum Zeitpunkt des Sonnenunterganges oder z. B. 20 Minuten vor Sonnenaufgang) eingestellt und dann ausgelöst werden.

3. Funkuhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum manuellen Einstellen des festen zeitlichen Bezugs zu cha­ rakteristischen Stellungen der Gestirne Eingabemittel ver­ wendet werden, welche auch nach einer Stromunterbrechung die Einstellposition beibehalten.

4. Funkuhr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabemittel mechanische Drehknöpfe oder Schieber sind, deren Stellung, z. B. wie beim Potentiometer oder Drehkonden­ sator, in analoge elektrische Größen umgesetzt wird, die zur Weiterverarbeitung digitalisiert werden.

5. Funkuhr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der elektrischen Größen vorzugsweise nach Betätigung einer Einstelltaste in demselben Anzeigefeld optisch zur Darstellung gebracht wird, das sonst zur Anzeige der lau­ fenden amtlichen Zeit oder der Spezialzeit dient.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Daten über die geographische Länge und Breite eingegeben werden können.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabemittel für die geographische Länge und Breite im In­ neren des Uhrengehäuses oder wenigstens verdeckt angeordnet sind.

8. Anordnung nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aufgrund des ermittelten Standes von Sonne und Mond sowie der Ortskoordinaten auch die Gezeiten (Ebbe und Flut) berechnet werden und in einer Weise zur Darstel­ lung kommen, welche sowohl die zeitliche Einordnung als auch die Einordnung bezüglich der Stärke erlauben.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gezeitenanzeige eine optische Analoganzeige ist, welche ne­ ben dem letzten Extremwert auch noch den kommenden Extrem­ wert und den dazwischen liegenden aktuellen Wert anzeigt, vorzugsweise in der Weise, daß die Skala vom letzten Ex­ tremwert bis zum aktuellen Wert hellgesteuert ist.

10. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die eingegebenen und/oder errechneten Schalt­ zeiten in einem Teil des digitalen Speichers des Mikropro­ zessorsystems gespeichert werden, der gegen eine Unter­ brechung der Stromversorgung besonders gesichert ist.

11. Anordnung nach den Ansprüchen 2 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mittels der Schaltvorrichtungen ein üblicher Wecker betätigt wird.

12. Anordnung nach den Ansprüchen 2 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zusätzlich ein Helligkeitssensor vorgesehen ist, und daß die Schaltvorrichtungen nur dann in Tätigkeit treten, wenn sowohl ein entsprechendes Signal von dem Sen­ sor als auch von den berechneten Zeitskalen vorliegt.