DE3421189A1 - Elektrische uhr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Uhr nach dem Oberbegriff des Patentanspruches f.

Zweck der Erfindung ist es, die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit der Zeitanzeige von im bürgerlichen Gebrauch befindlichen Uhren zu verbessern.

Bei elektrischen Zeitdienstanlagen ist es bekannt, abhängig von einem von außerhalb, z.B. von einer Zentralstation, auf dem Draht- oder Funkweg stündlich oder täglich übermittelten Zeitsignalen die elektrische Hauptuhr, falls erforderlich, in ihrem Anzeigestand zu korrigieren. Hierzu wird über eine Schaltungsanordnung eine Solcnoidspule bcstromt, welche dadurch elektro-dynamisch auf einen am Pendel der Hauptuhr befestigten Dauermagneten einwirkt und je nach geschalteter Stromrichtung und Stromstärke eine mehr oder weniger starke Beschleunigung oder Verzögerung der Pendelschwingung bewirkt, so daß der vorliegende Fehler einer Vor- oder Nacheilung in der Anzeige der Uhrzeit nach und nach ausgeglichen werden kann. Diese bekannte Anordnung zur Korrektur der Zeitanzeige ist jedoch für im bürgerlichen Gebrauch befindliche Tisch- und Wanduhren weniger geeignet. Sie ist räumlich ausladend und bedarf auch hin und wieder einer Wartung. Sie ist insbesondere für nach ihrem Standort wechselnde Tischuhren nicht verwendbar.

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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine durch ein Zeitsignal in ihren Abweichungen zu korrigierende Uhr für den bürgerlichen Gebrauch zu schaffen, die relativ einfach im Aufbau und für den Laien problemlos in der Anwendung ist.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die Maßnahmen nach dem Kennzeichen des Patentanspruches 1. Mögliche Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Ln den dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Unteransprüchen erfaßt.

Die Erfindung ist in den beigegebenen Zeichnungen in Form von Ausführungsbeispielen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 die schematischc Darstellung eines ersten Ausfallrung.sbeispieles der Erfindung;

Figur 2 die schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung;

Figur 3 ein Uhrwerk nach der Erfindung in schematischer Darstellung in einer Seitenansicht;

Figur 4 das Uhrwerk in der schematischen Darstellung nach Fig. 3 in einer Ansicht von hinten.

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In der Fig. 1 stellt 1 den Funkempfänger der Uhr nach der Erfindung dar, der vorzugsweise zu einer jeden vollen Stunde über die Antenne 1a das Zeitsignal drahtlos empfängt. Der Funkempfänger 1 ist ein fest abgestimmter Transistorempfänger, der von der auch das Uhrwerk speisenden Trockenbatterie mit versorgt wird.

Der Funkempfänger 1 wird zur vollen Stunde durch das mechanische Uhrwerk oder eine diesem zugeordnete elektronische Steuerschaltung von kurz vor bis kurz nach der vollen Stunde eingeschaltet, um zum Hmpfang und zur Übertragung des Zeitsignales betriebsbereit zu sein. Ein Dauerbetrieb des Funkempfängers ist denkbar, jedoch im Hinblick auf den damit verbundenen Stromverbrauch, der die gemeinsame Speisebatterie belastet, unzweckmäßig. >

Das vom Funkempfänger 1 empfangene Zeitsignal wird nun dem elektronischen Umsetzer 2 zugeführt, durch welchen dieses aufgearbeitet und den digitalen Schaltungen 3 und 4 zugeleitet wird.

Bei den digitalen Schaltungen 3 und 4 handelt es sich um elektronische Speicherschaltungen, in welchen das vom elektronischen Umsetzer 2 aufbereitete Zeitsignal vorübergehend abgelegt wird, und zwar in der digitalen Schaltung 3 der Stundenwert und in der digitalen Schaltung 4 der Sekundenwert des Zeitsignales. Die digitalen Schaltungen dienen der Darstellung der Stunden und der Sekunden, welche durch das Zeitsignal definiert sind und welche an den Ausgängen 3a und 4a jeweils

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als binäre Bit-Gruppen für Stunde und Sekunde dargestellt werden.

Den digitalen Schaltungen 3 und 4 stehen nun die Ausgänge 5a des Uhrwerkes 5 und 6a eines elektronischen Zählers 6 gegenüber. Die Ausgänge 5a werden von einer der Uhr zugeordneten Steuervorrichtung beschaltet und bilden die Stundenanzeige 1-12 des Uhrwerkes 5 in Form einer 4-stelligen Bit-Gruppe an den Ausgängen 5a,nach. Beispielsweise können die Stundenzahlen 1-12 durch ein Bündel von 4 -Leitungen a - c dargestellt werden, die nach einem Binär-Code von der Steuervorrichtung des Uhrwerkes belegbar sind. Diese Belegung ändert sich mit dem Wechsel einer jeden Stundenanzeige entsprechend dem gewählten Code der Steuervorrichtung.

Der Schrittmotor des Uhrwerkes 5 wird von der durch den Steuerquarz 7 gesteuerten Oszillatorschaltung 8 über den Frequonzte LLor ¹J vorzugsweise im Sekundontompo fort jjcsclm I ic t Über einen Ausgang 9c des Frequenzteilers 9 wird der elektronische Zähler 6 vorzugsweise ebenfalls mit sekundlichen Impulsen gesteuert bzw. in seinem Zählstand fortgeschaltet. Der elektronische Zähler 6 umfaßt einen Zählbereich von einer Stunde, d.h. also von 36oo Sekunden. Der Zählvorgang beginnt nach einer jedeiyVollen Stunde erneut von 1 an. Gemeinsam mit dem an die Zuleitung 1o angeschlossenen Ausgang 9c des Frequenzteilers 9 werden auch die an den Schrittmotor des Uhrwerkes 5 führenden Ausgänge 9a, 9b des Frequenzteilers 9 bepulst.

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Die Fortstellung des Sekundenzeigers des Uhrwerkes 5 erfolgt also synchron mit derjenigen des elektronischen Zählers 6, nur daß der Sekundenzeiger während eines vollen ZählVorganges des elektronischen Zählers 6, 6o volle Umdrehungen auf dem Zifferblatt der Uhr 5 vollzieht. Zählstand des elektronischen Zählers 6 und die Stellung des Sekundenzeigers des Uhrwerkes S sind derart aufeinander synchronisiert, daß der Zählvorgang des elektronischen Zählers b bei der Stellung 6o (12) des Sekundenzeigers des Uhrwerkes 5 beginnt und seinen Zählvorgang bei der Stellung 59 des Sekundenzeigers, d.h. bei seinem Zählstand 3599 beendet. Der Zählstand des elektronischen Zählers wird an den Ausgängen 6a codiert dargestellt.

Der elektronische Zähler 6 kann bei einem stündlich oder täglich jeweils zur vollen Stunde eintreffenden Zeitsignal nach Feststellung und Abspeicherung einer Abweichung über die Zuleitung 17 von der digitalen Schaltung für Sekunden 4 aus auf den Ausgangszählstand rückgestellt werden. Auf diese Weise kann eine stetige Synchronisierung zwischen dem Zählstand des elektronischen Zählers 6 und dem Zeitzeichen erreicht werden.

Zur Erzielung des Gleichlaufs zwischen dem Speicherstand des elektronischen Zählers 6 und der Stellung des Sekundenzeigers des Uhrwerkes 5 hei der Inbetriebnahme, ist nun ein vorzugsweise mauuuIL betätlgbarer Ste Ilkontakt Il vorgesehen, welcher über eine Schaltungsanordnung 12 und Zuleitungen 13, 14 mit den Eingängen 6b und 9d des elektronischen Zählers 6 und des

Frequenzteilers 9 verbunden ist. ^ ." ^

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Bei den Eingängen 6b und 9d handelt es sich um sogenannte Stelleingänge, bei deren Beschaltung der elektronische Zähler 6 rückgestellt und dessen Zählvorgang ebenso wie die Fortschaltung des Schrittmotors 5 für die Dauer der Beschaltung unterbrochen bleibt.

Die Synchronisierung wird so durchgeführt, daß bei Erreichen der Stellung 6o (12) durch den Sekundenzeiger des Uhrwerkes 5 der Stellknopf 11, der an einer am Uhrgehäuse zugänglichen Stelle angeordnet ist, betätigt wird. Das Uhrwerk 5 bleibt sofort stehen. Es werden nun Minuten- und Stundenzeiger des Uhrwerkes 5 auf den dem Synchronisicrungszeitpunkt entsprechenden Zeigerstand, z.B. durch einen Stellknopf, eingestellt.

Bei Eintreten des SynchronisierungsZeitpunktes, z.B. nach dem Telefon, wird die Betätigung des Stellkontaktes 11 beendet. Der Sekundenzeiger des Uhrwerkes 5 setzt seine Schrittbewegung fort und der elektronische Zähler 6 beginnt seinen Zählvorgang von Null an. Bis auf weiteres behalten der Sekundenzeiger des Uhrwerkes 5 und der elektronische Zähler 6 ihren Gleichstand bei. Dasselbe giLt auch sinngemäß für den Minutenzeiger.

Den digitalen Schaltungen 3 und 4 einerseits und dem Uhrwerk 5,5a sowie dem elektronischen Zähler 6 andererseits, sind nun Vergleicherschaltungen 15, 16 für die Stunden (15) und die Sekunden (16) zugeordnet.

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Die Vergleicherschaltungen 15,16 überwachen die digitalen Belegungen der Ausgänge 3a, 4a und.5a, 6a. Sie werden im Augenblick des eintreffenden Zeitrsignales vom Funkempfänger 1 wirksam und bestimmen eine womöglich vorliegende Abweichung zwischen Zeitsignal und Zeigerstand des Uhrwerkes 5. Die Überwachung erfolgt getrennt nach Stunden (15) und Sekunden (16). Wird beim Vergleichen der Stunden (15) eine_ Abweichung festgestellt, so wird die ermittelte Differenz über die Zuleitung 18 auf eine Rechnerstufe 19 übertragen, welche die ermittelte Stundendifferenz mit 36oo~multipliziert, um zu einem Sekundenwert zu gelangen. Das Produkt wird digital über die Zuleitung 2o auf eine Additionsstufe 21 weitervermittelt, welche das Produkt der Rechnerstufe 19 zu der in der Vergleicherschaltung 16 ermittelten Sekundendifferenz addiert, welche über die Zuleitung 22 an die Additionsstufe 21 in digitaler Form herangeführt wird.

Bei normalen Betriebsbedingungen jedoch werden in der Regel wenn überhaupt eine Abweichung feststellbar ist - nur Sekundenwerte aus der Vergleicherschaltung für Sekunden 16 an die Additionsstufe 21 übermittelt.

In diesem Falle wird den von der Vergleicherschaltung 16 her übertragenen Sekundenwerten in der Additionsstufe 21 ein Null-Produkt der Multiplikatorschaltung 19 hinzuaddiert und die Summe dann über die Zuleitung 23 an eine weitere Rechnerschaltung 24 übermittelt.

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Die Rechnerschaltung 24 hat den Zweck, an Hand der festgestellten Abweichung der Zeitanzeige diejenige Impulszahl zu definieren, welche vorübergehend an den Schrittmotor - bei festgestellter Nacheilung mit erhöhter Frequenz und bei festgestellter Voreilung mit reduzierter Frequenz - zu verabfolgen ist, um eine Korrektur der Abweichung zu erzielen.

Diese vorübergehend mit einer Korrekturfrequenz zu übermittelnde Impulszahl n„ -wird von der Rechenschaltung nach folgendem Ansatz ermittelt:

a) bei Voreilung:

f_v f„2 f„3

I>> _T χ: Γ Λ λ. Jv . Jv . Jv ■>

^{Κ F Κ f}N ^fN^{2 f}N³

wobei je nach Anzahl der erfaßten Potenzglieder eine mehr oder weniger genaue Ermittlung der Impulszahl n„ erfolgt.

liine genaue Ermittlung der [mpuLszahl n_K crgil)t sich au.s der Konvergenz der vorstehenden Potenzreihe

T . f
TT ι _n = F K . oder aus einem dieser

J- J- · J ^ilxr 3

1 _ K gleichwertigen mathematischem N Ausdruck

b) bei Nacheilung:

τ. τ _f M₊ VV,¥ _Λ

ι·) njr ip . r^ ι, ι f

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wobei sich auch hier die genaue Anzahl der Impulse η aus der Konvergenz der vorstehenden Potenzreihe ergibt:

II.)

ⁿK ⁼

r 1 ^N
ι. ι - ψ-

¹K

oder aus einem dieser gleichwertigen mathematischem Ausdruck

Hierbei bedeuten jeweils:

T, der Wert der festgestellten Abweichung

f_N die normale Fortstellfrequenz des Schrittmotors (5)

f„ die erhöhte bzw. verringerte Fortstellfrequenz des Schrittmotors (5) (Korrekturfrequenz).

Wie aus diesen Formeln hervorgeht, erfolgt, je nach der Richtung der festgestellten Abweichung - ob Vor- oder Nacheilung - eine unterschiedliche Umrechnung der Abweichung T, auf die Impulszahl n^.. Die gemäß diesen Formeln durch die Rechnerschaltung 24 umgesetzten Werte der Abweichung T^ auf Impulszahlen n„ werden auf einem Korrekturspeicher 25 abgelegt.

Die unterschiedlichen Korrekturfrequenzen f_K werden zweckmäßig Stufen des Frequenzteilers 9 entnommen, so daß die Korrekturfrequenzen zur normalen Fortstellfrequenz f_N des Schrittmotors (5)

im Verhältnis 2 stehen.

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So wird z.B. zum Zweck der Korrektur einer Nacheilung der

2 3 Zeitanzeige vorteilhaft eine um 2 oder 2 höhere Frequenz am Frequenzteiler 9 abgegriffen, während zur Korrektur einer

1 2 Voreilung eine um den Faktor 2 oder 2 niedrigere Frequenz am Frequenzteiler 9 abgegriffen wird, dessen Teilerstufen zu diesem Zweck entsprechend erweitert sind. Der Abgriff der Korrekturfrequenzen f„ von anderen Teilerstufen des Frequenzteilers 9 als der der normalen Fortstellfrequenz f_N entsprechenden Stufe hat u.a. den Vorteil der Synchronizität der einzelnen Frequenzimpulse der einzelnen Teilerstufen im Verhältnis zueinander.

Diese Synchronizität ist wichtig für die Umschaltvorgänge von der normalen Fortstellfrequenz f_N auf die Korrekturfrequenzen f, und umgekehrt.

Mit dei^Erhöhung der Frequenz zum Zweck der Fortstellung einer Nacheilung wird zweckmäßig auch das Impuls-Pausen-Verhältnis der Impulsgabe verändert, mit dem Ziel, die Impulslänge zu vergrößern. Dies geschieht vorteilhaft dadurch, daß unmittelbar Ausgänge der Frequenzteilerstufen ohne Überlagerungen mit den Ausgängen frequenzmäßig höher liegender Stufen zur Steuerung des Schrittmotors. (5) Verwendung finden. Auf diese Weise wird eine größtmögliche Impulsbreite erreicht.

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Zur Steuerung und Abwicklung der Korrekturvorgänge ist dem Korrekturnetzwerk eine Korrekturschaltung 26 zugeordnet, über welche die Funktionsabläufe bestimmbar sind.

Den Vergleicherschaltungen 15, 16 ist eine Vorzeichen-Diskriminator-Schaltung zugeordnet. Das Vorzeichensignal, welches die Richtung der Abweichung kennzeichnet, wird über die Zuleitung 27 an die Korrekturschaltung 26 übertragen. Von dort wird die Rechnerschaltung 24 über die Zuleitung 28 angewiesen,mit welchem Parameter der über die Zuleitung 23 übermittelte absolute Sekundenwert der Abweichung multipliziert werden soll, bevor eine Ablage oder Abspeicherung auf dem Korrekturspeicher 25 erfolgt.

Die Korrekturschaltung 26 bestimmt auch die Art der Korrekturfrequenz f^, welche - je nach dem über die Zuleitung 27 übermittelten Vorzeichenkriterium - für den anstehenden Korrekturvorgang wirksam werden soll.

Nach der Einschaltung der Korrekturfrequenz f„ auf den Schrittmotor (5) wird die Ablage des Korrekturspeichers 25 über die Zuleitung 29 verrechnet. Nach Verabfolgung der durch die Belegung auf dem Korrekturspeicher 25 bestimmten Anzahl von n„ Korrekturimpulsen, tritt durch die Korrekturschaltung 26 eine Rückschaltung des Schrittmotors. (5) auf den Normalwert der Fortschaltfrequenz f^^ejj^, mit^ welcher der Betrieb des Schrittmotors (5) fortgesetzt wird.

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Eine Korrektur einer Voreilung Tp durch Bepulsung des Schrittmotors (5) mit einer niedrigeren Frequenz f^ als der normalen Fortschaltfrequenz f entspricht, hat den Vorteil, daß eine Unterbrechung der Fortschaltung der Uhr vermieden ist, sie ist nur verlangsamt. Ein Betrachter der Uhr während einer Korrekturperiode wird also durch einen stillstehenden Sekundenzeiger nicht irretiert.

Es ist jedoch ,auch möglich zur Korrektur einer Voreilung für eine dieser Abweichung entsprechende Impuls zahl n^ eine völlige Unterbrechung der Bepulsung des Schrittmotors (5) vorzunehmen, d.h. diesen völlig abzuschalten. Auch diese Unterbrechung wird gegenüber der Ablage des Korrekturspeichers verrechnet. Die Abspeicherung auf diesem wird aber für diesen Fall einer Korrektur der Voreilung mit n„ = Tp . F^ errechnet, d.h. der Rechenvorgang für die Rechenschaltung 24 ist einfacher durchzuführen, als dies bei den vorbeschriebenen Verfahren zur Korrektur einer Voreilung der Fall war. Auch hier erfolgt die Beeinflussung des Schrittmotors(5) über die Korrekturschaltung 26, welche über die Zuleitungen 3oa, 3ob mit der Frequenzteiler 9 verbunden ist. In diesem Falle bleibt allerdings die Fortschaltung des Sekundenzeigers der Uhr für die Dauer des Korrekturvorganges unterbrochen. Da jedoch längere Korrekturvorgänge selten auftreten, ist eine solche vorübergehende Unterbrechung der Fortschaltung des Sekundenzeigers hinnehmbar·

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Nach der Beendigung des Korrekturvorganges wird die Abspeicherung auf dem Korrekturspeicher 25 gelöscht, wenn diese nicht schon durch eine Abzählung während der Verrechnung aufgehoben wurde. Der Korrekturspeicher 25 steht dann für den nächsten Korrekturvorgang wieder zur Verfügung.

Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Während in Fig. 1 die Vergleicherschaltung für die Stunden 15 unmittelbar durch das Uhrwerk 5 als Steuervorrichtung über die Zu Leitung 5a beaufschlagt wird, wobei die Zuleitung 5a ein Leitungsbündel darstellt, das z.B. von Kontakten des Uhrwerkes nach einem bestimmten digitalen Steuercode beschaltet wird, ist in Fig. 2 ein elektronischer Zähler 4o vorgesehen, der über eine Zuleitung 41 durch eine stündlich betätigte Steuervorrichtung, z.B. einen Kontakt des Uhrwerkes 5,um jeweils eine Einheit fortgestellt wird. Über eine zweite Zuleitung 42 erfolgt eine Rückstellung einmal täglich auf einen Ausgangszählstand, z.B. Diese Rückstellung erfolgt z.B. kurz vor 1 Uhr. Auf diese Weise wird einmal täglich eine Synchronisierung zwischen dem Stundenstand des Uhrwerkes 5 und dem elektronischen Zähler 4o erreicht, für den Fall, daß aus irgendwelchen Gründen eine Abweichung zwischen Zeitanzeige und elektronischem Zähler 4o eingetreten sein sollte.

Die Anordnung nach Fig. 2 hat den Vorteil eines erheblich einfacheren Aufbaues des Uhrwerkes 5. Es ist z.B. nur ein Kontakt (41) für die Fortschaltung des elektronischen Zählers und ein Kontakt (42) für dessen Synchronisierung erforderlich.

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Bei der Anordnung nach Fig. 1 hingegen sind 4 Kontakte notwendig, dafür wird zwangsläufig die Zeigerstellung an der Vergleicherschaltung für die Stunden 15 permanent dargestellt, es kann also keine Abweichung eintreten.

In denJFiguren 3 und 4 ist ein Uhrwerk 5 nach der Erfindung als Montageeinheit dargestellt. Das eigentliche Uhrwerk 5 ist auf einer gedruckten Leiterplatte 51 aufgebracht, welche die gesamte Elektronik der elektrischen Uhr nach der Erfindung mit umschließt.

So sind auf der Rückseite 52 der gedruckten Leiterplatte 51 Ferritspulen 53, 54 und ein Abgleichtrimmer 55 für die Festabstimmung vorgesehen. Liine integrierte Schaltung Γ>(> ιιιιιΓ.ίΜΙ die Empfängerschaltung für den Funkempfänger 1 nebst erforderlichen Kapazitäten und Widerständen.

In den beiden integrierten Schaltungen 58, 57 sind die Elektronikschaltungen für den Schrittmotorantrieb und das beschriebene Korrekturnetzwerk der elektrischen Uhr nach der Erfindung zusammengefaßt. Die Trockenbatterie 59 dient der gemeinsamen Speisung aller Schalt- und Steuerkreise. Sie ist auf der Rückseite 52 der gedruckten Leiterplatte 51 durch Batterieklemmen 59a, 59b gehaltert und elektrisch mit den Schaltkreisen verbunden.

Ein Steuerquarz 6o mit einer Kapazität 61 dienen im Zusammenwirken mit der/integrierten Schaltung 58 als Zeitnormal für die elektrische Uhr mit dem Ziel der Aufrechterhaltung der Zeithaltung zwischen den einzelnen Zeitsignalen.

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Sie bilden mit den Oszillator 7,8 der Uhr (Fig. 1, Fig. 2).

Auf der Vorderseite 62 der gedruckten Leiterplatte 51 sind gedruckte Leiterbahnen 63 vorgesehen, mit denen die beschriebenen elektronischen Bauelemente 53 - 58; 6o, 61 verlötet sind.

Auf dem Ansatz 65a des Stundenrohres 65 ist eine Codierungsscheibe 66 aufgebracht, welche im Zusammenwirken mit auf der Vorderseite 62 der gedruckten Leiterplatte 51 aufgebrachten und mit Leiterbahnen 63 verbundenen Kontaktfedern 67 eine Schleifkontakteinrichtung 7o bilden, welche als Steuervorrichtung (5, 5a; 42) dient.

Hierbei kann die Schlcifkontakteinrichtung 7o mehrere unmittelbar nach einem digitalen Code die Zeitanzeige der Stunden darstellende Kontakte 66, 67 umfassen, welche z.B. die Vergleicherschaltung für die Stunden 15 unmittelbar ansteuern (Fig. 1).

Die Schleifkontakteinrichtung 7o kann aber auch zur Synchronisierung des elektronischen Zählers 4o über die Zuleitung 42 dienen, welche einmal täglich, vorzugsweise zwischen O.oo Uhr und 1.OO Uhr erfolgt (Fig. 2).

Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist dem Uhrwerk 5 noch ein weiterer, einmal stündlich betätigter Kontakt zur stündlichen Weiterschaltung des elektronischen Zählers 4o zugeordnet, der über die Zuleitung 41 mit letzterem verbunden ist.

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Dieser Kontakt ist in den Figuren 3 und 4 nicht ersichtlich, er wird zweckmäßig innerhalb des Uhrwerkes 5 angeordnet und dort über eine Minutenwelle (68) betätigt.

Auf dem Stundenrohr 65, der Minutenwelle 68 und der Sekundenwelle 69 sind die nicht dargestellten, der Zeitanzeige dienenden Stunden-, Minuten-, und Sekundenzeiger aufgebracht.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann die gedruckte Leiterplatte 51 (Fig. 3,4) auch als Substratplatte einer Dickfilmschaltung ausgebildet sein, wobei die in der Ausführungsform nach Fig. 3, 4 in den integrierten Schaltkreisen bis 58 umschlossenen elektronischen Schaltungen und Bauelemente in der Dickfilmschaltung erfaßt sind.

Entsprechend einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung wird das Korrekturnetzwerk der Uhr durch einen Mikrocomputer gesteuert, der hierbei insbesondere die Funktion der Korrekturschaltung 26 übernimmt. Der funktioneile Ablauf des Korrekturspieles wird hierbei über ein dem Mikrocomputer eingegebenes Programm gesteuert, wobei auch das eine oder andere weitere Bauelement des Korrekturnetzwerkes bezüglich seiner Funktion mit in das Computerprogramm einbezogen werden kann. Insbesondere die Funktion der Rechenschaltungen kann durch den Mikrocomputer und seine Peripherie übernommen werden.

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Als Antenne für den Empfangsteil 53 - 56 des Funkempfängers 1 der Uhr nach der Erfindung, kann eine kleine der Uhr beigegebene Ferritstabantenne dienen, die mit auf der gedruckten Leiterplatte aufgebracht und auch mit deren Leiterbahnen 63 verbunden ist.

Bei Metallgehäusen genügt auch eine leitende Verbindung zwischen den Eingangskreisen der Empfängerschaltung (1) und den Metallteilen des Uhrgehäuses, um einen ausreichenden Eingangspegel zu erzielen.

Hnt.sprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der elektrischen Uhr eine Zcltschaltvorrichtung zugeordnet, welche für die bevorstehende Zeitzeichenübertragung den Zeitzeichenempfänger, insbesondere den Funkempfänger 1, kurzzeitig bis zum Ende der Zeitzeichenübertragung einschaltet. Auf diese Weise wird eine spürbare Stromersparnis bei der gemeinsamen Speisebatterie 59 erzielt.

Es ist zweckmäßig, diese Zeitschalteinrichtung dem Uhrwerk 5 zuzuordnen, da der Antrieb durch den Schrittmotor (5) genügend Kraftreserven zur/Betatigung eines Schalters gewährleistet. Diese Zuordnung hat auch den Vorteil, daß die Schalterbetätigung zwangsläufig synchron zur Zeigerstellung erfolgt und Abweichungen oder Fehlstellungen von dieser Seite her nicht eintreten können.

Diese stromsparende, kurzzeitige Einschaltung hat jedoch den Nachteil, daß bei auftretenden größeren Zeitabweichungen, z.B. 3o Minuten oder mehr, eine Aufschaltung durch die Uhr auf das Zeitzeichen nicht mehr erfolgen kann.

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Derartige Abweichungen treten zwar nur selten auf, z.B. nach einem Batterieausfall bzw. Batteriewechsel, sie müssen jedoch dann korrigierbar sein.

Hierzu ist nun gemäß der Erfindung eine weitere, elektronisch arbeitende Zeitschalteinrichtung zugeordnet, die dann über einen längeren Zeitraum wirksam wird, wenn keine Aufschaltung der Uhr auf das Zeitzeichen mehr erfolgt.

Gemäß Fig. 1 ist hierzu eine Zuleitung 5c vorgesehen, welche vom Uhrwerk 5 nach einer Verknüpfungsschaltung 46 führt. Über diese Verknüpfungsschaltung 46 wird der Funkempfänger 1 über die Zuleitung 46a kurz vor bis kurz nach dem Zeitzeichen eingeschaltet, dies mit dem Bestreben, daß der Funkempfänger I im Augenblick des Eintreffens des Zeitzeichens betriebs- und empfangsbereit ist.

Über ein Leitungsbündel 5b wird vom Uhrwerk 5 fortlaufend ein elektronischer Zähler 45 stündlich weitergeschaltet. Bei einem jeden Zeitsignalempfang wird der elektronische Zähler 45 über die Zuleitung 15a von der Vorgl.cichcrschaJ.tung für die Stunde 15 rückgesetzt. Erfolgt kein Zeichenempfang mehr, weil eine Aufschaltung des Funkempfängers 1 auf Grund größerer Abweichungen in der Zeitanzeige nicht mehr.zeichensynchron zustande kommt, so erreicht der Zähler 45 einen erhöhten Zählstand, der eine Einschaltung des Funkempfängers 1 über die Zuleitung 45a, die Verknüpfungsschaltung 46 und die Zuleitung 4 6a für einen längeren Zeitraum einleitet und aufrechterhält, und zwar solange,

bis wieder ein Zeitzeichenempfang und damit eine Synchronisierung der Zeitanzeige vom Uhrwerk 5 und damit auch eine Rückstellung der Zeitschalteinrichtung 45 eintreten kann.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist der elektronische Zähler 4.5 über eine Zuleitung 41a von der auch den elektronischen Zähler 4o steuernden Impulsleitung 41 des Uhrwerkes 5 fortsteuerbar.

BeL den Schaltungsdarstellungen nach den Figuren.1 und 2 handelt es sich um schematische Darstellungen, in welchen nur die für das Funktionsverständnis notwendigen Baugruppen aufgeführt sind. Weniger bedeutsame Einzelheiten der Schaltungen wurden der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.

Die Uhr nach der Erfindung ist lageunabhängig. Alle für die Korrekturmaßnahmen erforderlichen Schaltungsanordnungen können mit dem Uhrwerk zu einer geschlossenen Baueinheit zusammengefaßt werden, wodurch die Uhrenmontage vereinfacht wird und das Uhrwerk auch für kleinere Uhren, z.B. Wecker und Stiluhren, einsetzbar ist.

Am Uhrwerk werden zur Darstellung der gesamten Zeitanzeige (Sekunden, Minuten und Stunden) als elektrische Daten nur wenige Kontakte erforderlich, wodurch Störungen vermindert und vor allem Kosten verringert werden.

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Claims (38)

1. Ansprüche

   Die Uhrzeit selbständig anzeigende elektrische Uhr mit analoger mechanischer Zeitanzeige, vorzugsweise durch vom Zeigerwerk betätigbare.Zeiger, die durch von einem Zeitzeichengeber ,-^insbesondere einem Funksender verabfolgte Zeitsignale-bei vorliegender Abweichung der Zeitanzeige auf den korrekten Anzeigestand einstellbar ist, wobei durch eine zugeordnete Schaltungsanordnung bei einer bei der Zeitzeichenübermittlung festgestellten Voreilung der Zeitanzeige ein Verzögern und bei festgestellter Nacheilung ein beschleunigtes Fortstellen der Einrichtung zur Zeitanzeige erfolgt,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß der Uhr eine vom Uhrwerk (5) steuerbare, den Zeigerstand 1...12 des Stundenzeigers an η-Ausgängen (5a,4oa> in Form eines codierten digitalen Signales darstellende Steuervorrichtung (5a; 4o, 41; 65a, 66, 67) zugeordnet ist.
2. 2. Elektrische Uhr nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Zeitanzeige der Uhr durch einen zeithaltenden elektrischen oder elektronischen Oszillator (7,8) steuerbar ist, und daß der Uhr eine weitere Steuervorrichtung in Form eines seinen Zählstand an Ausgängen (6a) als codiertes digitales Signal darstellenden elektronischen Zählers (6) zugeordnet ist, der über wenigstens einen Ausgang (9d) eines elektronischen Frequenzteilers (9) eines Oszillators (7,8) fortschaltbar ist.
3. 3. Elektrische Uhr nach Anspruch 2,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß den von der Uhr einstellbaren Steuervorrichtungen (5a, 65a - 67; 6) zur digitalen Wiedergabe von Stunden und Sekunden der Zeitanzeige, vom Zeitzeichengeber (1) einstellbare digitale Scha Itungsano rdnungen (3,4") gegenübergestellt sind, durch welche an Ausgängen (3a,4;i) das übermittelte Zeitsignal getrennt nach Stunden (3) und Sekunden (4) digital darstellbar ist.
4. 4. Elektrische Uhr nach Anspruch 3,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß den Steuervorrichtungen (5a, 65a - 67; 6) und den entsprechenden digitalen Schaltungsanordnungen für Stunden (3) und für Sekunden (4) jeweils Vergleicherschaltungen (15,16) zugeordnet sind,

   durch welche aus den Zählständen der Steuervorrichtungen (5a, 65a - 67; 6) einerseits und den digitalen Schaltungsanordnungen (3,4) andererseits die im Moment des Eintreffens des Zeitsignales vorliegende Abweichung zwischen Zeitsignal und Zeitanzeige feststellbar ist.
5. 5. Elektrische Uhr nach Anspruch 4, --dadurch gekennzeichnet,

   daß den Vergleichcrschaltungen (15,16) ein elektronischer Vorzc Lcheii-DLskrimüirttor zugeordnet ist, durch den, je nach Richtung der festgestellten Abweichung, ein deren Vorzeichen darstellendes Ausgangssignal (27) verabfolgbar ist.
6. 6. Elektrische Uhr nach Anspruch 4,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die ermittelte Abweichung der Zeitanzeige vom Zeitsignal in einem elektronischen Korrekturspeicher (25) festgehalten ist.
7. 7. Elektrische Uhr nach einem oder allen der Ansprüche 1-6, gekennzeichnet durch eine solche logische und/oder funktioneile Verknüpfung der mit der Ermittlung, Aufarbeitung und Abspeicherung einer vorliegenden Abweichung befaßten Schaltungsanordnungen (5,5a; 6,6a; 3,3a; 4,4o; 15,16; 19,21, 24,25) der Uhr untereinander bzw. mit einer zugeordneten Korrekturschaltung (26) und der

   / 3 A 2 11 8

   .Steuerschaltung (7,8; 9) für den Schrittmotor (5) daß bei festgestellter Nacheilung des Zeigerwerkes der Uhr der Schrittmotor (5) mit einer Schrittfrequenz fortstellbar ist, die erhöht ist und daß die Impulsfolge dieser Schrittfrequenz gegenüber der Belegung des Korrekturspeichers (25) verrechenbar ist, und daß bei Verabfolgung einer die Belegung des Korrekturspeichers (25) entsprechenden Impulssumme an dem Frequenzteiler (9) die Schrittfrequenz auf den Normalwert rückstellbar ist.
8. 8. Elektrische Uhr nach einem oder allen der Ansprüche 1-6, gekennzeichnet durch eine solche logische und/oder funktioneile Verknüpfung der mit der Ermittlung, Aufarbeitung und Abspeicherung einer vorliegenden Abweichung befaßten Schaltungsanordnungen (5,5a; 6,6a; 3,3a; 4,4o; 15,16; 19,21, 24,25) der Uhr untereinander bzw. mit einer zugeordneten Korrekturschaltung (26) und der Steuerschaltung (7,8; 9) des Schrittmotors (5), daß bei festgestellter Voreilung des Anzeigewerkes der Uhr der Schrittmotor (5) mit einer Schrittfrequenz beaufschlagbar ist, welche gegenüber der Normalfrequenz entweder erniedrigt oder gleich Null ist und daß die im Vergleich zur normalen Schrittfolge des Schrittmotors (5) nicht verabfolgte Impulssumme gegenüber der Belegung des Korrekturspeichers (25) verrechenbar ist und daß bei einer der Belegung des

   OQPf]

   Korrekturspeichers (25) entsprechenden Fehlimpulssumme des Schrittmotors (5) dessen Schrittfrequenz auf den Normalwert rückstellbar ist.
9. 9. Elektrische Uhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Zähler (6) durch das zur vollen Stunde eintreffende Zeitsignal auf einen Ausgangszählstand rückstellbar ist.
10. 1o. Elektrische Uhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Uhr ein manuell bctätigbarer Stcllkontakt (11") vorgesehen ist, der solchermaßen über eine Schaltungsanordnung (12) mit dem elektronischen Zähler (6) und mit der Steuer- und Antriebsschaltung (7,8; 9) des Schrittmotors (5) verbunden ist, daß während der Betätigung des Stellkontaktes (12) der elektronische Zähler (6) rückgestellt und die Bepulsung des Schrittmotors (5) unterbunden ist.
11. II. lUektrLsche Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung durch einen einstellbaren elektronischen Stundenzähler (4o) gebildet ist, der von einer dem Uhrwerk (5) der Uhr zugeordneten

    fcSir"

    - Je - - ■-"

    ersten Schaltvorrichtung (5,41) stündlich um eine Einheit fortstcLlbar ist und der durch eine dem Uhrwerk (5) der Uhr zugeordnete zweite Schaltvorrichtung (5,42) auf einen bestimmten Zählstand einstellbar ist und daß diese Einstellung innerhalb einer Stunde vor derjenigen vollen Stunde stattfindet, auf welcher die Einstellung erfolgt.
12. 12. Elektrische Uhr nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,

    daß die der Uhr zugeordnete Steuervorrichtung eine Schaltvorrichtung (65a, 66,67) ist, durch welche an η-Ausgängen das den Anzeigestand des Stundenzeigers darstellende codierte digitale Signal (5a) unmittelbar verabfolgbar ist.
13. 13. Elektrische Uhr nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,

    daß die Schaltvorrichtung durch vom Uhrwerk (!), (>5,()5a) der Uhr betätigbare Kontakte (66,67) gebildet ist.
14. 14. Elektrische Uhr nach Anspruch 13_?
    dadurch gekennzeichnet,

    daß die Kontakte als Schleifkontakte (67) ausgebildet sind, welche den Leiterbahnen einer gedruckten Codierscheibe (66) zugeordnet sind.
15. 15. Elektrische Uhr nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte als Federkontakte ausgebildet und zur Betätigung Nockenscheiben zugeordnet sind, welche auf wenigstens einer Welle (65,65a) des Uhrwerkes (5) der Uhr aufgebracht sind.
16. 16. Elektrische Uhr nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kontaktbetätigung dienenden Scheiben (66) auf einem Teil (65a) des Stundenrades (65) des Uhrwerkes (5) montiert sind.
17. 17. Elektrische Uhr nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (65,66,67) zur Darstellung der 1-12 Stunden an ihren Ausgängen, 4 Kontakte (67) aufweist, welche abhängig von der Zeigerstellung des Uhrwerkes (5) durch diesem zugeordnete Schaltmittel (66) nach einem geeigneten Code schaltbar sind und daß die Beschaltung der Ausgänge (5a) mit wechselndem Anzeigestand des Stundenzeigers gemäß dem gewählten Code veränderbar ist.

    ti _
18. 18. Elektrische Uhr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

    daß der Vergleicherschaltung für die Stunden (15) eine Rechnerschaltung (19) zugeordnet ist, durch welche die durch die Vergleicherschaltung (15) ermittelte Abweichung der Stunden mit 36oo multiplizierbar ist.
19. 19. Elektrische Uhr nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,

    daß der Vergleicherschaltung für die Sekunden (16) und der Rechnerschaltung (19) eine Additionsschaltung (21) zugeordnet ist, durch welche die beiden ermittelten Sekundenwerte der Abweichung addierbar sind.
20. 20. Elektrische Uhr nach Ansprüchen 4, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet,

    daß eine Rochnerschaltung (24) zugeordnet ist, durch welche bei einer Nacheilung der nach Sekunden ermittelte Wert der Zeitabweichung TV mit dem Faktor

    f r ι ₊ ^fN ^{+ f}N·² , ^£N³ .

    * ±2 ±3

    bzw. bei Voreilung mit dem Faktor

    jeweils bei Erfassung eines oder mehrerer Glieder diese.r Potenzreihe multiplizierbar ist, um zur Anzahl der für die Korrektur erforderlichen Impulse der Korrekturfrequenz f„ zu gelangen, wobei £<. die normale Fortstol1 frequenz und F„ die erhöhte bzw. verringerte !•'ortste.1 Lfrequenz des Schrittmotors (5") bedeuten.
21. 21. Elektrische Uhr nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor der Rechnerschaltung bei Nacheilung durch die Konvergenz

    I -

    oder durch einen dieser gleichwertigen mathomati schon Ausdruck

    und bei Voreilung durch die Konvergenz

    'K

    1 -

    oder durch einen dieser gleichwertigen mathematischen Ausdruck

    gebildet ist.

    -1ο-

    ■ - h) -
22. 22. "Elektrische Uhr nach Anspruch 3 oder 4,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß die vom Zeitzeichengeber (1) einstellbare digitale Schaltungsanordnung für die Stunde (3) durch ein durch das Zeitzeichen übermitteltes absolutes Stundensignal auf den betreffenden Stundenwert und die vom Zeitzeichengeber (1) einstellbare digitale Schaltungsanordnung
    für die Sekunde (4") durch ein während eines Zeitpunktes des eintreffenden ZeLtsignaLes übermitteltes relatives Sekundensignal auf .einen festen, auf eine volle Stunde bezogenen Sekundenwert einstellbar sind.
23. 23. Elektrische Uhr nach Anspruch 22,
    dadurch gekennzeichnet,

    daß der einstellbaren digitalen Schaltungsanordnung C3) für die Stunden eine Umsetzerschaltung (2) zur Umwandlung des Zeitsignales in ein digitales Stundensignal, zugeordnet ist.
24. 24. Elektrische Uhr nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,

    daß mit der Umschaltung der Schrittfrequenz der
    Steuerimpulse für den Schrittmotor (5) auf eine höhere Korrekturfrequenz (f„) am Impulsgeber (9) auch eine
    Umschaltung des Impuls-Pausenverhältnisses der Steuerimpulse auf eine prozentual größere Impulsbreite erfolgt.

    - 11 -
25. 25. Elektrische Uhr nach Anspruch 7 oder 8, dadurchgekennzeichnet,

    daß die Schrittfrequenz des Schrittmotors (5") um den Faktor 2ⁿ veränderbar ist.
26. 26. Elektrische Uhr nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, -

    daß die Schrittfrequenz zur Korrektur einer Nacheilung 8 Schritte *pro Sekunde beträgt.
27. 27. Elektrische Uhr nach einem der Ansprüche 1-26, dadurch gekennzeichnet,

    daß zur Durchführung der einzelnen Steuervorgänge innerhalb des Korrekturnetzwerkes eine Mikroprozessorschaltung Verwendung findet.
28. 28. Elektrische Uhr nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,

    daß zur Fortschaltung des elektronischen Zählers (6) der auch den Schrittmotor (5) des Uhrwerkes steuernde Frequenzteiler (9) des Oszillators (7,8) Verwendung findet.
29. 29. Elektrische Uhr nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,

    daß der elektronische Zähler (6) mit Sekundenschritten fortstellhar ist und über einen Zählbereich von 36oo verfügt.

    - 12 -
30. 30. Elektrische .Uhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Oszillator (7,8) ein Quarzoszillator (7) ist.
31. 31. Elektrische Uhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Oszillator (7,8) mit Frequenzteiler (9) und Schrittmotor (5), dem Zeitzeichenempfänger und dem Korrekturnetzwerk eine gemeinsame Speisebatterie (59) zugeordnet ist.
32. 32. Elektrische Uhr nach einem der Ansprüche 1-31, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schaltungsgruppen der Uhr zu einem oder mehreren integrierten Schaltkreisen (56 - 58) zusammengefaßt sind, die zusammen mit der Empfängerschaltung (53 - 56) für das Zeitzeichen auf einer gemeinsamen, auch das Uhrwerk (5) tragenden gedruckten Leiterplatte (51) aufgebracht sind.
33. 33. Elektrische Uhr nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Speisebatterie (59) auf der gedruckten Leiterplatte (51) aufgebracht ist.

    - 13 -
34. 34. HLektrische Uhr nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierten Schaltkreise wenigstens teilweise als auf der das Substrat bildenden gedruckten Leiterplatte (51) aufgebrachte Dickfilmschaltung ausgebildet sind."
35. 35. Elektrische Uhr nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß auf der gedruckten Leiterplatte (51) des Uhrwerkes (5) eine Ferritantenne angeordnet und mit Leiterbahnen derselben verbunden ist.
36. 36. Elektrische Uhr nach einem der Ansprüche 1-35, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrischen Uhr eine Zeitschalteinrichtung (5,5c) zugeordnet ist, durch welche von kurz vor bis kurz nach dem Eintreffen des Zeitzeichens die Empfängerschaltung (1) einschaltbar ist.
37. 37. lilektrische Uhr nach Anspruch 3b, dadurch gekennzeichnet, daß der Uhr eine von einem Zeitimpulsgeber (5,5b; 5,41,41a) fortschaltbare und durch das Zeitzeichen rückschaltbare (1-3, 15, 15a) elektrische Zählschaltung (45) zugeordnet ist durch welche nach Erreichen eines bestimmten Zählstandes bei nicht eingetroffenem Zeitzeichen, die Empfängerschaltung dauernd eingeschaltet ist.

    - 14 - *- ■
38. 38. Elektrische Uhr nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitschalteinrichtung (5c) dem Uhrwerk (5) zugeordnet und durch dieses betätigbar ist.

    - 15 -