DE3702993C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Quarzuhr mit einer Anzeige­ einrichtung, mit einem Gehwerk, mit einer durch das Gehwerk steuerbaren Weckeinrichtung, mit einem diese versorgen­ den elektrischen Energiespeicher, der über eine photo­ voltaische Anordnung von Solarzellen nachladbar ist, und mit einer dem Energiespeicher zugeordneten den Ladezustand überwachenden Überwachungseinrichtung, die über die Anzeigeeinrichtung angibt, ob der Energievorrat im Energiespeicher ausreichend ist.

Eine derartige Uhr ist aus der EP 01 59 688 A1 bekannt und gestattet es, den Benutzer zu warnen, wenn und solange die von einem Speicherkondensator gelieferte Spannung unter eine vorgegebene Bezugsspannung abfällt, die geringfügig oberhalb einer minimalen Betriebsspannung eingestellt ist. Wenn die Anzeigeeinrichtung ein Warnsignal abgibt, wird der Benutzer der Uhr aufgefordert, die Solarzellen zu beleuchten, um ein Nachladen zu bewirken. Dabei bleibt es dem Benutzer der Uhr unbekannt, wie dringend nachgeladen werden muß und wieviel Zeit nach Beginn der Signalgabe noch zur Verfügung steht, um den Energiespeicher nachzuladen. Verschätzt sich der Benutzer bezüglich des verbleibenden Energievorrates, insbesondere, weil ihm der Zeitpunkt des Beginns der Signalgabe auf der Anzeigeeinrichtung unbekannt ist, so besteht die Gefahr, daß beim Einstellen einer Weckzeit ungewiß ist, ob zum Zeitpunkt der Weckzeit auch tatsächlich ein Weckvorgang erfolgen wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Er­ findung die Aufgabe zugrunde, eine Quarzuhr der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, mit der ein zuver­ lässiges Wecken des Benutzers möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch die Überwachungseinrichtung über die Anzeigeeinrichtung anzeigbar ist, ob der Energievorrat für die Zeit bis zur nächsten eingestellten Weckzeit und den nächsten Weckvorgang ausreichend ist.

Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Er­ findung ist eine Überwachungseinrichtung vorgesehen, deren Eingang mit der zu überwachenden Versorgungs­ spannung beaufschlagt ist und deren Ausgang mit einer Warnanzeige verbunden ist. Um eine hohe Gangreserve zu erhalten, ist das Gehwerk der Quarzuhr energiesparend ausgelegt. Auch die Weckeinrichtung ist hinsichtlich ihres Verbrauches optimiert. Die Weckautomatik arbeitet im 24-Stunden-Rhythmus und hat eine Weckdauer, die vorzugsweise auf 128 Sekunden begrenzt ist.

Die Weckfunktion ist dadurch sichergestellt, daß die Überwachungseinrichtung den Energiespeicherzustand des Energiespeichers laufend überwacht und den Benutzer rechtzeitig über einen möglichen Ausfall der Weckein­ richtung informiert. Die Erfindung schafft somit einen Quarzwecker, welcher dem Benutzer schon bei der Weck­ zeiteinstellung mitteilt, ob er sicher geweckt werden wird. Dabei ist weder eine Netzversorgung, noch ein Austausch von Batterien erforderlich.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Quarzuhr gemäß der Erfindung mit einer Warnanzeige und

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Funktions­ blöcke der Quarzuhr.

Die in Fig. 1 dargestellte Quarzuhr verfügt über ein Gehäuse 1, auf dessen Oberseite 2 für eine photovol­ taische Energieversorgung eine Reihe von Solarzellen 3 angeordnet sind. Die Quarzuhr ist als Quarzwecker ausgebildet und verfügt über eine in dem Gehäuse 1 untergebrachte Weckeinrichtung.

An der nach vorne weisenden Seite des Gehäuses 1 ist ein Ziffernblatt 4 zusammen mit einem kleinen Zeiger 5 und einem großen Zeiger 6 vorgesehen, wobei auf einen Sekundenzeiger verzichtet wurde, um eine Energieerspar­ nis zu erzielen. Die Zeiger 5, 6 werden durch einen Schrittmotor angetrieben, dessen Taktzeit auf vorzugs­ weise 8 Sekunden erhöht worden ist.

In Fig. 1 erkennt man weiter ziffernblattseitig eine Warnanzeige 7, die bezüglich eines von den Solarzellen 3 gespeisten Energiespeichers anzeigt, ob der Ladezu­ stand "Gut" ist oder ob ein "Nachladen" notwendig ist. Die Warnanzeige 7 kann auch als Pictogramm ausgebildet sein, um den Ladezustand oder den Status anzuzeigen.

In Fig. 2 ist der Aufbau der in Fig. 1 perspektivisch dargestellten Quarzuhr stark vereinfacht schematisch dargestellt.

Das die Solarzellen 3 beaufschlagende Umgebungslicht, beispielsweise das Licht einer Nachttischlampe oder durch ein Fenster einfallendes natürliches Licht, er­ zeugt einen Ladestrom für den in Fig. 2 schematisch dargestellten Energiespeicher 8, bei dem es sich bei­ spielsweise um einen Ni-Cd-Akkumulator, einen soge­ nannten Super-Kondensator (Kondensator hoher Kapazität) oder eine sonstige wiederaufladbare Batterie handelt.

Der Energiespeicher 8 dient zur Versorgung eines Geh­ werkes 9, das energiesparend ausgelegt ist und bei­ spielsweise einen mit geringem Strom antreibbaren in der Zeichnung nicht dargestellten Schrittmotor auf­ weist, der mit einer Taktzeit von vorzugsweise 8 Se­ kunden arbeitet. Dem Gehwerk 9 ist eine Anzeigevorrich­ tung 10 zugeordnet, die beispielsweise das in Fig. 1 dargestellte Ziffernblatt 4 mit den Zeigern 5 und 6 umfaßt. Das Gehwerk 9 sowie die Anzeigevorrichtung 10 können abweichend von der Darstellung in den Fig. 1 und 2 auch digital ausgebildet sein, so daß statt eines Schrittmotors ein digitaler Uhrenschaltkreis und statt einer Anzeigevorrichtung 10 mit Zeigern 5, 6 beispiels­ weise eine vierziffrige Digitalanzeige verwendet wird.

Dem Gehwerk 9 ist eine Weckeinrichtung 11 zugeordnet, die elektronisch oder mechanisch so gestaltet ist, daß sie nur alle 24 Stunden statt in einem Zwölfstunden­ rhythmus in Aktion tritt. Dies wird dadurch erreicht, daß eine dem Schrittmotor zugeordnete Zahnradüber­ setzung so ausgebildet ist, daß eine die Weckeinrich­ tung 11 steuernde Weckauslösefeder nur alle 24 Stunden statt alle 12 Stunden den Weckvorgang auslöst.

Um das Gehwerk 9 energiesparend auszulegen, ist die Weckauslösung kräftemäßig derart ausgestaltet, daß einerseits die Kraft der Weckauslösefeder gegenüber üblichen Weckauslösefedern verringert ist. Dies erfolgt durch den Einsatz von geeigneten Kontaktwerkstoffen, wie z.B. Gold. Darüber hinaus ist die Steuerkurve der Weckauslösefeder, die in der Zeichnung nicht darge­ stellt ist, als Radienkurve ausgebildet, um die sich durch die Federkonstante erhöhenden Kräfte durch die Kurvenform auszugleichen. Hierdurch ergibt sich, daß gegenüber üblichen Anordnungen ein kleineres Drehmoment am Zeigerwerk erforderlich ist und der Schrittmotor des Gehwerkes 9 mit einem gegenüber herkömmlichen Anord­ nungen geringeren Strom betrieben werden kann.

Statt in der oben erwähnten Weise über eine Änderung der Zahnradübersetzung ein Wecken im 24-Stunden-Takt statt im 12-Stunden-Takt zu bewirken, ist gemäß einer elektronischen Lösung vorgesehen, ein Gehwerk 9 mit einer 12-Stunden-Weckauslösung einer elektronischen Flip-Flop-Schaltung zuzuordnen, mit deren Hilfe jeder zweite Schließvorgang der Weckauslösefeder unwirksam gemacht wird. Damit der Benutzer der Quarzuhr oder des Quarzweckers weiß, ob die Weckauslösung innerhalb der folgenden 12 Stunden oder innerhalb der folgenden 12 bis 24 Stunden in Aktion tritt, zeigt ein Pictogramm auf einer Flüssigkeitskristallanzeige, die mit der Warnanzeige 7 kombiniert sein kann, dem Benutzer den Status an.

Um elektrische Energie einzusparen und ein zu starkes Entladen des Energiespeichers 8 zu vermeiden, ist ein elektronischer Schaltkreis vorgesehen, der die Gesamt­ weckdauer der Weckeinrichtung 11 vorzugsweise auf 128 Sekunden begrenzt. Die Weckeinrichtung 11 kann als akustischen Signalgeber einen Piezosummer enthalten, der eine Folge von hohen Tönen erzeugt. Durch ein geeignet ausgewähltes Impuls/Pausenverhältnis des An­ steuersignals des Piezosummers wird erreicht, daß der Energieverbrauch auf ein Minimum reduziert ist.

Die Einstellung der Weckzeit, zu der die Weckeinrich­ tung 11 einen Alarm auslösen soll, sowie die übrigen Einstell- und Verstellorgane der Quarzuhr sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Wenn der Benutzer die Weckeinrichtung beispielsweise am Abend einstellt, um am frühen Morgen geweckt zu werden, erfolgt mit Hilfe der in Fig. 2 schematisch dargestellten Überwachungs­ einrichtung 12 eine Überprüfung des Ladezustandes des Energiespeichers 8, um der Gefahr aus dem Wege zu gehen, daß der Benutzer wegen fehlender Versorgungs­ energie am Morgen nicht mehr geweckt werden kann. Wenn der Energiespeicher 8 soweit entladen ist, daß für einen Betrieb des Gehwerkes 9 bis zur Weckzeit und zum Betrieb der Weckeinrichtung 11 nicht mehr genügend Energie vorhanden ist, so löst die Überwachungseinrich­ tung 12 ein Warnsignal aus. Dieses Warnsignal teilt somit dem Benutzer rechtzeitig am Abend mit, daß keine ausreichende Gangreserve für ein Wecken am Morgen vorliegt. Die Warnung kann akustisch über den bereits erwähnten Piezosummer erfolgen oder aber um Energie zu sparen, vorzugsweise optisch mit Hilfe der bereits erwähnten Warnanzeige 7 auf dem Ziffernblatt 4.

Die Überwachungseinrichtung 12 ist, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, mit dem Energiespeicher 8 verbunden, um die Speicherspannung des Energiespeichers 8 zu überwachen. Die Überwachungseinrichtung 12 enthält einen Spannungskomparator, dessen Ausgang mit der bei­ spielsweise als Flüssigkristallanzeige ausgebildeten Warnanzeige 7 verbunden ist. Sinkt die Speicherspannung des Energiespeichers 8 bei Belastung durch den Schritt­ motor des Gehwerkes 9 oder bei Belastung mittels eines Widerstandes unter einen vorgegebenen Wert, so wird dies mit Hilfe des Spannungskomparators erkannt und dem Benutzer über die Warnanzeige 7 angezeigt.

Die Bauteile der Überwachungseinrichtung 12 und des Energiespeichers 8 sind so ausgelegt, daß eine Energie­ reserve (für die Funktion von weiteren 24 Stunden) dafür sorgt, den Benutzer auch dann noch zuverlässig zu wecken, wenn die Erkennung einer zu tiefen Entladung zu einem Zeitpunkt eintritt, bei dem der Benutzer bereits auf das Wecksignal schlafend wartet. Die Wartezeit und damit die Schlafzeit kann wegen der 24-Stunden-Weck­ einrichtung somit eine Dauer von 24 Stunden nicht überschreiten.

Wenn die Warnanzeige 7 dem Benutzer einen zu geringen Energiespeicherinhalt anzeigt, so hat er die Möglich­ keit, den Energiespeicher 8 aufzuladen, indem er eine vorhandene Lichtquelle, beispielsweise eine Nachttisch­ lampe, die Zimmerbeleuchtung oder natürliches Licht auf die Solarzellen 3 auffallen läßt. Auf diese Weise wird der Energiespeicher 8 nachgeladen und die Quarzuhr mit der Weckeinrichtung 11 ist nach kurzer Zeit wieder funktionstüchtig, ohne daß der Benutzer eine Ersatz­ batterie zu beschaffen braucht.

Claims (11)

1. Quarzuhr mit einer Anzeigeeinrichtung, mit einem Geh­ werk, mit einer durch das Gehwerk steuerbaren Weck­ einrichtung, mit einem diese versorgenden elektri­ schen Energiespeicher, der über eine photovol­ taische Anordnung von Solarzellen nachladbar ist, und mit einer dem Energiespeicher zugeordneten den Ladezustand überwachenden Überwachungseinrichtung, die über die Anzeigeeinrichtung angibt, ob der Energievorrat im Energiespeicher ausreichend ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Überwachungseinrichtung (12) über die Anzeigeeinrichtung (10) anzeigbar ist, ob der Energievorrat für die Zeit bis zur nächsten eingestellten Weckzeit und den nächsten Weckvorgang ausreichend ist.

2. Quarzuhr nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Überwachungseinrichtung (12) als Eingangssignal die Versorgungsspannung des Energiespeichers (8) erfaßt, um deren zeit­ liche Veränderung zu überwachen.

3. Quarzuhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Überwachungseinrichtung (12) an eine optische Anzeigevorrichtung (7, 10) angeschlossen ist.

4. Quarzuhr nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ausgangssignal der Über­ wachungseinrichtung (12) an eine ziffernblattsei­ tig angeordnete Flüssigkristallanzeigeeinrichtung (7) angeschlossen ist, durch die die Zustände "Gut" und "Nachladen" darstellbar sind.

5. Quarzuhr nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ausgangssignal der Über­ wachungseinrichtung (12) an eine Flüssigkristall­ anzeige (7) angeschlossen ist, durch die ein Pictogramm bezüglich des Ladezustandes darstellbar ist.

6. Quarzuhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Überwachungseinrichtung (12) an eine akustische Warnvorrichtung angeschlossen ist.

7. Quarzuhr nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehwerk (9) einen Schritt­ motor aufweist und die Überwachungseinrichtung (12) die Werte der Versorgungsspannung während der Impulse des Schrittmotors mit denen während der Impulspausen vergleicht.

8. Quarzuhr nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Spannungskomparator vor­ gesehen ist, der den Spannungsabfall während der Belastung durch die Impulse des Schrittmotors des Gehwerkes (9) erfaßt und durch den beim Absinken der Spannung des Energiespeichers (8) unter einen vorherbestimmten Wert ein Signal zur Ansteuerung der optischen oder akustischen Anzeigevorrichtung (7, 10) erzeugbar ist.

9. Quarzuhr nach Anspruch 7 und 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Belastung des Ener­ giespeichers zur Erzeugung eines Spannungsabfalles durch Anlegen eines zusätzlichen Widerstandes erzeugbar ist.

10. Quarzuhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Überwachungseinrichtung (12) ein Ausgangssignal erzeugbar ist, wenn die Energiereserve nur noch 24 Stunden beträgt.

11. Quarzuhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Überwachungseinrichtung (12) ein Ausgangssignal erzeugbar ist, wenn die Energiereserve bis zur eingestellten Weckzeit nicht mehr ausreicht.