DE4240771C2 - Funkuhr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Funkuhr nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

In Amerika und Deutschland (siehe HILBERG, Wolfgang: Funkuhren. München, Wien: Oldenbourg, 1983, S. 42-57) werden Radiowellen mit überlagerter Zeitinforma­ tion ausgesendet, und es sind Uhren erhältlich, die diese Radiowellen empfan­ gen und sie zur Zeitkorrektur einsetzen. In Japan werden derzeit in einem Versuchsstadium unter Leitung des Ministeriums für Post- und Fernmelde­ wesen Standardradiowellen mit überlagerter Zeitinformation ausgesendet, und die zuständigen Behörden planen, die regelmäßige Aussendung der Zeitinfor­ mation in naher Zukunft zu beginnen. Es besteht daher ein zunehmender Bedarf an Uhren, die die Zeit unter Verwendung der die Zeitinformation enthaltenden Radiowelle korrigieren. Die genannten Länder verwenden das­ selbe Format für die Übertragung der Zeitinformation. Das heißt, ein Rahmen oder Block ist eine Minute lang und enthält Werte für "Minute", "Stunde", "Tag", "Wochentag", "Monat", "Jahr", etc. in Form von BCD Codes (Binär- Codierte-Dezimalcodes), die durch Pulsdauermodulation mit 1 Hz pro Bit über­ tragen werden, und entweder der Anstieg oder der Abfall des Anfangsimpulses eines Rahmens ist genau mit Null Sekunden synchronisiert. Eine typische her­ kömmliche Funkuhr enthält eine Bezugssignalerzeugungseinrichtung, zum Bei­ spiel einen Quarz, und mißt die Zeit auf der Basis des Bezugssignals. Wenn die Zeit korrigiert werden soll, empfängt die Funkuhr die in wenigstens einem Rahmen enthaltene Zeitinformation und korrigiert die Zeit auf der Basis der empfangenen Zeitinformation.

Moderne Quarzuhren erreichen ohne weiteres eine Genauigkeit mit einer Zeit­ abweichung von etwa nur 20 Sekunden pro Monat. Daher ist es praktisch unmöglich, daß eine solche Quarzuhr einen Fehler von mehr als einer Minute aufweist, wenn die Zeitkorrektur beispielsweise einmal im Monat erfolgt. Daher wird es gewöhnlich ausreichen, die Zeit nur im Hinblick auf die Sekunde zu korrigieren. Dementsprechend brauchen die Uhren gewöhnlich nur in der Lage zu sein, die Null-Sekunden Information zu empfangen, während die übrige Information unnötig ist. Die oben erwähnten herkömmlichen Uhren empfangen immer die in wengistens einem Rahmen enthaltene Zeitinformation, obwohl in vielen Fällen der größte Anteil der empfangenen Zeitinformation überflüssig ist und die beim Empfang verbrauchte Energie entsprechend vergeudet ist.

Eine Funkuhr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der DE 31 44 321 A1 bekannt. Mit dieser bekannten Uhr soll erreicht werden, daß die Empfangseinrichtung zur Vermeidung unnötigen Batterieverbrauchs nur dann angeschaltet wird, wenn die Radiowelle empfangen werden soll, wobei dies mit einer solchen Häufigkeit erfolgt, daß ein vorgegebener Zeitfehler zwischen der mittels der Anzeigeeinrichtung angezeigten Zeit und den korrekten Zeitda­ ten nicht überschritten wird. Zu diesem Zweck ist ein Speicher vorgesehen, der Datum und Uhrzeit des jeweils nächsten Einschaltzeitpunkts speichert. Zu jedem Einschaltzeitpunkt wird jeweils ein vollständiges Zeittelegramm empfan­ gen. Die Druckschrift beschreibt ferner, daß dieser Einschaltzeitpunkt stets so gewählt werden kann, daß die Empfangsverhältnisse voraussichtlich optimal sind, also z. B. in den Nachtstunden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Funkuhr zu schaffen, die einen unnötigen Stromverbrauch während des Empfangs der Zeitinformation vermeidet.

Diese Aufgabe wird mit einer Funkuhr gelöst, die die Merkmale des Patent­ anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnun­ gen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein Beispiel des Formats der einer Radiowelle überlagerten Zeitinforma­ tion,

Fig. 3 ein Flußdiagramm der Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Ausfüh­ rungsform,

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 5 ein Flußdiagramm der Arbeitsweise der in Fig. 4 gezeigten Ausfüh­ rungsform.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 soll zunächst eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden.

Wie in Fig. 1 gezeigt, mißt eine Zeitmeßeinrichtung 1 die Zeit, und eine Anzeigeeinrichtung 2 zeigt die mittels der Zeitmeßeinrichtung 1 gemessene Zeit an. Eine Empfangseinrich­ tung 3 empfängt Radiowellen, die eine Zeitinformation enthal­ ten, und umfaßt eine Antenne 3a und eine Empfangsschaltung 3b, die ein Signal von der Antenne 3a verstärkt und detek­ tiert. Eine Zeitinformationsleseeinrichtung 4 liest die mit­ tels der Empfangseinrichtung 3 empfangene Zeitinformation. Eine Beurteilungseinrichtung 5 erfaßt die Null-Sekunden-In­ formation auf der Basis der von der Zeitinformationsleseein­ richtung 4 gelieferten Zeitinformation und beurteilt außerdem durch Vergleich mit der Null-Sekunden-Information, ob die Sekunden der mittels der Zeitanzeigeeinrichtung 2 angezeigten Zeit vorlaufen oder nachlaufen. Wenn die Sekunden sich im Bereich von 0 Sekunden bis 30 Sekunden befinden, wenn die Null-Sekunden-Information empfangen wird, wird sie als vorlaufend beurteilt, während, wenn die Sekunden im Bereich von 31 Sekunden bis 59 Sekunden sind, sie als nachlaufend beurteilt werden. Eine Speichereinrichtung 6 speichert das von der Beurteilungseinrichtung 5 abgegebene Beurteilungsergebnis im Hinblick darauf, ob die Sekunden der mittels der Zeitanzeigeeinrichtung 2 angezeigten Zeit vorlaufen oder nachlaufen, als Schnell/Langsam-Information. Eine Koinzidenzdetektoreinrichtung 7 macht einen Vergleich zwischen dem Ergebnis der Beurteilung durch die Beur­ teilungseinrichtung 5 und der in der Speichereinrichtung 6 gespeicherten Schnell/Langsam-Information und frischt außer­ dem den Inhalt der Speichereinrichtung 6 auf. Eine Empfangs­ steuereinrichtung 8 erlaubt der Empfangseinrichtung 3 norma­ lerweise, einen Empfangsbetrieb auszuführen, bis eine Null- Sekunden-Information empfangen wurde. Bei dieser Ausführungs­ form kann die Empfangseinrichtung 3 die Zeitinformation ein­ mal pro Monat empfangen. Eine Zeitkorrektureinrichtung 9 kor­ rigiert die durch die Anzeigeeinrichtung 2 angezeigte Zeit auf der Basis der von der Zeitinformationsleseeinrichtung 4 gelieferten Zeitinformation.

Fig. 2 zeigt das Codeformat der Zeitinformation, das gegen­ wärtig in Japan gesendet wird. Die Informationen bezüglich "Minute", "Stunde", "Tag", etc. sind gruppiert, und eine Un­ terscheidung zwischen "1" und "0" erfolgt durch Änderung der Pulsdauer. Es sei angemerkt, daß die Information bezüglich "Tag" den gegenwärtigen Tag in der Form der seit dem ersten Januar gezählten Gesamtanzahl von Tagen repräsentiert. Der Impuls steigt alle Sekunden an. Eine Impulsdauer von 500 ms repräsentiert eine "1", während eine Impulsdauer von 800 ms eine "0" repräsentiert. Eine Impulsdauer von 200 ms dient dazu, eine Pause zwischen den Rahmen zu repräsentieren, sowie eine Pause zwischen den einzelnen Informationsteilen bezüg­ lich "Minute", "Stunde", "Tag", etc. Die Gewichtung jedes Impulses ist vorbestimmt. Die in Fig. 2 gezeigte Zeitinfor­ mation gibt 42 Minuten nach 18 Uhr des zweihundertdreiund­ fünfzigsten Tages an. Zusätzlich ist die Pulsdauer für die erste und die letzte eine Sekunde in einem Rahmen 200 ms. Von zwei aufeinanderfolgenden Signalen mit einer Pulsdauer von 200 ms repräsentiert demnach der Anstieg des zweiten Impulses Null Sekunden. Der Anstieg des zweiten Impulses ist die Null- Sekunden-Information.

Als nächstes soll unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 3 der Zeitkorrekturbetrieb erläutert werden.

Wenn ein Zeitkorrekturbetrieb gestartet wird, wird die Emp­ fangseinrichtung 3 unter der Steuerung durch die Empfangs­ steuereinrichtung 8 mit Strom versorgt, um den Empfang von Zeitinformation enthaltenden Radiowellen zu beginnen. Die von der Empfangseinrichtung 3 empfangene Zeitinformation wird von der Zeitinformationsleseeinrichtung 4 gelesen (Schritt A).

Wenn dann die Beurteilungseinrichtung 5 eine Null-Sekunden-In­ formation erfaßt, beurteilt sie, ob die Sekunden der mittels der Anzeigeeinrichtung 2 im Moment angezeigten Zeit vorlaufen oder nachlaufen (Schritt B).

Dann vergleicht die Koinzidenzdetektoreinrichtung 7 das Er­ gebnis der Beurteilung durch die Beurteilungseinrichtung 5 und die in der Speichereinrichtung 6 gespeicherte Schnell/Langsam-Information und frischt danach die Schnell/Langsam-Information in der Speichereinrichtung 6 auf. Die Koinzidenzdetektoreinrichtung 7 liefert dann ein Koinzi­ denz- oder ein Fehlerdetektorsignal an die Empfangssteuer­ schaltung 8 (Schritt C).

Wenn die Koinzidenzdetektoreinrichtung 7 Koinzidenz fest­ stellt, empfängt die Empfangssteuereinrichtung 8 ein Koinzi­ denzsignal von der Koinzidenzdetektoreinrichtung 7 und stoppt den Empfangsbetrieb der Empfangseinrichtung 3 (Schritt D).

Die Zeitkorrektureinrichtung 9 korrigiert dann die an der An­ zeigeeinrichtung 2 angezeigte Zeit auf der Basis sowohl der Null-Sekunden-Information von der Leseeinrichtung 4 als auch der Schnell/Langsam-Information von der Beurteilungsseinrich­ tung 5 (Schritt E).

Wenn sich gegenüber dem Schnell/Langsam-Zustand der Sekunden bei der vorangehenden Zeitkorrektur keine Änderung ergibt, wird die Zeitkorrektur auf der Basis der Null- Sekunden-Information ausgeführt. Das heißt, wenn die Sekunden vorlaufen, werden sie zu "00" Sekunden korrigiert, während, wenn die Sekunden nachlaufen, sie zu "00" Sekunden korrigiert werden und außerdem die Minuten um eine Minute weitergestellt werden, wodurch ein Fehler im Bereich von +30 Sekunden bis - 30 Sekunden korrigiert wird.

Wenn auf der anderen Seite im Schritt C von der Koinzidenzde­ tektoreinrichtung 7 ein Fehler bzw. ein Unterschied festge­ stellt wird, empfängt die Empfangssteuerschaltung 8 ein Feh­ lersignal von der Koinzidenzdetektoreinrichtung 7 und setzt die Empfangsoperation der Empfangseinrichtung 3 fort, um die Zeitinformation in einem vorbestimmten Bereich, zum Beispiel Information über "Minute", "Stunde" oder "Tag" zu erhalten (Schritt F). Das heißt, wenn die Schnell/Langsam-Information sich von der bei der vorangehenden Zeitkorrektur unterschei­ det, kann die angezeigte Zeit um 30 Sekunden oder mehr vor­ laufen oder nachlaufen. In diesem Fall kann eine genaue Kor­ rektur nicht allein mit dem Null-Sekunden-Signal gemacht wer­ den wie oben. Daher wird weitere Zeitinformation, zum Bei­ spiel Information bezüglich "Minute", "Stunde" oder "Tag" zu­ sätzlich empfangen, um dadurch die Zeit genau zu korrigieren.

Die Zeitkorrektureinrichtung 9 korrigiert dann die von der Anzeigeeinrichtung 2 angezeigte Zeit auf der Basis der von der Leseeinrichtung 4 gelieferten Zeitinformation im Schritt E.

Mit der oben beschriebenen Operation erfolgt die Zeitkorrek­ tur normalerweise einfach durch Empfang der Null-Sekunden-In­ formation, und weiter benötigte Zeitinformation wird zusätz­ lich bei einer Änderung des Schnell/Langsam-Zustands empfan­ gen, was es erlaubt, die Zeitkorrektur zuverlässig zu machen.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

In Fig. 4 mißt eine Zeitmeßeinrichtung 11 die Zeit, und eine Anzeigeeinrichtung 12 zeigt die von der Zeitmeßeinrichtung 11 gemessene Zeit an. Eine Empfangseinrichtung 13 empfängt Zeit­ information enthaltende Radiowellen und umfaßt eine Antenne 13a und eine Empfangsschaltung 13b, die das Signal von der Antenne 13a verstärkt und detektiert. Eine Zeitinformations­ leseeinrichtung 14 liest die von der Empfangseinrichtung 13 empfangene Zeitinformation. Eine Zeitdifferenzdetektorein­ richtung 15 stellt eine Zeitdifferenz zwischen der von der Zeitinformationsleseeinrichtung 14 gelieferten Zeitinforma­ tion und der von der Anzeigeeinrichtung 12 angezeigten Zeit fest. Eine Vergleichseinrichtung 16 beurteilt, ob die von der Zeitdifferenzdetektoreinrichtung 15 erfaßte Zeit innerhalb des Bereichs von -20 Sekunden bis +20 Sekunden liegt oder nicht, und gibt ein Detektorsignal ab, wenn die von der Zeit­ differenzdetektoreinrichtung 15 erfaßte Zeit außerhalb dieses Bereichs liegt. Eine Empfangssteuereinrichtung 17 steuert die Empfangsoperation der Empfangseinrichtung 13. Bei dieser Aus­ führungsform läßt die Empfangssteuereinrichtung 17 einmal pro Monat den Empfang der Zeitinformation durch die Empfangsein­ richtung 13 zu. Eine Zeitkorrektureinrichtung 18 korrigiert die von der Anzeigeeinrichtung 12 angezeigt Zeit.

Unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 5 soll als nächstes die Zeitkorrekturoperation erläutert werden.

Wenn eine Zeitkorrekturoperation beginnt, wird die Empfangs­ einrichtung 13 unter der Steuerung der Empfangssteuereinrich­ tung 17 mit Strom versorgt, um den Empfang von Zeitinforma­ tion enthaltenden Radiowellen zu beginnen. Die von der Emp­ fangseinrichtung 13 empfangene Zeitinformation wird von der Zeitinformationsleseeinrichtung 14 gelesen (Schritt G).

Wenn eine Null-Sekunden-Information erfaßt wird, ermittelt die Zeitdifferenzdetektoreinrichtung 15 eine Zeitdifferenz zwi­ schen der Null-Sekunden-Information und den Sekunden der mittels der Anzeigeeinrichtung 12 angezeigten Zeit (Schritt H).

Als nächstes beurteilt die Vergleichseinrichtung 16, ob die von der Zeitdifferenzdetektoreinrichtung 15 festgestellte Zeitdifferenz innerhalb des Bereichs von -20 Sekunden bis +20 Sekunden liegt oder nicht (Schritt I).

Wenn festgestellt wird, daß die Zeitdifferenz innerhalb des obigen Bereichs liegt, wird ein dies anzeigendes Signal an die Empfangssteuereinrichtung 17 geliefert. Als Antwort auf dieses Signal stoppt die Empfangssteuereinrichtung 17 den Empfangsbetrieb der Empfangseinrichtung 13 (Schritt J).

Die Zeitkorrektureinrichtung 18 korrigiert dann die von der Anzeigeeinrichtung 12 angezeigte Zeit auf der Basis sowohl der Null-Sekunden-Information von der Zeitinformationsleseein­ richtung 14 als auch der Zeitdifferenzinformation von der Zeitdifferenzdetektoreinrichtung 15 (Schritt K).

Wenn also die Differenz zwischen der empfangenen Zeitinforma­ tion und der angezeigten Zeit innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne liegt, erfolgt die Zeitkorrektur auf der Basis der Null-Sekunden-Information. Das heißt, wenn die Sekunden vorlaufen, werden sie zu "00" Sekunden korrigiert, während, wenn die Sekunden nachlaufen, sie zu "00" Sekunden korrigiert werden und außerdem die Minuten um eine Minute vorgerückt werden, wodurch ein Fehler im Bereich von -20 Sekunden bis +20 Sekunden korrigiert wird.

Wenn im Schritt I andererseits festgestellt wird, daß die Zeitdifferenz außerhalb des obigen Bereichs liegt, wird ein dies angebendes Signal an die Empfangssteuereinrichtung 17 geliefert. Als Antwort auf dieses Signal erlaubt die Emp­ fangssteuereinrichtung 17 der Empfangseinrichtung 13, den Empfangsbetrieb fortzusetzen, um dadurch Zeitinformation in einem vorbestimmten Bereich (zum Beispiel Information bezüg­ lich "Minute", "Stunde" oder "Tag") zu erhalten (Schritt L). Solange eine Zeitkorrektur einmal im Monat ausgeführt wird, besteht praktisch keine Möglichkeit, daß die Zeitdifferenz außerhalb des Bereichs von -20 Sekunden bis +20 Sekunden liegt. Wenn daher die Zeitdifferenz außerhalb des obigen Be­ reichs ist, wird die Uhr als außerordentlich schnell oder langsam infolge einer Fehlfunktion beurteilt. In einem sol­ chen Fall kann eine genaue Korrektur nicht allein mit der Null-Sekunden-Information erfolgen wie oben. Daher wird wei­ tere Zeitinformation, zum Beispiel Information bezüglich "Minute", "Stunde" oder "Tag" empfangen, um so die Zeit exakt zu korrigieren.

Die Zeitkorrektureinrichtung 18 korrigiert dann im Schritt K die von der Anzeigeeinrichtung 12 angezeigte Zeit auf der Ba­ sis der von der Zeitinformationsleseeinrichtung 14 geliefer­ ten Zeitinformation.

Bei dem oben beschriebenen Betrieb erfolgt die Zeitkorrektur normalerweise einfach durch Empfang der Null-Sekunden-Informa­ tion, und darüber hinaus erforderliche Zeitinformation wird zusätzlich im Fall einer Änderung des Schnell/Langsam-Zu­ stands empfangen, wodurch eine verläßliche Zeitkorrektur er­ möglicht wird.

Obwohl bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform die Zeitdifferenz im Bereich von -20 Sekunden bis +20 Sekunden liegt, ist sie nicht notwendiger Weise auf diesen Bereich be­ schränkt, sondern kann nach Bedarf vorgegeben werden.

Obwohl ferner bei den voranstehenden Ausführungsformen norma­ lerweise nur die Null-Sekunden-Information empfangen wird, ist anzumerken, daß der Umfang an Information, der normalerweise empfangen wird, nicht darauf beschränkt ist und weitere In­ formation, zum Beispiel Information bezüglich "Minute", "Stunde" oder "Tag" empfangen werden kann.

Bei den voranstehenden Ausführungsformen kann die Anzeigeein­ richtung entweder eine digitale Anzeige oder eine analoge An­ zeige sein. Im Fall einer analogen Anzeige ist eine Einrich­ tung zur Codierung der mittels Zeigern angezeigten Zeit vor­ gesehen, und die codierte Zeitinformation wird mit der emp­ fangenen Zeitinformation verglichen.

Gemäß der voranstehend beschriebenen Erfindung, wird norma­ lerweise zur Zeitkorrektur nur ein Teil der Zeitinformation empfangen. Dadurch wird die Empfangsdauer gekürzt und somit der Stromverbrauch minimiert.

Claims (4)

1. Funkuhr, umfassend:
eine Anzeigeeinrichtung (2) für die Zeitanzeige,
eine Empfangseinrichtung (3) zum Empfang von Radiowel­ len, die Zeitinformation in Form einzelner Zeittelegramme übertragen, wobei jedes Zeittelegramm eine Null-Sekunden- Information enthält,
eine Empfangssteuereinrichtung (8) zur Steuerung des Empfangs durch die Empfangseinrichtung (3), und
eine Zeitkorrektureinrichtung (9) zur Korrektur der mittels der Anzeigeeinrichtung (2) angezeigten Zeit auf der Basis der mittels der Empfangseinrichtung unter der Steuerung durch die Empfangssteuereinrichtung empfangenen Zeitinforma­ tion,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Empfangseinrichtung (3) derart steuerbar ist, daß von einem Zeittelegramm jeweils nur ein wenigstens die Null- Sekunden-Information enthaltender Teil empfangen wird, und
daß eine Beurteilungseinrichtung (5) vorgesehen ist, die durch Vergleich des empfangenen Teiles des Zeittelegramms mit dem entsprechenden Teil der mittels der Anzeigeeinrich­ tung (2) angezeigten Zeit beurteilt, ob die angezeigte Zeit vorläuft oder nachläuft und eine entsprechende Korrektur durch die Zeitkorrektureinrichtung (9) veranlaßt.

2. Funkuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der empfangene Teil des Zeittelegramms nur die Null-Sekunden- Information umfaßt.

3. Funkuhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß sie ferner eine Speichereinrichtung (6) zur Speiche­ rung des Ergebnisses der Beurteilung der Beurteilungseinrich­ tung (5), und eine Koinzidenzdetektoreinrichtung (7) enthält, die feststellt, ob das Ergebnis der Beurteilung durch die Beurteilungseinrichtung (5) hinsichtlich des momentan empfan­ genen Zeittelegramms mit dem in der Speichereinrichtung (6) gespeicherten Ergebnis der Beurteilung hinsichtlich des vor­ angegangenen Zeittelegramms übereinstimmt, und daß die Empfangs­ steuereinrichtung (8) den Empfang derart steuert, daß die Empfangseinrichtung (3) bei durch die Koinzidenzdetektor­ einrichtung (7) festgestellter Übereinstimmung den Teil eines jeweiligen Zeittelegramms empfängt und bei durch die Koinzi­ denzdetektoreinrichtungg (7) festgestellter fehlender Überein­ stimmung einen über diesen Teil hinausgehenden Teil oder das gesamte Zeittelegramm empfängt.

4. Funkuhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß sie ferner eine Zeitdifferenzdetektoreinrichtung (15) enthält, die jedesmal, wenn die Empfangseinrichtung (3) Zeitinformation empfängt, die Zeitdifferenz zwischen der auf der Zeitinformation basierenden Zeit und der durch die Anzeige­ einrichtung (2) angezeigten Zeit ermittelt, und daß die Empfangssteuereinrichtung (17) den Empfang derart steuert, daß die Empfangseinrichtung den Teil eines jeweiligen Zeittelegramms empfängt, wenn die Zeitdifferenz nicht größer ist als ein vorbestimmter Wert, und, wenn die Zeitdifferenz größer ist als der vorbestimmte Wert, einen über diesen Teil hinausgehenden Teil oder das gesamte Zeittelegramm empfängt.