DE3603073C2 - Elektronische Uhr mit Wetterstation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Uhr gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine solche Uhr mit Mikroprozessor-Wetterstation als Bausatz der Fa. Heathkit ist in der DE-Zeitschrift ELEKTRONIK 1979, Heft 12, auf Seite 14 (oben) beschrie­ ben. Unter anderem werden dort der Luftdruck erfaßt, Luftdruck-Extremwerte mit Uhrzeit und Datum ihres Auf­ tretens abgespeichert und digital angezeigt sowie eine Luftdruck-Tendenz zur Anzeige berechnet. Schreiber zur fortlaufenden Registrierung der Meßwerte und Digital­ rechner zur weiteren Datenaufbereitung können an diese Station angeschlossen werden. Für den Konsumbereich ist eine solche digital anzeigende, komplex ausgestattete elektronische Wetterstation jedoch auch ohne diese zu­ sätzlich anschließbaren Anlagen nicht besonders geeig­ net, zumal breite Bevölkerungskreise schon weniger kom­ plexen Digitalanzeigen skeptisch bis ablehnend begeg­ nen.

Handelsüblich sind herkömmliche Konsumuhren, bei denen in einem Gehäuse einerseits das Uhrwerk samt Zeitan­ zeige und andererseits wenigstens ein Meßwerk für bei­ spielsweise die Temperatur, den Luftdruck und/oder die relative Luftfeuchtigkeit in der Umgebung des Aufstell­ ortes dieses Gerätes angeordnet sind. Diese Meßwerte werden z. B. ständig am eingebauten Barometer und Thermometer angezeigt; oder auf Abruf mittels einer Schalterbetätigung wird elektro-optisch die barometrische Tendenz (steigender, gleichbleibender oder fallender Luftdruck) angezeigt. Allen diesen gängigen Lösungen ist gemein, daß es sich um eigen­ ständige, also nicht funktionell mit der Uhr verknüpfte, Geräte handelt, die lediglich in einem gemeinsamen Gehäuse und somit stilistisch einander angepaßt untergebracht sind.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß sich heute interessante Möglichkeiten der Meßwerterfassung und -verarbeitung ohne großen Zusatzaufwand, und bei erträglicher Mehrbelastung der Energieversorgung zusätzlich zur Schaltung für die Zeitanzeige, in einer preisgünstigen Konsumuhr realisieren lassen.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Wetterstation als echten Zusatznutzen, im Sinne eines aussagekräftigeren Informationsumfanges, zu einer Uhr zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einer Uhr gattungsgemäßer Art im wesentlichen dadurch gelöst, daß sie die Kennzeichnungsmerkmale des Anspruches 1 aufweist.

Nach dieser Lösung ist die Anzeige des Meßwertes nicht auf den aktuellen Meßwert beschränkt, sondern es eröffnet sich die Möglichkeit, abge­ speicherte Meßwerte unter Berücksichtigung des zugeordneten Zeit­ punktes der Meßwerterfassung darzubieten. Wenn beispielsweise - gesteuert aus der zeithaltenden Schaltung für die Uhrzeitanzeige - stündlich ein Luftdruck-Meßwert erfaßt und gespeichert wird, dann ergibt der Aufruf der Folge von 23 schon abgespeicherten Meßwerten eine Darstellung der Luftdruckschwankungen des abgelaufenen Tages und eröffnet eine gewisse Möglichkeit der Wettervorhersage. Eine Interpretation der aufgerufenen Meßwerte wird dadurch erleichtert, daß auf der Uhr angegeben wird, wann der gerade angezeigte Meßwert erfaßt wurde. Dafür braucht im Beispielsfalle einer Zeigeruhr lediglich der Stundenzeiger synchronisiert mit der Darbietung der Folge der zurückliegenden 23 Meßwerte zwei Umläufe vor der Minuterie durch­ zuführen; danach steht er wieder in der der aktuellen Zeit zuge­ ordneten Winkelstellung, während wieder der aktuelle Meßwert angezeigt wird.

Wenn die jüngst ermittelten und eingespeicherten Meßwerte zuerst aufgerufen werden sollen, muß schaltungstechnisch bzw. gerätetechnisch dafür Sorge getragen werden, daß der Stundenzeiger synchronisiert mit dem Meßwertaufruf rückwärts läuft. Einfacher ist es, das Meßwert­ profil des zurückliegenden Tages vom ältesten (23 Stunden zurück­ liegenden) Meßwert an aufzurufen, weil dann die Ansteuerung der Zeitanzeige (beispielsweise nur des Stundenzeigers) lediglich auf schnelleren Fortschalttakt in gleicher Fortschaltrichtung umzuschalten ist; außerdem dürfte die Interpretation der Meßwertfolge einfacher sein, wenn die Darbietung von weiter zurückliegenden Meßwerten hin zum aktuellen Meßwert erfolgt.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert skizzierten bevor­ zugten Ausführungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt als vereinfachtes Blockschaltbild das Zusammenwirken mehrerer Meßsysteme mit einer Uhrenschaltung.

Die im Blockschaltbild skizzierte Uhr mit elektronischer Wetterstation besteht im wesentlichen aus einem Uhrenteil 25 und wenigstens einem Meßsystem 26 mit Meßwertanzeige 27.

Das Uhrenteil 25 weist wie üblich eine quarzstabilisierte zeit­ haltende Taktschaltung 28 mit nachfolgender binärer Teilerschaltung 29 zur Untersetzung der Pulsfolgefrequenz auf. Diese liefert Fortschalt­ impulse 30 an eine Fortschalteinrichtung 31 - hier für die fort­ laufende Minutenanzeige. Dieser dient im skizzierten Ausführungs­ beispiel ein Minutenzeiger 32, der vor einer Minuterie 33 umläuft; in diesem Falle handelt es sich bei der Fortschalteinrichtung 31 um einen elektromechanischen Wandler (beispielsweise einen Schritt­ motor) mit getrieblicher Kopplung 34 zum Minutenzeiger 32. Der Minuten­ zeiger 32 kann aber auch elektrooptisch als rotierender Vektor darge­ boten sein, der von einer Fortschalteinrichtung 31 in Form eines Registers gesteuert wird; oder es handelt sich um eine elektromechanische oder elektrooptische Zifferndarstellung der fortlaufenden Minuten. Wenn auch ein Sekundenzeiger oder eine anderweitige Sekundenanzeige vorgesehen sein sollte, dann wirkt die Fortschalteinrichtung 31 hierauf, beispielsweise mit Übertragung der Bewegung über die unter­ setzende getriebliche Kopplung 34, wie aus der Uhrentechnik bekannt.

Für die fortlaufende Stundenangabe, beispielsweise mittels eines Stundenzeigers 35, ist im Beispielsfalle keine getriebliche Kopplung zum Minutenzeiger 32 vorgesehen, sondern eine elektronische zeithaltende Kopplung 36 in der Form eines Pulsfolgefrequenzuntersetzers für die Ansteuerung einer Stundenzeiger-Fortschalteinrichtung 37, hier mit getrieblicher Kopplung 38 zum Stundenzeiger 35.

Die Meßsysteme 26 weisen einen Sensor 39 vor einer Meßschaltung 40 zur Lieferung eines binär kodierten digitalen Meßwertes 41 über physikalische Umfeld-Zustände (wie etwa Temperatur, relative Luft­ feuchtigkeit oder aktuellen Luftdruck) auf; wofür ein Ausführungs­ beispiel beschrieben ist in ELEKTRONIK 1982 Heft 13, Seiten 145-149 (Krauß/Köhn "Microcomputer-Sensorik am Beispiel einer Wetterstation"). Gesteuert aus dem Uhrenteil 25, beispielsweise mittels eines Folge­ frequenzuntersetzers 42 für die Fortschaltimpulse 30 vor oder nach der elektronischen Stundenzeiger-Kopplung 36, wird periodisch - vor­ zugsweise stündlich - der Aktiviereingang 43 einer Meßschaltung 40 zur Gewinnung eines aktuellen Meßwertes 41 angesteuert. Zur Vermeidung von Beanspruchungsspitzen insbesondere im Falle einer batteriegespeisten Uhr mit Wetterstation 25/26 kann durch gestaffelte oder kodierte Abgabe des Aktivierungssignales 44 bewirkt werden, daß die einzelnen Meßschaltungen 40 nacheinander zur Gewinnung eines neuen Meßwertes 41 angesteuert werden.

Die Folge der Meßwerte 41 wird in einen Meßwertspeicher 45 übergeben, der vorzugsweise als Schieberegister für 24 aufeinanderfolgende Meßwerte 41 organisiert ist; d. h. im Meßwertspeicher 41 sind stets die stündlich erfaßten 24 Meßwerte 41 des zurückliegenden Tagesab­ laufs von 24 Stunden enthalten, weil ältere Meßwerte 41 mit Erscheinen der Jüngeren im Speicher 45 gelöscht (beispielsweise also aus dem Schieberegister herausgeschoben) werden.

Jeweils der in der ersten Speicherstelle anstehende Meßwert 41 speist über einen Umsetzer 46 die Meßwertanzeige 27. Bei dieser kann es sich z. B. um eine Digitalanzeige oder um eine Analoganzeige mit Schrittmotor-Meßwerk handeln; oder beim Umsetzer 46 handelt es sich um einen Digital-Analog-Wandler zum Speisen eines Zeigerinstrumentes mit beispielsweise einem Drehspulmeßwerk. Da normalerweise in der ersten Speicherstelle stets der zuletzt ermittelte, also der im Rahmen des Meß-Taktes aktuelle Meßwert 41 ansteht, zeigt die Anzeige 27 den aktuell über den Sensor 39 ermittelten Meßwert 41 (beispiels­ weise die "aktuelle" Temperatur) an.

Durch Abruf aller im Speicher 45 enthaltenen Meßwerte 41 läßt sich ein zeitliches Meßwertprofil über die zurückliegenden 24 Stunden (also über den gerade abgelaufenen Tageszeitraum) anzeigen. Dafür arbeitet der Speicher 45 im FIFO-Betrieb. Im Falle eines Schiebe­ registers als Meßwertspeicher 45 bedeutet das, daß der in der letzten (24.) Speicherstelle enthaltene Meßwert 41 in die (über den Umsetzer 46 ausgelesene) erste Speicherstelle übertragen wird, unter Verschiebung aller übrigen Speicherinhalte um eine Speicherstelle. Um dabei aber deutlich zu machen, daß es sich nicht um einen aktuellen, sondern um einen 23 Stunden zurückliegenden Meßwert 41 handelt, wird der Stundenzeiger 35 während dieser Anzeige des alten (23 Stunden zurück­ liegend erfaßten) Meßwertes 41 um eine Stundenteilung auf der Minuterie 33 weitergestellt - ohne Beeinflussung der zeitrichtigen Stellung des Minutenzeigers 32 bedeutet die dann erreichte Stundenzeiger-Stellung also einen 23 Stunden zurückliegenden Zeitpunkt. Als nächstes wird im FIFO-Betrieb der nächst-jüngere, also 22 Stunden zurückliegende Meßwert 41 in die erste Speicherstelle zur Ansteuerung der Anzeige­ einrichtung 47 übertragen - und dementsprechend der Stundenzeiger 35 um eine weitere Stunde vorgerückt, um anzugeben, wann (vor 22 Stunden) der momentan angezeigte Meßwert 41 erfaßt wurde. Mit zwei 12-Stunden-Umläufen ist der 24. Meßwert 41, also der jüngste oder "aktuelle" Meßwert 41 wieder in der ersten Speicherstelle; und der Stundenzeiger 35 steht wieder in der aktuellen Zeitanzeige-Position. Durch Beobachtung der Schwankung der beliebig häufig abrufbaren Darbietung auf der Anzeige 27 in Abhängigkeit vom jeweiligen Umlauf des Stundenzeigers 35 erkennt der Betrachter also die Meßwertschwankung im zurückliegenden 24-Stunden-Zeitraum. Das kann im Beispielsfalle einer Temperaturmessung für die Kontrolle der Funktion der Heizungs­ regelung oder im Falle einer Luftdruckmessung für die kurzfristige Wettervorhersage von Interesse sein. In gleicher Weise lassen sich Meßwerte 41 über längere Zeiträume, wie etwa im Wochenzyklus, speichern und abrufen; für eine Meßwert-Zuordnung wäre es dann aber zweckmäßig, neben der normalen Zeitanzeige auch eine Wochentagsanzeige im Uhren­ teil 25 vorzusehen, die synchron mit dem FIFO-Aufruf abgespeicherter Meßwerte 41 weitergeschaltet wird, bis wieder der aktuelle kalendarische Zeitpunkt bei Anzeige des jüngst-ermittelten Meßwertes 41 erreicht ist.

Im Rahmen der Erfindung kann auch ein FIFO-Aufruf der abgespeicherten Meßwerte 41 vorgesehen sein; d. h. die zuletzt eingespeicherten Meß­ werte 41 werden zuerst zur Anzeige ausgelesen. Für die zeitliche Zuordnung vor der Minuterie 33 des Uhrenteiles 25 müßte dann der Stundenzeiger 35 synchron zum Meßwert-Aufruf rückwärts laufen. Das würde im Falle eines elektromotorischen Stundenzeiger-Antriebs aller­ dings eine getriebetechnische Antriebsumschaltung oder einen elektrisch umsteuerbaren bidirektionalen Schrittmotor, also größeren apparativen Aufwand bei vergrößerter Betriebsunsicherheit, bedingen; und die Darbietung der Aufeinanderfolge der abgespeicherten Meßwerte 41 wäre nicht so leicht interpretierbar, wie die zuvor erläuterte FIFO-Meß­ wertdarbietung von der Vergangenheit zur Gegenwart.

Für den Aufruf zur Anzeige der Folge abgespeicherter Meßwerte 41 ist ein Abrufschalters 48 vorgesehen. Über ein Exklusiv-Oder-Gatter 49 ist sichergestellt, daß die Betätigung eines Abrufschalter 48 dann und nur dann Folgen hat, wenn nicht gerade in einem anderen Meß­ system 26 ein Meßwert-Abruf (mit zugeordnetem Weiterschalten des Stundenzeigers 35) erfolgt; wenn also in keinem der anderen Meß­ systeme 26 eine dem Gatter 49 nachgeschaltete bistabile Kippstufe 50 gesetzt ist. Diese gibt mit ihrem Setzsignal 51 eine Auslese-Steuer­ schaltung 52 frei; welche von einem Abgriff der Teilerschaltung 29 des Uhrenteiles 25 so viele (hier 23) Fortschaltimpulse 53 auf den Speicher 45 liefert, die Speicherstellen (Meßwerte 41) nacheinander ausgelesen werden sollen. Die Auslesesteuerschaltung 52 arbeitet also zugleich als Zähler, um mit Beendigung des Auslesezyklus ein Stopsignal 54 zum Rücksetzen der Kippstufe 50 zu liefern. Zugleich mit dem Aufruf der abgespeicherten Meßwerte 41 dienen die Fortschalt­ impulse 53 dem Weiterschalten des Stundenzeigers 35. Da aufgrund der getriebetechnischen Gegebenheiten der Stundenzeiger 35 nicht in einem Schritt um eine Fünfminuten-Teilung auf der Minuterie 33 fortbewegt werden kann, ist dem ODER-Eingang 55 der Stundenzeiger-Fort­ schalteinrichtung 37 eine Impulsfrequenz-Übersetzungsstufe 56 vorge­ schaltet, die für jeden eingehenden Fortschaltimpuls 53 so viele Impulse an die Einrichtung 37 liefert wie für das Weiterdrehen des Stundenzeigers 35 um 30° bei der gegebenen getrieblichen Kopplung 38 erforderlich ist. Über ein ODER-Gatter 57 werden die Fortschalt­ impulse 53, die von den unterschiedlichen Meßsystemen 26 erscheinen können, vor der Übersetzungsstufe 56 zusammengefaßt. Entgegen der zeichnerischen Beispielsdarstellung kann aber auch vorgesehen sein, die Fortschalteinrichtung 37 aus der Kippstufe 50 für raschere Impuls­ gabe anzusteuern und daraus immer dann einen Meßwert-Fortschaltimpuls 53 abzuleiten, wenn die Einrichtung eine Weiterschaltung des Stunden­ zeigers 35 um einen Winkel von 30° bewirkt hat - also den Meßwert­ aufruf aus dem Uhrenteil 25 heraus zu steuern.

In der Zeichnung ist durch ein ODER-Gatter 58 vor einem Blockier­ eingang 59 an dem Folgefrequenzuntersetzer 42 für die Freigabe-An­ steuerung der Meßschaltungen 40 berücksichtigt, daß zweckmäßigerweise während eines Speicher-Auslesezyklus - während also die Kippstufe 50 gesetzt ist - eine Meßschaltungs-Freigabe vorübergehend blockiert bleibt. Erst wenn das Rückkopplungsgatter 60 für das Umspeichern beim Auslesen des Schieberegisters von der Kippstufe 50 nicht mehr freigegeben ist, über das Eingangsgatter 61 also keine schon abge­ speicherten Meßwerte 41 mehr in das Schieberegister eingegeben werden, ist der Folgefrequenzuntersetzer 42 für die Ansteuerung der Meß­ schaltungen 40 wieder freigegeben, kann also wieder ein aktueller Meßwert 41 ermittelt und abgespeichert werden.

Die funktionelle Verknüpfung zwischen dem Uhrenteil 25 und den Meß­ systemen 26 ist hinsichtlich der Meßwerterfassung also durch die Zeitsteuerung für die Abspeicherung aktueller Meßwerte 41 gegeben, so daß die Auslesung und Anzeige einer Serie abgespeicherter Meßwerte 41 mit dem Umlauf des Stundenzeigers 35 zur zeitlichen Meßwert-Inter­ pretation synchronisiert werden kann. Wobei der Auslesetakt für den Aufruf abgespeicherter Meßwerte 41 ebenfalls aus der zeithaltenden Taktschaltung 28 des Uhrenteiles 25 abgeleitet wird, um Synchronisations­ probleme zu vermeiden und den Aufwand für eine gesonderte Taktsteuerung zu erübrigen.

Dabei ist es nicht erforderlich, wie im Ausführungsbeispiel beim Meßwert-Aufruf nur den Stundenzeiger 35 (diesen also entkoppelt vom Minutenzeiger 32) weiterzuschalten; wenn die getriebetechnischen Verhältnisse in Hinblick auf den wünschenswert raschen Abruf des Inhalts des Speichers 45 es zulassen, kann die Stundenzeigerkopplung 38 auch wie gewohnt an den Minutenzeigerantrieb angeschlossen sein; es laufen dann beide rasch getaktet um, wenn Fortschaltimpulse 53 auf die Fortschalteinrichtung 31 wirken (oder aus dieser abgeleitet werden).

Claims (7)

1. Elektronische Uhr (Uhrenteil 25) mit Wetterstation zum uhrzeitverknüpften Erfassen, Abspeichern (Spei­ cher 45) und abrufbaren (Abrufschalter 48) Anzeigen (Meßwertanzeige 27) von meteorologischen Umwelt-Meßwer­ ten (41), dadurch gekennzeichnet, daß eine Folge abgespeicherter und zur Anzeige abgeru­ fener Meßwerte (41) auf einer Zeiger-Meßwertanzeige (27) und zugleich synchronisiert damit die den ange­ zeigten Meßwerten (41) zugeordneten Zeitpunkte auf ei­ ner Zeiger-Zeitanzeige (Minutenzeiger 32 oder Stunden­ zeiger 35 vor Minuterie 33) in beschleunigter Abfolge darbietbar sind.

2. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte (41) in vorgegebenem zeitlichem Raster erfaßt werden und der Speicher (45) nur die Meßwerte (41) eines ganzzahligen Vielfachen dieses Rasters speichert.

3. Uhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der älteste der abgespeicherten Meßwerte (41) als erster aus dem Speicher (45) ausgelesen und die Zeitan­ zeige im Takte des Speicher-Auslesens beschleunigt fortgeschaltet wird.

4. Uhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der jüngste der abgespeicherten Meßwerte (41) als erster aus dem Speicher (45) ausgelesen und die Zeitan­ zeige im Takte des Speicher-Auslesens rückwärts fortge­ schaltet wird.

5. Uhr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Speicher (45) und der Meßwertanzeige (27) ein digital positionierender Schrittmotor als Um­ setzer (46) vorgesehen ist.

6. Uhr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßsystem (26) mit Sensor (39) zum Erfassen des aktuellen Luftdruckes als Umwelt-Meßwert (41) vorgese­ hen ist.

7. Uhr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Meßsysteme (26) mit Sensoren (39) zum Er­ fassen unterschiedlicher Umfeldgrößen als den Meßwerten (41) vorgesehen sind, bei denen die Funktion ihrer Ab­ rufschalter (48) wechselseitig verriegelt ist.