DE3719087C2 - Alarmabschalteinrichtung für eine Wecker- oder Terminuhr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Alarmabschalteinrichtung für eine Wecker- oder Terminuhr, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Üblicherweise werden die in Wecker- oder Terminuhren enthaltenen, ein akustisches Alarmsignal abgebenden Alarmeinrichtungen vom Benutzer der Uhr durch ein von Hand zu betätigendes, bewegliches Schaltorgan, beispielsweise einer Taste oder einer Wippe, abgeschaltet. So ist beispielsweise aus der DE-GM 78 27 708 eine Weckeruhr bekannt, bei der auf der Oberseite des Gehäuses eine nahezu über dessen gesamte Breite sich erstreckende Schaltwippe angebracht ist.

Aus der DE-GM 83 12 662 ist bereits eine Weckeruhr bekannt, deren Schalteinrichtung zur Unterbrechung des Alarmsignals kein bewegliches Schaltorgan mehr enthält, sondern lediglich zwei sogenannte Sensoren aufweist, bei deren gleichzeitigem Berühren, beispielsweise mit einer Fingerkuppe, das Alarmsignal unterbrochen wird. Die Berührungssensoren können dabei einfache Metalldrähte sein oder - wie in dem DE-GM 83 12 662 beschrieben - lediglich aus einer auf das Gehäuse aufgebrachten leitfähigen Lackschicht bestehen. Der Benutzer der Uhr muß aber auch hier zumindest die Weckeruhr berühren, um die gewünschte Unterbrechung des Alarmsignals zu erreichen.

Bei der in der DE-PS 34 04 252 beschriebenen, batteriebetriebenen Alarmeinrichtung kann der Benutzer der Uhr das Alarmsignal durch ein durch die menschliche Stimme gebildetes, akustisches Signal unterbrechen oder auch endgültig abstellen, so daß ein Berühren der Alarmeinrichtung nicht mehr erforderlich ist. Das von der menschlichen Stimme gebildete, akustische Signal wird bei dieser Alarmeinrichtung von einem ein Mikrofon, eine Filter- und Verstärkereinheit und einen Gleichrichter aufweisenden Empfangs- und Signalformschaltkreis aufgenommen, dessen Ausgang auf den Eingang einer monostabilen Kippstufe gelegt wird, die bei entsprechender Signalhöhe in ihren astabilen Zustand übergeht. Mit diesem Übergang ändert sich das Signal an einem Eingang eines integrierten Uhrschaltkreises, worauf dieser die Aussendung des Treibersignals für einen Alarmsignalwandler unterbricht. Sowohl das Mikrofon als auch die Filter- und Verstärkereinheit werden daher zur Einsparung von Strom erst nach dem Beginn der Alarmsignalabgabe mit ihrer Spannungsversorgung verbunden.

Ein Nachteil dieser Alarmeinrichtung besteht darin, daß trotz einer Erweiterung der Schaltung um einen Hoch- und Tiefpaß, wodurch praktisch nur noch Frequenzen um 1000 Hz (Bereich des Grundtons der menschlichen Stimme) verstärkt werden, durch verschiedene Schallquellen verursachte Fremdgeräusche zu einer Abschaltung des Wecksignals führen können, bevor die schlafende Person geweckt wurde.

Ein weiterer Nachteil dieser Alarmeinrichtung besteht darin, daß durch das vom Benutzer der Uhr abgegebene akustische Signal weitere anwesende Personen unbeabsichtigt geweckt werden können.

Aus der US-PS 3 498 047 ist eine Weckeruhr bekannt, deren Alarmsignal von deren Benutzer dadurch abgeschaltet werden kann, daß dieser beispielsweise durch Annäherung seiner Hand an die Weckeruhr von letzterer ausgesandtes Licht so reflektiert, daß dieses auf eine in der Weckeruhr vorhandene Fotozelle auftrifft. Das durch das auftreffende Licht in der Fotozelle erzeugte elektrische Signal wird derart weiterverarbeitet, daß die Alarmabschalteinrichtung der Weckeruhr nur auf Intensitätsänderungen des auf die Fotozelle auftreffenden Lichts anspricht, wobei eine Abschaltung des Wecksignals nur oberhalb eines bestimmten Schwellwertes eintritt. Die Alarmschalteinrichtung dieser bekannten Weckeruhr weist den Nachteil auf, daß sie gegen Fremdlichtquellen, wie die Raumbeleuchtung, in den Raum eindringendes Tageslicht oder gar eine nahe bei der Weckeruhr stehende Nachttischlampe, sehr empfindlich ist. Der Aufstellungsort der Weckeruhr muß daher so ausgewählt werden, daß derartige Fremdlichtquellen zumindest dann, wenn deren Intensität erheblich schwankt, möglichst außerhalb des von der Fotozelle überstrichenen Raumwinkels zu liegen kommen.

Ein weiterer Nachteil der aus der US-PS 3 498 047 bekannten Weckeruhr besteht darin, daß aufgrund möglicher - auch wenn mit konstanter Intensität einwirkender - Fremdlichtquellen die Fotozellen erst oberhalb üblicher Fremdlicht-Intensitäten bis in ihren Sättigungsbereich hinein ausgesteuert werden dürfen, da sie ansonsten auf das von der Hand des Benutzers der Weckeruhr reflektierte und dann auf sie auftreffende Licht nicht mehr reagieren können. Eine derartige Auslegung der Fotozellen hat wiederum zur Konsequenz, daß die entsprechende Glühlampe eine vergleichsweise hohe Intensität abstrahlen muß, um einerseits gegen Fremdlichtquellen konkurrieren zu können und um andererseits bei fehlendem Fremdlicht die aufgrund eines immer möglichen Fremdlichteinfalls relativ lichtunempfindlich auszulegenden Fotozellen zu einer merklichen Signalabgabe zu veranlassen. Damit besteht für diese Weckeruhr ein im Batteriebetrieb nicht mehr realisierbarer Energiebedarf.

Aus der DE-OS 30 40 751 ist ein berührungsloser Schalter bekannt, der mit einer Sende- und Empfangseinrichtung arbeitet, deren Sender im Pulsbetrieb Licht ausstrahlt, wobei hier unter Licht sämtliche kurzwelligen, elektromagnetischen Wellen verstanden werden sollen, die von körperlichen Gegenständen reflektiert werden können. Die bekannte, als Reflexionslichtschranke ausgebildete Sende-/Empfangseinrichtung ist aber kaum für eine gattungsgemäße Alarmabschalteinrichtung verwendbar, weil im Wirkungsbereich einer derartigen Alarmabschalteinrichtung häufig zahlreiche Gegenstände, wie ein Kopfkissen oder der Schläfer selbst vorhanden sind, deren Reflexion zu einer Selbstabschaltung der Alarmabschalteinrichtung führen kann. Bei Verwendung dieses bekannten berührungslosen Schalters für eine Wecker- oder Terminuhr müßten daher entweder sämtliche Gegenstände mit merklicher Reflexion von Infrarotstrahlen aus dem Wirkungsbereich der Sende- und Empfangseinrichtung entfernt oder die Uhr an einem entsprechenden Platz aufgestellt werden.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine nicht von Hand zu bedienende Alarmabschalteinrichtung für eine Wecker- bzw. Terminuhr zu schaffen, die unter Beibehaltung eines geringen Stromverbrauchs störsicher arbeitet, die auch ohne besondere Auswahl des Aufstellungsortes der Uhr voll gebrauchstauglich ist und bei der weitere, im Raum anwesende Personen nicht unbeabsichtigt durch die zur Abschaltung des Alarmsignals notwendigen Maßnahmen geweckt bzw. gestört werden können.

Die Aufgabe der Erfindung wird für eine Weckeruhr nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die in dessen kennzeichnenden Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Nach der Erfindung arbeitet die Alarmabschalteinrichtung auf der Grundlage eines Infrarotstrahlung aussendenden Reflexions-Bewegungsmelders, das heißt, die Alarmabschalteinrichtung spricht innerhalb ihres Empfangsbereichs nur auf die Bewegung eines Infrarotstrahlung abgebenden Reflektors an, während sie gegenüber der von einem ortsfesten Reflektor ausgehenden Infrarotstrahlung unempfindlich bleibt. Dadurch, daß der Sender der Alarmabschalteinrichtung eine Infrarotdiode aufweist, die im Pulsbetrieb Infrarotstrahlung aussendet, steht zum einen eine äußerst preiswerte und langlebige Infrarotstrahlungsquelle zur Verfügung, die zum anderen einen energiesparenden Betrieb der Alarmabschalteinrichtung ermöglicht, was bei batteriebetriebenen Wecker- oder Terminuhren von großer Bedeutung ist. Dadurch, daß die Sendeimpulsfrequenz des Senders auf den Durchlaßbereich des Filterverstärkers abgestimmt ist, ergibt sich ein großer dynamischer Aussteuerungsbereich des Filterverstärkers.

Dadurch, daß nach der Erfindung die elektrische Energie für einen Sendeimpuls der Infrarotdiode einem Ladekondensator entnommen wird, der während der dem betreffenden Sendeimpuls vorangehenden Impulspause von der Batterie der Uhr mit einem vergleichsweise niedrigen Strom aufgeladen worden ist, ergibt sich eine deutlich längere Lebensdauer der Batterie im Vergleich zu einer direkt aus der Batterie erfolgenden und nur während des Sendeimpuls andauernden relativ hohen Stromentnahme. Ursache für dieses unterschiedliche Verhalten herkömmlicher Batterien ist die Tatsache, daß deren Innenwiderstand bei Betrieb mit einer immer wieder nur kurzzeitig betriebenen sogenannten Spotlast - auch dann, wenn im zeitlichen Mittel dieselbe elektrische Leistung von der Batterie abverlangt wird - wesentlich schneller ansteigt, wie bei deren dauerndem Betrieb mit relativ kleinen Strömen bei Anlegen einer relativ hochohmigen sogenannten Grundlast. Als Folge davon fällt die zum Betrieb der ohnehin schon relativ niederohmigen Spotlast verfügbare Spannung relativ früh so stark ab, daß sie nicht mehr zum Betrieb der Spotlast ausreicht.

Dadurch, daß nach der Erfindung der Durchlaßbereich des Filterverstärkers so auf die Sendeimpulsfrequenz abgestimmt ist, daß bei ansteigender Impulshöhe seines Eingangssignals sein Ausgangssignal zunächst ebenfalls eine ansteigende Impulshöhe aufweist, daß aber nach Eintritt der Sättigung eine mit der Impulshöhe des Eingangssignals ansteigende Impulsbreite des Ausgangssiganls auftritt, ist es möglich, statt eines aufwendigen Differenzverstärkers mit Verstärkungsregelung einen einfach aufgebauten Verstärker zu verwenden, der nur eine niedrige Betriebsspannung benötigt und eine geringe Stromaufnahme aufweist und dennoch einen großen Signalaussteuerbereich besitzt.

Vorzugsweise ist der Differenzierstufe eine Signalverzögerungsstufe ausgangsseitig nach- oder parallelgeschaltet. Die Signal­ verzögerungsstufe bewirkt, daß die zu weckende Person beim Ertönen des Wecksignals dessen weitere Aussendung nicht bereits durch noch im Halbschlaf ausgeführte, unkontrollierte Bewegungen unterbricht. Die Verzögerungsdauer ist daher so bemessen, daß ein Wecksignal von solcher Dauer abgegeben wird, daß die zu weckende Person mit ausreichender Sicherheit in einen wachen Zustand versetzt wird. Somit erlangt die Alarmabschalteinrichtung ihr volle Betriebsbereitschaft erst nach Ablauf einer bestimmten Verzögerungsdauer.

Dadurch, daß die Signalverzögerungsstufe vom Filterverstärker getrennt angeordnet ist, läßt sich der dynamische Aussteuerungs­ bereich des Filterverstärkers allein durch eine vorteilhafte Dimensionierung der Gleichrichter- und Differenzierstufe bestimmen. Eine zusätzliche, automatische Verstärkungsregelung ist trotz des von ruhenden Gegenständen herrührenden, zeitlich konstanten Reflexionssignals, das den Filterverstärker voll aussteuern könnte, nicht mehr erforderlich. Ein Ausbilden der Signalverzögerungs­ einrichtung in dem Filterverstärker würde hingegen eine aufwendige Verstärkungsregelung erfordern.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Alarm­ abschalteinrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Alarmabschalteinrichtung nach der Erfindung anhand eines Blockschaltbildes;

Fig. 2 ein Impulsdiagramm, das die Wirkungsweise der Alarmabschalteinrichtung aus Fig. 1 erläutert;

Fig. 3 Ausführungsbeispiele einer Gleichrichter/Differenzier­ stufe, einer Signalverzögerungsstufe und einer Schwell­ wertschaltstufe nach Fig. 1;

Fig. 4 Ausführungsbeispiele einer Schaltstufe, einer EIN/AUS-Steuerstufe und eines Ausschaltgliedes aus Fig. 1;

Fig. 5 Ausführungsbeispiele einer Sende- und Empfangsstufe aus Fig. 1, und

Fig. 6 ein Gehäuseausschnitt einer Uhr, die mit einer Alarm­ abschalteinrichtung nach der Erfindung ausgestattet ist.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Termin- oder Weckeruhr, die mit einer Alarmabschalteinrichtung nach der Erfindung ausgestattet ist. Die in Fig. 1 dargestellten Baugruppen haben zum Teil die gleiche Funktion wie in der aus der DE-PS 34 04 252 bekannten Alarmabschalteinrichtung. Jedoch arbeitet die Alarmab­ schalteinrichtung nach der Erfindung als Bewegungsmelder und nicht als sprachempfindliche Schaltvorrichtung. Die Wirkungsweise der Alarmabschalteinrichtung wird nachfolgend in Verbindung mit dem in Fig. 2 dargestellten Impulsdiagramm beschrieben.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein nicht ortsfester Reflektor für von einem Sender 2 ausgestrahlte Infrarotstrahlen, beispielsweise die sich bewegende Hand einer geweckten Person, gekennzeichnet. An dem Anschluß U liegt die volle Batteriespannung an. Vom Anschluß U gelangt die Batteriespannung zu einem Uhrwerk 14, einem Signalgeber 12, einem Lampentreiber 9 und einem Monoflop 8. Obwohl die Batteriespannung an allen Baugruppen 8, 9, 12, 14 anliegt, befindet sich nur das Uhrwerk 14 im aktiven Zustand und benötigt demzufolge Batteriestrom. Wenn ein manuell betätigbarer Schalter 18 geschlossen ist, befindet sich eine im Schaltkreis des Uhrwerks 14 enthaltene Weckautomatik in Bereitschaftsstellung. Erreicht die im Uhrwerk 14 gehaltene Uhrzeit die eingestellte Weckzeit, wird in diesem ein zweiter Schalter (nicht dargestellt) geschlossen, der zu dem Schalter 18 in Reihe liegt. Mit dem Schließen des zweiten Schalters (Zeitpunkt t₁ in Fig. 2) wird ein ebenfalls nicht dargestellter, integrierter Schaltkreis im Uhrwerk 14 aktiviert, der dem Signalgeber 12 ein Wecksignal A zuführt. Der Signalgeber 12 wandelt das Wecksignal A in ein akustisches Signal A′ um, das den Schlafenden wecken soll. Das Wecksignal A bzw. akustische Signal A′ besteht aus einem kurzen Impulszug aus Einzelimpulsen mit einer im hörbaren Bereich liegenden Frequenz. Auf den ersten Impulszug folgt nach einer kurzen Pause ein zweiter Impulszug. Die Impulszüge werden solange abgegeben, bis die geweckte Person die Alarmabschalteeinrichtung auslöst, oder der integrierte Schaltkreis das Wecksignal durch Selbstabschaltung beispielsweise nach 128 sec selbst abbricht.

Das Wecksignal A wird zur Aktivierung der Alarmabschalteeinrichtung über eine Zenerdiode 19 und eine Diode 20 einer EIN/AUS- Steuerstufe 13 zugeführt, deren Schaltbild in Fig. 4 dargestellt ist. In der Steuerstufe 13 wird mittels einer weiteren Zenerdiode 42 und einem Ladekondensator 41 ein EIN-Signal gebildet, welches der Ladekurve des Kondensators 41 entsprechend zum Zeitpunkt t₁ den Wert "Null" aufweist und bis zum Zeitpunkt t 2 seinen maximalen Spannungswert erreicht. Der im Zeitpunkt t 2 erreichte Spannungs­ wert bewirkt, daß der Transistor 64 (vgl. Fig. 4) durchschaltet (Ausgangssignal C). Der Transistor 38, der zu einem Ausschaltglied 11 gehört, ist noch gesperrt und wird, wie nach­ folgend beschrieben, erst ab dem späteren Zeitpunkt t 4 aktiviert.

Das Ausgangssignal C, das über den Widerstand 43 einem Längstransistor 44 einer Schaltstufe 15 zugeführt wird, bewirkt, daß der Längstransistor 44 zum Zeitpunkt t 2 die Batteriespannung U durchschaltet. Folglich werden die Baugruppen 2, 3, 4, 5, 6 und 7 erst ab dem Zeitpunkt t 2 mit dem Signal D (durchgeschaltete Batteriespannung U) versorgt. Der Sender 2 gibt daher von diesem Zeitpunkt an Sendeimpulse ab, die beispielsweise vom Kopfkissen oder dem Schlafenden selbst reflektiert und von einem Empfänger 3 detektiert werden (Ausgangssignal E). Das detektierte Signal E gelangt über einen Filterverstärker 4, dessen Durchlaßbereich auf die Sendeimpulsfrequenz abgestimmt ist, als Signal M zu einer Gleichrichter- und Differenzierstufe 5. In deren Gleichrichter­ stufe wird aus dem Wechselspannungssendesignal eine mit dessen Intensität ebenfalls zunehmende Gleichspannung gebildet.

Die Gleichrichter- und Differenzierstufe 5 ist in Fig. 3 zusammen mit einer Signalverzögerungsstufe 6 und einer Schwellwertschaltstufe 7 dargestellt. Das Signal M gelangt über einen Kondensator 27 zu zwei Dioden 28, 29. Die beiden Dioden 28, 29 arbeiten zusammen mit den Kondensatoren 27, 31 als Spannungsverdopplerschaltung und richten das Signal M gleich. Das gleichgerichtete Signal M lädt einen Kondensator 31 auf, der sich über einen Parallel­ widerstand 30 wieder entladen kann. Der Gleichrichterstufe ist eine Differenzierstufe, bestehend aus dem Kondensator 32 und dem Wider­ stand 33, nachgeschaltet. Die Differenzierstufe bewirkt, daß die Alarmabschalteinrichtung nicht auf die Intensität des empfangenden Signals E, sondern auf dessen zeitliche Änderung anspricht. D. h., das Signal P am Ausgang der Gleichrichter- und Differenzier­ stufe 5 ist eine Funktion der Bewegungsgeschwindigkeit des Reflektors 1, und die Grenzfrequenz des Differenziergliedes 32, 33 bestimmt die Mindestannäherungsgeschwindigkeit des Reflektors 1 in Richtung auf die Uhr, in der die Sende- und Empfangseinrichtung untergebracht ist.

Durch die erfindungsgemäße Abstimmung der Bauteile des Filter­ verstärkers 4 und der Gleichrichter- und Differenzierstufe 5 ist es möglich, eine Erweiterung des dynamischen Bereichs bei der Verstärkung des Signals E und dem daraus abgeleiteten Signal P zu erreichen. Der große dynamische Aussteuerungsbereich bewirkt, daß ein möglicherweise vorhandener, statischer Reflektor, der am Verstärkereingang bereits eine Eingangsspannung hervorruft, keine zusätzliche Maßnahme zur Beeinflussung des Verstärkeraus­ steuerbereiches erforderlich macht, um den Verstärker nicht in die Sättigung zu treiben. Eine automatische Verstärkungsregelung ist daher nicht erforderlich.

Im folgenden werden zur Erläuterung der Ursache für die vorteilhafte Ausdehnung des Aussteuerbereiches folgende Größen eingeführt:

U_e: Eingangsimpulshöhe des Filterverstärkers 4 (Signal E)
U_a: Ausgangsimpulshöhe des Filterverstärkers 4 (Signal M)
T: Ausgangsimpulsbreite des Signals M
T_a: Aufladezeitkonstante des Kondensators 31 (Fig. 3)
T_e: Entladezeitkonstante des Kondensators 31
T_o: Impulsperiode des Senders 2
N: Anzahl der Sendeimpulse des Senders 2
U_c: Gleichrichtspannung am Kondensator 31.

Der zeitenabhängige Momentanwert U_c (t) folgt der Funktion:

U_c (t) = U_a×(1 - exp T×N(t)/T_a

Für den Fall T_a, T_e » T_o ergibt sich im stationären Zustand der arithmetische Mittelwert <U_c< der Gleichrichtspannung U_c zu:

<U_c< = U_a×T/T_o

Daraus ergibt sich, daß <U_c< auch bei bereits eingetretener Begrenzung der Ausgangsimpulshöhe U_a (Sättigung des Filter­ verstärkers 4) noch zunehmen kann, und zwar aufgrund einer Zunahme der Ausgangsimpulsbreite T. Eine derartige Zunahme der Ausgangsimpuls­ breite T liegt hier vor, da der Filterverstärker 4 eine diffe­ renzierende Wirkung aufweist und daher die Ausgangsimpulsbreite mit zunehmender Eingangsimpulshöhe zunimmt. Diese Zunahme tritt auch dann noch ein, wenn der Filterverstärker 4 bereits voll ausgesteuert ist und daher die Ausgangsimpulshöhe U_a nicht mehr zunehmen kann.

Der aus dem Signal E abgeleitete Impuls des Signals P könnte ohne zeitliche Verzögerung dazu benutzt werden, um das Aussenden des akustischen Wecksignals A′, das bereits ab dem Zeitpunkt t 1 abge­ geben wird, zu unterbrechen. Nach der Erfindung ist aus zwei Gründen aber eine Signalverzögerung für das Signal P vorgesehen, die bewirkt, daß erst nach einer bestimmten Totzeit Impulse des Signals P zu einer Abschaltung des Wecksignals A führen.

Einerseits kann sich eine im Schlaf befindliche Person aufgrund des Wecksignals beim Übergang von dem Schlafzustand in den Wach­ zustand bewegen, z. B. im Bett herumdrehen. Eine derartige Bewegung könnte zu einem Abschalten der Alarmabschalteinrichtung führen, bevor die Person einen ausreichenden Wachzustand erreicht hat. Folglich würden keine weiteren Wecktöne mehr abgegeben werden, und die zu weckende Person würde in den Schlafzustand zurückfallen.

Andererseits ist zu berücksichtigen, daß der Kondensator 31 (vgl. Fig. 3) beim Durchschalten der Batteriespannung D zum Zeitpunkt t 1 ungeladen ist. Der bei Beginn der Aufladung auftretende Lade­ stromstoß würde ausreichen, um an dem Differenzierglied 32, 33 - gleichwirkend dem Signal P - einen Impuls zu erzeugen, der die Alarmabschalteinrichtung betätigt und die Abgabe des Wecksignals A unterbricht. Deshalb ist die Signalverzögerungsstufe 6 vorgesehen, die eine ausreichende Totzeit liefert, damit sich zum einen der Kondensator 31 aufladen kann und zum anderen eine Mindestzahl von Weckimpulszügen abgegeben wird, die zu einem sicheren Aufwachen des Schlafenden führen.

In Fig. 1 ist die Signalverzögerungsstufe 6 beispielhaft in Reihe in die Signalverarbeitungskette aus den Baugruppen 3, 4, 5, 7, 8 geschaltet. Nach Fig. 2 wird die Signalverzögerungsstufe 6 erst zum Zeitpunkt t 3 durchgeschaltet (Signal F). Die Verzögerungs- bzw. Totzeit ergibt sich damit aus t 3-t 2. Ebenso kann die der Signalverzögerungsstufe 6 nachgeschaltete Schwellwert­ schaltstufe 7 erst zum Zeitpunkt t 3 ankommende Unterbrechungs­ signale für das Wecksignal A weiterverarbeiten. Der zeitlich aktive Betriebsbereich der Alarmabschalteinrichtung ergibt sich somit nach Signal G ab dem Zeitpunkt t 3.

Will die inzwischen durch das Wecksignal A geweckte Person die Abgabe von weiteren Wecksignalen A unterbrechen, muß sie nur kurz die als Reflektor 1 wirkende Hand in den Wirkungsbereich der vom Sender 2 abgestrahlten Sendeimpulse bewegen. Ein genaues Greifen der Uhr und Betätigen des Schalters 18 ist nicht erforderlich, da das Strahlungsfeld der Sendeimpulse bis zu der im Bett liegenden Person reicht. Mit der Bewegung des Reflektors 1 entsteht zum Zeitpunkt t 4 am Ausgang der Schwellwertschaltstufe 7 ein kurzer Impuls H. Die Schwellwertschaltstufe 7 ist notwendig, damit ein bestimmter Empfangsignalwert festgelegt werden kann, ab dem das Wecksignal A unterbrochen wird. Der Ausgangsimpuls H der Schwell­ wertschaltstufe 7 gelangt zu einem Monoflop 8, das zum Zeitpunkt t 4 in seinen unstabilen Zustand kippt. Mit dem Kippen des Mono­ flops 8 wird die Abgabe des Wecksignals A unterbrochen, da das Ausgangssignal I des Monoflops 8 neben den Baugruppen 9 und 11 auch dem integrierten Schaltkreis im Uhrwerk 14 zugeführt wird, der die Abgabe der Ansteuerimpulse zum Erzeugen des akustischen Signals A′ in dem Signalgeber 12 unterbricht. Eine Lampe 10, die das Zifferblatt der Uhr beleuchtet, wird über den Lampentreiber 9 (Ausgangssignal K) eingeschaltet. Das Einschalten der Lampe 10 erfolgt gleichzeitig zum Zeitpunkt t 4 mit dem Kippen des Mono­ flops 8. Wenn das Monoflop 8 zum Zeitpunkt t 6 in seinen stabilen Zustand zurückkippt, wird die Lampe 10 wieder ausgeschaltet. Die Lampenbrenndauer bestimmt sich somit nach der instabilen Zustandsdauer des Monoflops 10, die von t 4 bis t 6 reicht.

Wie in Fig. 1 und 4 dargestellt, wird das Signal I auch dem Ausschaltglied 11 zugeführt. Das Ausschaltglied 11 besteht aus dem Transistor 38, einem Basiswiderstand 40 und einem Kollektor­ widerstand 39. Der in Emitterschaltung geschaltete Transistor 38 liegt in dem Basis-Emitterkreis des Transistors 64 der EIN/AUS-Stufe 13. Die Anstiegsflanke des Signals I zum Zeitpunkt t 4 bewirkt das Durchschalten des Transistors 38. Mit dem Durchschalten des Transistors 38 entlädt sich ein Kondensator 41 über den Kollektorwiderstand 39. Zum Zeitpunkt t 5 ist der Spannungswert des Signals B auf einen niedrigen Wert abgefallen, so daß der Transistor 64 und infolgedessen gleichzeitig der Transistor 44 sperren. Damit wird zum Zeitpunkt t 5 die Batteriespannung D von den Baugruppen 2, 3, 4, 5, 6, 7 abgetrennt. D. h., das Einschalten der Schaltstufe 15 wird über das Signal B (Zeitpunkt t 2) und das Ausschalten über das Signal L, das aus dem Signal I abgeleitet wird, zum Zeitpunkt t 5 bewirkt. Die Alarmabschaltein­ richtung befindet sich somit im Ruhezustand und wird bei geschlossenem Schalter 18 wieder in der zuvor beschriebenen Weise durch das Durchschalten der Batteriespannung D in Betrieb gesetzt, wobei die volle Funktionsfähigkeit erst nach der Verzögerungs- oder Totzeit t 3-t 2 erreicht wird. Bis zum Öffnen des Schalters 18 erfolgt nach einigen Minuten ein neuer Nachweckvorgang (snooze) durch den integrierten Schaltkreis im Uhrwerk 14 mittels Abgabe des Wecksignals A. In bekannter Weise ist die Alarmabschalteinrichtung erst dann endgültig abgeschaltet, wenn der Schalter 18 geöffnet wird.

Fig. 3 zeigt neben der Gleichrichter- und Differenzierstufe 5 ein Ausführungsbeispiel für die Signalverzögerungsstufe 6 und die Schwellwertschaltstufe 7, deren wichtigster Bestandteil jeweils ein Komparator 21 bzw. 22 ist. Die Betriebsspannung D wird den Komparatoren 21, 22 zugeführt. Die an den Filterverstärker 4 angelegte Versorgungsspannung N wird durch den Vorwiderstand 17 und einen im Filterverstärker 4 enthaltenen Kondensator (nicht dargestellt) geglättet.

Die Arbeitsweise der Signalverzögerungsstufe 6 besteht darin, daß dem Komparator 21 an dem Pluseingang die Spannung des aus den Wider­ ständen 25, 23 gebildeten Spannungsteiler zugeführt wird. Der Minuseingang des Komparators 21 ist an einen Teiler angeschlossen, der aus einer Reihenschaltung aus einem Kondensator 26 und einem Widerstand 25 gebildet wird. Der Kondensator 26 liegt an der Spannung N und der Widerstand 24 an Masse. Der Minuseingang liegt an dem Mittenanschluß von Kondensator 26 und Widerstand 24. Beim Anlegen der Spannung N zum Zeitpunkt t 2 ist der Minuseingang positiver als der Pluseingang. Der Ausgang des Komparators 21 befindet sich somit auf Nullpotential, weshalb unerwünschte Impulse des Signals M über den Kondensator 32 gegen Masse kurzgeschlossen werden. Nach der Verzögerungszeit oder Totzeit t 3-t 2 hat sich der Kondensator 26 über den Widerstand 24 soweit aufgeladen, daß der Minuseingang nunmehr negativer als der Pluseingang ist. Hierauf schaltet der Komparatorausgang ab, und der Ausgang Q wird hochohmig oder unwirksam, weil es sich um einen Operationsverstärker (LM 393) mit einem OPEN-Kollektor-Ausgang handelt. Das zeitbestimmende Glied, das die Verzögerungszeit- bzw. Totzeit bestimmt, stellt die Reihenschaltung aus dem Kondensator 26 und dem Widerstand 24 dar. Der Umschaltpunkt hängt zeitlich auch von der Höhe des an dem Widerstand 23 eingestellten Spannungswertes ab. Im Gegensatz zu Fig. 1, gemäß der die Signal­ verzögerungsstufe 6 in Reihe in der Übertragungskette liegt, ist die Verzögerungsstufe 6 nach Fig. 3 als parallel zur Gleichrichter- und Differenzierstufe 5 liegend ausgebildet, weshalb sie während der Verzögerungszeit eingeschaltet und anschließend inaktiv ist.

Die Schwellwertschaltstufe 7 besteht aus den einen Spannungs­ teiler bildenden Widerständen 34 und 35, dessen Abgreifpunkt mit dem Minuseingang des Komparators 22 verbunden ist. Der Pluseingang des Komparators 22 ist mit dem Ausgang des Differenziergliedes 32, 33 und dem Ausgang Q des Komparators 21 verbunden. Ausgangsseitig weist der Komparator 22 eine Diode 37, die an den Eingang des Monoflops 8 angeschlossen ist, und einen Widerstand 36 auf, der an der Batteriespannung D liegt. Übersteigt der über den Kondensator 32 zugeführte Spannungssprung die durch den Spannungsteiler 34, 35 gebildete Referenzspannung, so schaltet der Komparatorausgang von Null auf die Batteriespannung D um. Dieser Ausgangsimpuls am Komparator 22 bewirkt über die Diode 37 das Kippen des Monoflops 8 zum Zeitpunkt t 4.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Senders 2 und des Empfängers 3. Dem Sender 2 wird über einen Widerstand 16 die Spannung D bzw. das Eingangssignal O zugeführt. Zusammen mit einem Kondensator 45 bewirkt der Widerstand 16 eine Entkopplung zwischen Sender 2 und Empfänger 3, damit keine sendeimpulsförmigen Betriebsspannungsschwankungen im Empfänger 3 auftreten. Weiter besteht der Sender 2 aus zwei komplementären Transistoren 50, 51, die zusammen mit den Widerständen 46, 48, 49, 52 und einem Kondensator 47 einen astabilen Multivibrator bilden. Die Impulsfrequenz wird durch den Kondensator 47 und den Widerstand 46 bestimmt. Die Impulsbreite ergibt sich aus der Dimensionierung von Kondensator 47 und Widerstand 48. Als Sendeelement wird eine Infrarotdiode 55 verwendet, deren Anode an der Verbindungsleitung zwischen einem Widerstand 54 und einem Ladekondensator 56 liegt. Die Kathode der Diode liegt über einen Widerstand 53 an dem Kollektor des Transistors 51. Im gesperrten Zustand des Transistors 51 wird der Kondensator 56 über den Widerstand 54 aufgeladen und über die Diode 55 entladen, wenn der Transistor 51 durchschaltet. Der Widerstand 53 begrenzt den Diodenstrom. Der Pulsbetrieb entlastet die Batterie, da die Batteriekapazität begrenzt ist. Die Impulsfolgefrequenz beträgt vorzugsweise 500 Hz.

Die von der Diode 55 ausgesendeten Infrarotstrahlen werden am Reflektor 1 reflektiert und gelangen zum Empfangselement, einer infrarotempfindlichen Diode 56, die mit der Kathode an der Batterie­ spannung N liegt. Zusammen mit einem Widerstand 57 bildet die Diode 56 einen Spannungsteiler, an dessen Anschluß ein Kondensator 58 angeschlossen ist, der die von der Diode empfangenen und in Stromimpulse umgesetzten Sendeimpulse dem Filterverstärker 4 zuführt.

In Fig. 6 ist eine Seitenansicht eines teilweise aufgebrochenen Uhrengehäuses 60 mit Zifferblatt 61 dargestellt. Die Empfangs- und Sendeelemente 55, 56 werden vorzugsweise mit einem Abstand zueinander an der Oberkante der Vorderseite des Uhren­ gehäuses 60 ausgebildet. In der Wandung des Gehäuses 60 sind je nach der Anzahl der Sende- und Empfangselemente 55, 56 Ein- bzw. Austrittsöffnungen 59 für die Sende- und Empfangssignale vorgesehen. Die durch die Strahlungscharakteristik des Empfangs- und Sendeelements festgelegte Hauptstrahlungsrichtung X (bzw. Empfangs­ richtung) kann gegenüber der Waagrechten Y je nach An­ wendungsfall nach oben oder unten geneigt sein. Vorzugsweise ist die Hauptstrahlungsrichtung um einen Winkel α von 20° bis 25° nach oben geneigt.

Die Wahl einer nicht senkrecht zum Zifferblatt 61 verlaufenden Hauptstrahlungsrichtung stellt neben des durch die Dimensionierung des Kondensators 31 und des Widerstands 30 bestimmten Arbeits­ punktes der Schwellwertschaltstufe 7 eine weitere Möglichkeit dar, die Ansprechempfindlichkeit der Alarmabschalteinrichtung den Erfordernissen der Praxis anzupassen. So wird auch bei einem relativ niedrigen Schwellwert das Alarmsignal von einer sich auf die Uhr in Richtung Y bewegenden Person nicht abgeschaltet, während es für den Fall, daß der Benutzer der Uhr seine Hand gezielt entgegen der Hauptstrahlrichtung X bewegt, zu einer Abschaltung des Alarmsignals kommt. Selbstverständlich läßt sich die Ansprechempfindlichkeit der Alarmabschalteinrichtung darüber hinaus auch noch durch die Dimensionierung des Filterverstärkers 4 den praktischen Gegebenheiten anpassen.

Die Erfindung ist nicht nur auf Ausführungsbeispiele beschränkt, die mit einem Filterverstärker arbeiten. Vielmehr können auch Frequenzdiskriminatoren oder Abtast- und Halteschaltungen in der Signalkette vom Empfänger 3 bis zum Monoflop 8 ausgebildet sein. Daneben kann die Erfindung so ausgelegt werden, daß sie neben einer Annäherung auch auf eine Entfernung des Reflektors von der Uhr anspricht.

Claims (15)

1. Alarmabschalteinrichtung für eine batteriebetriebene Wecker- oder Terminuhr, mit einem Uhrwerk, welches einen integrierten Schaltkreis enthält, der bei Übereinstimmung zwischen Uhr- und Alarmzeit ein Wecksignal an einen vorzugsweise als elektroakustischen Wandler ausgebildeten Signalgeber abgibt, mit einem Empfangs- und Signalformschaltkreis, der zur Aufnahme und Weiterverarbeitung eines vom Benutzer der Uhr herrührenden Abschaltsignals einen Empfänger, einen Filterverstärker, eine Gleichrichterschaltung und eine Schwellwertschaltstufe aufweist und der erst nach Aussendung des Wecksignals an seine Spannungsversorgung gelegt wird und dann das Abschaltsignal so verarbeitet, daß bei dessen Anlegen an einen Eingang des integrierten Schaltkreises dieser die Aussendung des Wecksignals unterbricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmabschalteinrichtung einen Infrarotstrahlung abgebenden Sender (2) und der Empfangs- und Signalformschaltkreis einen im infraroten Strahlungsbereich empfindlichen Empfänger (3) aufweist, daß der Sender (2) eine Infrarotdiode (55) enthält, die Infrarotstrahlung im Pulsbetrieb aussendet, welche vom Benutzer (1) der Uhr reflektiert und vom Empfänger (3) detektiert wird, daß die elektrische Energie für einen Sendeimpuls der Infrarotdiode (55) einem Ladekondensator (56) entnommen wird, der während der dem betreffenden Sendeimpuls vorangehenden, vergleichsweise langen Impulspause von der Batterie der Uhr mit einem vergleichsweise niedrigen Strom aufgeladen worden ist, daß der Durchlaßbereich des Filterverstärkers (4) so auf die Sendeimpulsfrequenz (1/T_o) abgestimmt ist, daß bei ansteigender Impulshöhe (U_e) seines Eingangssignals (E) sein Ausgangssignal (M) zunächst ebenfalls eine ansteigende Impulshöhe (U_a) aufweist, daß aber nach Eintritt der Sättigung eine mit der Impulshöhe (U_e) des Eingangssignals (E) ansteigende Impulsbreite (T) des Ausgangssignals (A) auftritt und daß die Gleichrichterschaltung (27-31) durch eine ihr nachgeschaltete Differenzierstufe (32, 33) zu einer Gleichrichter- und Differenzierstufe (5) erweitert ist, deren Ausgangssignal (P) durch die zeitliche Änderung der vom Empfänger (3) detektierten Infrarotstrahlung bestimmt wird.

2. Alarmabschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang der Schwellwertschaltstufe (7) und dem Eingang des integrierten Schaltkreises ein Monoflop (8) geschaltet ist, dessen Ausgang mit dem Eingang des integrierten Schaltkreises verbunden ist und welches in seinen astabilen Zustand versetzt wird, wenn an dem mit seinem Eingang verbundenen Ausgang der Schwellwertschaltstufe (7) ein Ausgangssignal (H) auftritt.

3. Alarmabschalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter- und Differenzierstufe (5) zwei in Reihe geschaltete Baugruppen aufweist, von denen die als Gleichrichter wirkende Baugruppe aus einer zwei Dioden (28, 29) und zwei Kondensatoren (27, 31) aufweisenden Spannungsverdopplerschaltung besteht, während die als Differenzierglied wirkende Baugruppe aus einer Reihenschaltung eines Kondensators (32) und eines Widerstands (33) besteht.

4. Alarmabschalteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangs- und Signalformschaltkreis eine vor der Schwellwertschaltstufe (7) angeordnete Signalverzögerungsstufe (6) aufweist, die nach Abgabe des Wecksignals (A) ihr Ausgangssignal (Q) gegenüber ihrem Eingangssignal (P) solange (t₃-t₂) verzögert, daß der akustische Signalgeber (12) zumindest für eine bestimmbare Zeitspanne (t₃-t₁) ein Alarmsignal (A′) abgibt.

5. Alarmabschalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverzögerungsstufe (6) der Gleichrichter- und Differenzierstufe (5) parallel geschaltet ist und einen Komparator (21) mit einem OPEN-Kollektor aufweist, dessen Ausgang mit dem Ausgang des Differenziergliedes (32, 33) der Differenzierstufe (5) verbunden ist, und daß die Verzögerungszeit (t₃-t₂) durch eine Reihenschaltung aus einem Kondensator (26) und einem Widerstand (24) bestimmt wird.

6. Alarmabschalteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschaltstufe (7) einen Komparator (22) aufweist, dessen erstem Eingang eine Referenzspannung zugeführt wird und dessen zweiter Eingang sowohl mit dem Ausgang (P) des Differenziergliedes (32, 33) der Gleichrichter- und Differenzierstufe (5) als auch mit dem Ausgang (Q) des Komparators (21) der Signalverzögerungsstufe (6) verbunden ist.

7. Alarmabschalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wecksignal (A) neben dem Signalgeber (12) über eine Reihenschaltung aus einer Zenerdiode (19) und einer Diode (20) auch einem ersten Eingang (B) einer AUS/EIN-Steuerstufe (13) zugeführt wird, welche über eine Schaltstufe (15) sowohl den Empfangs- und Signalformschaltkreis (3, 4, 5, 6, 7) als auch den Sender (2) mit ihrer Versorgungsspannung (D, O) verbindet.

8. Alarmabschalteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem am Ausgang der Diode (20) anliegenden Signal (B) in der EIN/AUS-Steuerstufe (13) durch eine Parallelschaltung einer Zenerdiode (42) und einem Ladekondensator (41) ein EIN-Signal gebildet wird, welches mit einer bestimmbaren Zeitverzögerung (t₂-t₁) einen Ausgangstransistor (64) durchschaltet, der seinerseits einen in der Schaltstufe (15) vorhandenen Längstransistor (44) durchschaltet.

9. Alarmabschalteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (I) des Monoflops über ein Ausschaltglied (11) auch einem zweiten Eingang (L) der EIN/AUS-Steuerstufe (13) zugeführt wird, deren Ausgangssignal (C) über die Schaltstufe (15) den Empfangs- und Signalformschaltkreis (3, 4, 5, 6, 7) und den Sender (2) nach dem Übergang des Monoflops (8) in seine astabile Lage von ihrer Versorgungsspannung (D, O) trennen.

10. Alarmabschalteinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausschaltglied (11) aus einem in der Emitterschaltung geschalteten Transistor (38) besteht, der im Basis-Emitterkreis des Ausgangstransistors (64) der EIN/AUS-Steuerstufe (11) liegt und an dessen Basis das Ausgangssignal (I) des Monoflops (8) liegt.

11. Alarmabschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolgefrequenz bzw. die Impulsbreite des Senders (2) durch die Dimensionierung eines Kondensators (47) und jeweils eines Widerstandes (46 bzw. 48) bestimmt wird, die zusammen mit zwei weiteren Widerständen (49, 52) einen astabilen Multivibrator bilden.

12. Alarmabschalteinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolgefrequenz des Senders (2) vorzugsweise etwa 500 Hz beträgt.

13. Alarmabschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (3) eine infrarotempfindliche Diode (56) aufweist, die mit ihrer Kathode an einer von der Batteriespannung (U) abgeleiteten Spannung (N) liegt und die zusammen mit einem Widerstand (57) einen Spannungsteiler bildet, an dessen Abgreifpunkt ein Kondensator (58) angeschlossen ist, der die von der Diode (56) empfangenen Signale dem Filterverstärker (4) zuführt.

14. Alarmabschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (3) und der Sender (2) an der Oberkante der Vorderseite des Uhrengehäuses (60) mit Abstand zueinander angeordnet sind und daß die Hauptstrahlung- bzw. Hauptempfangsrichtung X des Sendesignals bzw. Empfangssignals gegenüber der Waagrechten Y um einen Winkel von vorzugsweise 20° bis 25° nach oben geneigt ist.

15. Alarmabschalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (I) des Monoflops (8) auch auf den Eingang eines Lampentreibers (9) gelegt wird, der eine Lampe für die Beleuchtung der Zeitanzeige der Wecker- oder Terminuhr ansteuert und dessen Ausgangssignal (K) solange von Null verschieden ist, wie sich das Monoflop in seinem astabilen Zustand befindet.