DE3828810A1 - Vorrichtung zur anzeigestellungsdetektion fuer eine analoge elektronische uhr, insbesondere eine funkgesteuerte uhr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anzeige­ stellungsdetektion für eine analoge elektronische Uhr, insbesondere eine funkgesteuerte Uhr, gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Solche Vorrichtungen ermöglichen eine automatische Grundeinstellung bei elektronischen Uhren. Ausgehend von der Grundeinstellung, bei der sich alle Zeiger in der 12 Uhr-Position befinden (auch als Null-Stellung bezeichnet),werden die Zeiger bzw. Anzeigemittel der Uhr auf die vorgegebene aktuelle Soll-Zeit eingestellt, wobei eine einfache Zählinformation über die Sekunden- bzw. Minutenschritte ausreicht. Darüber hinaus liefern solche Vorrichtungen i.d.R. Kontrollimpulse, die in pe­ riodisch wiederkehrenden Abständen einen Vergleich der Ist-Zeit mit der Soll-Zeit ermöglichen.

Aus der DE-PS 35 10 861 ist eine Vorrichtung zur Anzei­ gestellungsdetektion für eine analoge elektronische Uhr bekannt, bei der die Räder des Werkes zum Antreiben von Anzeigemitteln als Lochblendenscheiben für eine Licht­ schranke ausgebildet sind. Der Strahlengang der jewei­ ligen Lichtschranke ist von den hineinragenden Rädern unterbrochen, sofern nicht in diesen Rädern ausgebilde­ te Blendenöffnungen gerade miteinander fluchten. Hierbei bestehen die Lichtschranken jeweils aus einem getrenn­ ten Strahlungssender, dem ein Strahlungsempfänger, auf der gegenüberliegenden Seite der betreffenden Räder zugeordnet ist. Verwendet man ein Werk, bei dem Stun­ den-, Minuten- und Sekundenrad von einem einzigen Schrittmotor angetrieben sind, so reicht eine Licht­ schranke für die Zeigerstandsdetektion aus. Dabei kön­ nen sich jedoch durch die getriebliche Kopplung von Stunden-, Minuten- und Sekundenrad erhebliche Stell­ zeiten bei der Einstellung der Uhr ergeben. Darüber hinaus steht nur alle 12 Stunden eine Kontrollinfor­ mation über den Zeigerstand der Uhr zur Verfügung, wenn nämlich alle Blendenöffnungen axial miteinander fluch­ ten und vom Strahlengang der Lichtschranke durchsetzt sind. Sieht man dagegen zwei Schrittschaltmotoren zum Antrieb des Werkes vor, so können zwar die Stellzeiten verkürzt werden, jedoch sind dann auch zwei Licht­ schranken zur Anzeigestellungsdetektion erforderlich.

In einer anderen Patentschrift (DE-PS 35 13 961) ist eine Vorrichtung beschrieben, bei der mindestens ein Rad jedes Stellgetriebes durchsichtig ist und mehrere unterschiedlich breite, undurchsichtige Markierungen aufweist. Die durchsichtigen, markierten Räder liegen dabei mit ihren Markierungen in einer optischen Linie und werden von einer Lichtschranke abgetastet. Auch bei der Verwendung von mehreren getrennten Stellgetrieben kommt diese Vorrichtung mit einer einzigen Lichtschran­ ke aus. Jedoch wird hierbei wegen der zur Unterbrechung des Lichtstrahles erforderlichen Mindestbreite der Mar­ kierungen in Drehrichtung der Räder und wegen der mechanischen Toleranzen des Räderwerkes die notwendige Auflösung der Zeigerwinkelstellung nicht erreicht. Wird ein Stellgetriebe mit mehreren Zeigern betrieben, müs­ sen zudem mehrere Marken oder phasenverschobene Marken vorgesehen sein, um eine eindeutige Anzeigestellungs­ detektion zu gewährleisten. Dies führt zur Komplizie­ rung der Auswerteelektronik.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gattungs­ gemäße Vorrichtung so zu verbessern, daß auch bei Ver­ wendung von zwei getrennten Stellgetrieben eine einzige Lichtschranke genügt, und daß eine einfache und schnel­ le Erkennung der Anzeigestellung mit hoher Genauigkeit ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Die Verwendung einer Reflex-Lichtschranke mit einem kombinierten Sende- und Empfangsteil ermöglicht in Ver­ bindung mit der durchgehenden Verspiegelung des Minu­ tenrades bzw. der Lochscheibe seines Zwischenrades und mit der verspiegelten Markierung des Stundenrades an der zum Sende- und Empfangsteil weisenden Seite eine besonders einfache und schnelle Anzeigestellungsdetek­ tion.

Beim Suchlauf wird zunächst das Sekundenrad in die Null-Stellung gebracht. Dabei wird die Erkennung durch die Reflexionsschicht, die entweder an dem Minutenrad bzw. an der Lochscheibe des das Minutenrad treibenden Zwischenrades angebracht ist, ermöglicht. Das Sekun­ denrad befindet sich in Null-Stellung, wenn die beiden Blendenöffnungen des Sekundenrades und seines Zwi­ schenrades miteinander fluchten, so daß die Lichtstrah­ len der Reflex-Lichtschranke an der Reflexionschicht des Minutenrades bzw. der Lochscheibe reflektiert wer­ den und beim Empfänger zu einem Signal führen. Sobald die Null-Stellung des Sekundenrades erreicht ist, wird der gemeinsame Suchlauf für das Stunden- und Minutenrad gestartet. Das Minutenrad wird solange gedreht, bis die Blendenöffnungen des Minutenrades und seines Zwischen­ rades mit dem Strahlengang der Lichtschranke fluchten und sich gleichzeitig die verspiegelte Markierung des Stundenrades im Strahlengang der Lichtschranke befin­ det, so daß der Empfänger der Lichtschranke ein Signal registriert. Damit ist die Null-Stellung für Stunden-, Minuten- und Sekundenrad gefunden. Von dieser Stellung aus kann jede gewünschte Uhrzeit mittels der beiden Schrittmotoren eingestellt werden, wobei lediglich die Zahl der Impulse zu zählen ist.

Ist die Uhr einmal eingestellt, so erhält das Empfangs­ teil der Lichtschranke jede Minute einen sekundenge­ nauen Impuls zur Kontrolle des Sekundenrades und alle 12 Stunden einen sekundengenauen Impuls zur Kontrolle des Minuten- und Stundenrades.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Sind auf dem Stundenrad mehrere unterschiedliche Mar­ kierungen vorgesehen, so läßt sich der Suchlauf ent­ sprechend verkürzen. Enthält das Stundenrad beispiels­ weise drei Markierungen, die dadurch unterscheidbar sind, daß sie unterschiedliche Winkelsektoren einneh­ men, so verkürzt sich auch im ungünstigsten Fall der Suchlauf auf etwa ein Drittel der Zeit, die bei Ver­ wendung nur einer Markierung notwendig ist. Daneben führen die zusätzlichen Markierungen des Stundenrades natürlich auch zu zusätzlichen Kontrollimpulsen. So ergibt sich bei drei Markierungen, deren Begrenzungen in Drehrichtung des Stundenrades um 120° gegeneinander versetzt sind, alle vier Stunden eine sekundengenauer Kontrollimpuls.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispieles, das in den Zeichnungen dargestellt ist, nä­ her beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschema des Räderwerkes zur Zeiger­ standsdetektion bei einer erfindungsgemäßen Uhr,

Fig. 1a ein Prinzipschema des Räderwerkes zur Zeiger­ standsdetektion in alternativer Ausführung

Fig. 2a-d Impulsdiagramme der möglichen Fälle beim Suchlauf des Sekundenrades und

Fig. 3e-h Impulsdiagramme der möglichen Fälle beim Suchlauf des Stunden- und Minutenrades.

Bei der Uhr gemäß Fig. 1 sind ein Sekundenrad 3 , ein Minutenrad 2 und ein Stundenrad 1 koaxial angeordnet. Zum Antrieb von Stundenrad 1 und Minutenrad 2 ist ein gemeinsamer Schrittmotor mit einem Stellgetriebe vor­ gesehen, von dem nur das mit dem Minutenrad 2 in Ein­ griff stehende Zwischenrad 7 dargestellt ist. Das Se­ kundenrad 3 wird von einem gesonderten Schrittmotor über ein Stellgetriebe angetrieben, dessen Zwischenrad 8 mit dem Sekundenrad 3 in Eingriff steht. Die Zwi­ schenräder 7, 8 von Minuten- und Sekundenrad 2, 3 sind mit je einer undurchsichtigen Lochscheibe 7′, 8′ kon­ zentrisch und starr verbunden. In den Lochscheiben 7′, 8, sowie im Minutenrad 2 und im Sekundenrad 3 ist je eine kreisförmige Blendenöffnung 10, 13, 11, 12 in der Art vorgesehen, daß die Blendenöffnungen bei entspre­ chender Stellung der Lochscheiben und des Minuten- und Sekundenrades den Strahlengang einer Reflex- Licht­ schranke 9 a freigeben, deren kombiniertes Sende- und Empfangsteil 9 vor dem Sekundenrad 3 angeordnet ist. Das Stundenrad 1 weist an der zur Lichtschranke 9 wei­ senden Seite drei unterschiedliche kreissektorförmige verspiegelte Markierungen 4,5 und 6 auf. Die vorderen Begrenzungen der Markierungen sind in Drehrichtung des Stundenrades sind jeweils um 120° gegeneinander ver­ setzt, so daß die erste Markierung 4 in der 12 Uhr-Po­ sition beginnt, die zweite Markierung 5 in der 4 Uhr- Position und die dritte Markierung 6 in der 8 Uhr- Position. Dabei erstreckt sich die zweite Markierung 5 über den doppelten Zentriwinkel wie die erste Markie­ rung 4 und die dritte Markierung 6 über den dreifachen Zentriwinkel wie die erste Markierung 4. Ferner ist die Oberfläche des Minutenrades 2 an der zum Sende- und Empfangsteil 9 weisenden Seite mit einer Reflexions­ schicht 2′ versehen. Somit trifft immer dann ein Licht­ strahl auf das Empfangsteil der Lichtschranke auf:

• 1. Wenn die Blendenöffnungen 12 und 13 des Sekundenra­ des 3 und der Lochscheibe 8′ des zugehörigen Zwi­ schenrades 8 im Strahlengang der Lichtschranke 9 a fluchten und die Reflexionsschicht 2′ des Minuten­ rades 2 den Lichtstrahl reflektiert.
• 2. Wenn alle Blendenöffnungen 10, 11, 12, 13 im Strah­ lengang der Lichtschranke 9 a fluchten und einer der verspiegelten Sektoren 4, 5, 6 des Stundenrades 1 den Lichtstrahl reflektiert.

Die Reflexionsschicht 2′ kann in alternativer Ausfüh­ rung gemäß Fig. 1a auch an der zum Sende- und Empfangs­ teil 9 weisenden Seite der Lochscheibe 7′ des mit dem Minutenrad 2 im Eingriff stehenden Zwischenrades 7 vor­ gesehen sein.

Zweckmäßigerweise sind die Durchmesser der Blendenöff­ nungen 10, 13 in den Lochscheiben 7′, 8′ der schneller laufenden Zwischenräder 7, 8 kleiner als das an dieser Stelle durchlaufende Bogenstück, das die jeweilige Blendenöffnung 10, 13 bei Fortschaltung durch den Schrittmotor um eine Sekunden- bzw. Minuteneinheit zu­ rücklegt.

Das Prinzip des Suchlaufes zur Grundeinstellung der Uhr ist aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich. Zunächst wird der Suchlauf des Sekundenrades 3 durchgeführt, bis dessen Null-Stellung gefunden ist. Dabei können gemäß Fig. 2 vier verschiedene Fälle auftreten:

• a) Die Blendenöffnungen 12, 13 von Sekundenrad 3 und zugehöriger Lochscheibe fluchten nach X Schritten, so daß der Lichtstrahl der Lichtschranke 9 a von der Reflexionsschicht auf dem Minutenrad 2 oder auf der Lochscheibe 7′ reflektiert wird. Das Empfangsteil 9 der Lichtschranke detektiert ein Signal; die Null­ Stellung des Sekundenrades 3 ist nach X Schritten gefunden.
• b) Die Blendenöffnungen 12, 13 vom Sekundenrad 3 und zugehöriger Lochscheibe fluchten zu Beginn des Such­ laufs, so daß der Lichtstrahl der Lichtschranke 9 a von der Reflexionsschicht auf dem Minutenrad 2 oder auf der Lochscheibe 7′ reflektiert wird. Das Emp­ fangsteil 9 der Lichtschranke detektiert ein Signal zu Beginn des Suchlaufes. Die Weiterschaltung führt zu einer Unterbrechung des Lichtstrahls und nach 60 Schritten wieder zu einem Signal am Empfangsteil 9, so daß die Null-Stellung gefunden ist.
• c) Das Empfangsteils 9 der Lichtschranke registriert zu Beginn des Suchlaufes kein Signal; auch die Weiter­ schaltung um 60 Schritte führt zu keinem Signal. Dieser Fall tritt dann ein, wenn bei Fluchten der Blendenöffnungen 12, 13 von Sekundenrad 3 und zuge­ höriger Lochscheibe 8′ gleichzeitig die beiden Blen­ denöffnungen 10, 11 von Minutenrad und zugehöriger Lochscheibe 7′ fluchten und außerdem keine der ver­ spiegelten Markierungen 4, 5, 6 des Stundenrades im Strahlengang liegt. Das Minutenrad 2 wird dann um einige Schritte weitergeschaltet, beispielsweise um 20 Schritte. Danach wird der Suchlauf des Sekunden­ rades von neuem gestartet.
• d) Im Anschluß an Fall c) ergibt der Suchlauf nach Y Schritten die gesuchte Null-Stellung des Sekun­ denrades in analoger Weise zu Fall a) .

Nachdem die Null-Stellung des Sekundenrades gefunden ist, wird der gemeinsame Suchlauf von Stunden- und Mi­ nutenrad durchgeführt. Dabei können sich die in Fig. 3 dargestellten Fälle ergeben:

• e) Nachdem zu Beginn kein einfallendes Signal regi­ striert wird, ergibt sich nach einer gewissen Anzahl von Umdrehungen des Minutenrades ein Signal am Empfänger 9 der Lichtschranke 9 a. In dieser Stellung fluchten alle Blendenöffnungen 10, 11, 12, 13, so daß der Lichtstrahl der Lichtschranke 9 a von einer der verspiegelten Markierungen 4, 5, 6 des Stunden­ rades reflektiert wird. Nach X1 Schritten des Minu­ tenrades ist der Durchgang der Lichtschranke wieder unterbrochen. Damit ist die 12 Uhr-Stellung detek­ tiert.
• f) Nach einer gewissen Anzahl von Umdrehungen des Minu­ tenrades 2 detektiert das Empfangsteil 9 der Licht­ schranke 9 a ein Signal, das nach X1 Schritten wieder zu Null wird. Ein weiteres Signal ergibt sich nach einer vollen Umdrehung des Minutenrades 2. Der re­ flektierende Sektor überstrich daher den doppelten Zentriwinkel wie bei Fall e). Weitere Signale er­ geben sich nach einer ersten und einer zweiten zu­ sätzlichen vollen Umdrehung des Minutenrades 2. Damit ist die 4 Uhr-Position detektiert.
• g) Nach einer gewissen Anzahl von Umdrehungen des Minu­ tenrades 2 detektiert das Empfangsteil 9 der Licht­ schranke 9 a ein Signal, das nach X1 Schritten des Minutenrades wieder zu Null wird. Weitere Signale ergeben sich nach einer ersten und einer zweiten zusätzlichen vollen Umdrehung des Minutenrades 2. Damit ist die 8 Uhr-Position detektiert.
• h) Zu Beginn des Suchlaufes detektiert das Empfangsteil 9 der Lichtschranke ein Signal, das nach einigen Schritten des Minutenrades wieder zu Null wird. Hierbei wird nicht erkannt, ob zu Beginn nur das Sekundenrad in Null-Stellung war oder ob sich alle Räder in der Null-Stellungen befanden. Der Suchlauf des Stunden- und Minutenrades wird solange fortge­ setzt, bis Fall e), f) oder g) auftreten.

Die gefundenen Stellungen werden zum Anfang elektro­ nisch gespeichert; das Einstellen der gewünschten Uhrzeit erfolgt dann in herkömmlicher Weise mittels der beiden Schrittmotoren über das Zählen der impulse.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die Winkelauf­ lösung bei der Anzeigestellungsdetektion besonders hoch, da neben Stundenrad, Minutenrad und Sekundenrad, auch die wesentlich schneller drehenden Lochscheiben 7′, 8′ der Zwischenräder mit zur Detektion verwendet werden.

Die Verwendung nur einer einzigen Reflex-Lichtschranke führt zu einer erheblichen Vereinfachung und Kosten­ einsparung. Statt einer optischen Lichtschranke kann aus Gründen der Störsicherheit vorzugsweise eine in­ frarot-Lichtschranke vorgesehen sein.

Die ohnehin schon kurze Einstellzeit der Uhr kann noch weiter verkürzt werden, wenn mehr als drei verspiegelte Markierungen auf dem Stundenrad vorgesehen sind.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Anzeigestellungsdetektion für eine analoge elektronische Uhr, insbesondere eine funk­ gesteuerte Uhr, mit zwei Stellmotoren, zum Antrieb eines Stundenrades und eines Minutenrades über ein Stellgetriebe und zum Antrieb eines Sekundenrades über ein gesondertes Stellgetriebe, wobei das Minu­ tenrad und das Sekundenrad sowie je ein das Minuten- bzw. Sekundenrad treibendes Zwischenrad mit je einer Blendenöffnung in den Strahlengang einer Licht­ schranke hineinragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschranke als Reflex-Lichtschranke (9 a) mit einem kombinierten Sende- und Empfangsteil (9) aus­ gebildet ist, daß das Minutenrad (2) oder eine Lochscheibe (7′) an dem das Minutenrad treibenden Zwischenrad (7) an der zum Sende- und Empfangsteil (9) weisenden Seite eine Reflexionsschicht (2′) aufweist, und daß das Stundenrad (1) an der zum Sende- und Empfangsteil (9) weisenden Seite mindestens eine verspiegelte Markierung (4, 5, 6) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stundenrad (1) an der zum Sende- und Emp­ fangsteil (9) weisenden Seite zwei, drei oder meh­ rere verspiegelte Markierungen (4, 5, 6) aufweist, die unterschiedliche Winkelsektoren einnehmen, und deren Begrenzungen in Drehrichtung des Stundenrades um vorbestimmte Winkel gegeneinander versetzt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch drei kreissektorförmige Markierungen (4, 5, 6), deren vordere Begrenzungen in Drehrichtung des Stun­ denrades um einen Winkel von je 120° gegeneinander versetzt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennnzeich­ net, daß die zweite Markierung (5) den doppelten Zentriwinkel wie die erste Markierung (4) einnimmt, und daß die dritte Markierung (6) den dreifachen Zentriwinkel wie die erste Markierung (4) einnimmt.