DE4313070A1 - Schaltuhr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltuhr, mit einer Uhrzeit- Anzeigevorrichtung für Minuten und Stunden und ggf. Wochentage und mit einer elektronischen Uhrsteuerschaltung mit aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten fortlaufend zugeordnet angeordneten, mechanisch in eine Ein- und eine Ausstellung verbringbaren Programmschaltern, deren der jeweils aktuell in der Anzeigevorrichtung angezeigten Zeit entsprechende Programmschalter mittelbar einen Ausgabeschalter steuert.

Eine derartige elektrische Schaltuhr ist aus der DE 20 41 356 A1 vorbekannt. Bei dieser wird mittels eines mechanischen Uhrwerkes ein Kranz von einzelnen einstellbaren Schaltern jeweils betreffend der Stellung des aktuellen Zeitabschnittes abgefragt, indem die Schalterstellungen des von einem uhrzeitmäßig umlaufenden Kontakt jeweils festgestellt und zur Steuerung eines externen Schaltkreises über einem Schaltschütz oder ein Relais genutzt wird. Auf diese Weise liegt nur eine geringe Schaltspannung und Schaltleistungen an der Kontakteanordnung, die auch in rationeller Weise als gedruckte Schaltung aufgebaut ist. Diese Art der mechanischen Kontaktabfrage durch einen ständig umlaufenden Uhrwerkkontakt unterliegt jedoch einem laufenden Verschleiß. Vorteil der mechanisch-elektrischen Schaltuhr ist eine einfache Programmeingabe und eine übersichtliche Programmanzeige; Nachteile sind das Vorhandensein eines der Abnutzung unterliegenden Getriebes und der umlaufenden Schaltscheibe sowie der dadurch bedingte relativ hohe Strombedarf, der besondere Vorkehrungen zur Zeithaltung und Wiederherstellung der zeitgerechten mechanischen Abfrage bei oder nach einem Netzausfall erfordert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei Beibehaltung der Vorteile die vorstehenden Nachteile zu eliminieren und eine vollständige Verschleißlösigkeit einer Schaltuhr zu erbringen.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Uhrsteuerschaltung einzeln den Zeitabschnitten zugeordnete Abfragesignale abgibt, von denen mindestens eines den Programmschaltern oder -tastern einerseits zugeführt ist, die andererseits jeweils über eine Raum- und/oder Zeitmultiplexschaltung verknüpft an mindestens einen Eingang der Uhrsteuerschaltung angeschlossen sind, die gemäß der jeweils so ermittelten Programmschalter- oder -tasterstellung, jeweils dem aktuellen Zeitabschnitt zugeordnet den Ausgabeschalter steuert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der elektronischen Abfrageschaltung werden die Programmschalter- oder -tastenkontakte lediglich mit elektronischen Signalen geringer Leistung beaufschlagt, und eine mechanische Betätigung der Kontakte findet nur während eines im allgemeinen sehr seltenen Programmiervorganges statt. Da die Programmschalter auch während des laufenden Betriebes in festen Positionen angeordnet bleiben, ist die Programmablesung und -einstellung wesentlich einfacher als bei solchen Uhren, bei denen sich die Einstellvorrichtung während der späteren Abfrage ständig mit der Uhrzeit weiterdreht.

Die aktuelle Uhrzeit wird zweckmäßig auf einer Digitalanzeige in bekannter Weise dargestellt, wobei außerdem eine Wochentaganzeige vorgesehen ist, da es vorteilhaft mit geringem Aufwand möglich ist, eine Tagesschaltuhr in eine Wochenschaltuhr durch einen Austausch der Skalen und eine Umschalterbetätigung umzuwandeln.

Statt einer Ziffernzeitanzeige oder ergänzend dazu läßt sich auch eine quasi analoge Sektoranzeige innerhalb des kreisförmig in Sektoren angeordneten Schalter- oder Tasterarangements anbringen, wobei dort das Programm, d. h. die beim Programmieren betätigten Tasten angezeigt werden und zum anderen der aktuelle Zeitsektor durch eine Blinksteuerung zu kennzeichnen ist.

Auch eine Analoguhr läßt sich zur Zeitanzeige verwenden, da sie von der Programmabfrage unabhängig ist.

Die Anordnung der Programmschalter oder -tasten ist vorzugsweise auf einem Kreis vorgesehen; es kann jedoch auch eine Matrixanordnung der Schalter oder Tasten gewählt werden.

Es hat sich als praktisch erwiesen, insgesamt 96 Schalter vorzusehen, welche für eine Matrixabfrage in 8 Zeilen und 12 Spalten verschaltet sind, so daß jeweils 8 3-Stunden- Zeiträume in jeweils 12 1/4- Stunden-Zeiträume aufzuteilen sind. Diese gleiche Anordnung kann auch als Wochentag- Schaltanordnung genutzt werden, indem die 12 Spalten in nur 7 Zeilen genutzt werden, so daß jeweils 12 2-Stunden- Zeiträume den 7 Wochentagen zuzuordnen sind.

Bei einer übersichtlichen Anordnung der 96 Schalter auf 98 Sektoren ergeben sich zwei Leerpositionen am Ende, wenn die Tagesaufteilung gewählt ist, und es werden bei der Umschaltung auf die Wocheneinteilung günstig je zwei Leerpositionen zwischen jedem Wochentag belassen. Es kann somit der gleiche Aufbau benutzt werden, der durch einen anderen, aufsteckbaren Skalenträger umfunktioniert wird. Vorteilhaft ist es vorgesehen, mittels des einen Skalenträgers einen Umschalter der Funktionen der Abfrage zu betätigen, dessen Schalterstellung jeweils von dem Steuerprozessor abgefragt wird.

Die Abfrage der Programmschalterkontakte läßt sich einerseits zweckmäßig über eine Matrixschaltung vornehmen, in deren Verknüpfungsästen jeweils ein Widerstand mit einem Programmkontakt oder eine Diode mit einem Programmkontakt liegt. Die Zeilen der Matrix werden jeweils einzeln mit einem Abfragesignal beaufschlagt, und die Spaltenleitungen werden an Abfrageeingänge der elektronischen Steuerschaltung gelegt. Auf diese Weise können durch eine entsprechende Zeitmultiplexabfrage sämtliche Kontaktzustände ermittelt werden.

Bei der Verwendung von Entkopplungswiderständen ist es erforderlich, daß diejenigen Abfragezeilenleitungen, die jeweils nicht das aktuelle Zeitsignal führen, niederohmig auf ein festes Bezugspotential geführt sind, so daß die Rückwirkungen unterbrochen sind. Die Ausgangssignale auf den Spaltenleitungen sind dabei abhängig von der Konfiguration der jeweiligen Schaltereinstellung, wobei jedoch jeweils, wenn ein eingeschalteter Programmkontakt angesteuert ist, eine Mindestspannung am Spaltenausgang überschritten wird, die mittels eines Verstärkers auf das Normalsignalniveau anzuheben ist. Die Erstellung der Kontaktanordnung und der Entkopplungswiderstände ist außerordentlich einfach und preiswert vorzunehmen, da die Genauigkeit und Konstanz der Widerstände von untergeordneten Bedeutung ist und diese deshalb in einfacher Druck- oder Aufdampftechnik auf der gedruckten Schaltung erzeugt werden können, welche gleichzeitig zur Ausbildung der Kontakte der Programmschalter dient.

Eine andere Art der Abfrage besteht in einer sehr einfachen Anordnung eines Schieberegisters, dessen Setzeingänge mit den einzelnen Programmschaltern verbunden sind, welche durch ein entsprechendes Setzsignal angesteuert sind, und wobei eine Impulskette von Schiebesignalen, die jeweils zu den Zeitabschnitten auftreten, das Schieberegister beaufschlagt, so daß jeweils am Ausgang desselben unmittelbar das aktuelle Schaltsignal ansteht, welches zur Betätigung des Relais mit dem extern herausgeführten Schaltkontakt dient.

Wenn eine elektronische Sektoranzeige und eine elektronische Programmspeicherung gegeben ist, so lassen sich statt der Programmschalter einfache Programmtasten verwenden. Es sind dann keine Entkopplungselemente, also Widerstände oder Dioden in Reihe mit den Tastenkontakten vorzusehen, da davon auszugehen ist, daß sinnvoll nur eine der Tasten und nicht mehrere gleichzeitig zu betätigen sind. Die Kontaktabfrage wird deshalb mit einer Mehrfachbetätigungsüberprüfung vorgenommen und nur dann, wenn nur eine Taste betätigt ist, wird diese anerkannt. Hiernach wird jeweils eine Überprüfung vorgenommen, ob keine Taste betätigt war, worauf erst wieder eine neue Betätigung akzeptiert wird. Jede neue Betätigung einer Taste führt zu einer Inversion des zugehörig gespeicherten Programmpunktzustandes, der dann sofort auf der Sektoranzeige sichtbar gemacht wird.

Da keine Motorsteuerung zur Kontaktabfrage erfolgen muß, ergibt es sich sehr einfach, daß die Schaltung zur Überbrückung eines Netzausfalles mit einem kondensatorgepufferten Netzteil betrieben wird, da der Strombedarf für die elektronische Uhrschaltung äußerst gering ist und ein Nachstellen des Uhrwerks nicht erfolgen muß. Vorzugsweise ist die normal netzsynchron arbeitende Uhrzeitschaltung in dem Pufferbetrieb quarzgesteuert, so daß sie eine hohe Zeitkonstanz auch bei längerem oder häufigem Stromausfall aufweist.

In den Fig. 1 bis 3 sind zweckmäßige Ausgestaltungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Gesamtanordnung mit einer Matrixkontaktabfrage;

Fig. 2 zeigt schematisch die Anordnung der Programmschalter oder -tasten und Sektoranzeige bei Tagesbetrieb;

Fig. 3 zeigt einen Schaltungsausschnitt mit einer Schieberegisteranordnung,

Fig. 4 zeigt eine Matrixabfrageschaltung mit einer Widerstandsentkopplung;

Fig. 5 zeigt die Belegung der Sektoranordnung der Schalter oder Tasten im Wochenschaltbetrieb.

Fig. 6 zeigt eine Matrix für eine Tagesbetriebs-Schalter- oder -Tastenanordnung.

Fig. 7 zeigt eine Matrix für eine Wochenbetriebs-Schalter- oder -Tastenanordnung.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild mit dem Zeitschaltkreis (CLC), welcher eine Mikroprogrammsteuerung enthält. Die Speisung des Schaltkreises erfolgt aus dem Netz (N) mit einem kondensatorgepufferten Netzteil (NT). Als Zeitnormal ist ein elektronischer Quarzsteuerkreis (Q) für den Pufferbetrieb vorgesehen. Der Uhrschaltkreis (CLC) steuert eine Uhrzeit-Stunden- und Minutenanzeige (DA) mit digital ansteuerbaren Segmenten bekannter Art sowie ggf. eine Wochentaganzeige (WA) mit 7 Anzeigeabschnitten gemäß der aktuellen Uhrzeit an. Zur Einstellung der Uhr sind in bekannter Weise Stelltasten (ST) vorhanden. Außerdem weist die Anordnung eingangsseitig einen Umschalter für Hand- und Programmbetrieb auf. In der Handbetriebsweise ist die Dauer-Ein- oder Dauer-Ausschaltung in je einer von insgesamt drei Schalterstellungen anzuwählen.

Weiterhin ist eingangsseitig ein Umschalter (US) vorgesehen, welcher einer Umsteuerung der Schaltung zwischen dem Tagesbetrieb und dem Wochenbetrieb dient und mit dem Skalenträger umsteuerbar ist. Ausgangsseitig ist ein Relais (LR) an den Uhrzeitschaltkreis (CLC) angeschlossen, dessen Relaiskontakt (AS) zur beliebigen Verwendung nach draußen geführt ist. Das Relais (LR) kann ein gewöhnliches mechanisches Relais, ein Impulsrelais oder auch ein elektronisches Relais bekannter Art sein.

Die Kontaktmatrix ist nur auszugsweise bestückt dargestellt. Es sind N Spalten und M Zeilen vorgesehen, und die entsprechenden Schaltelemente sind mit den diesbezüglichen Indizes der Referenznummern versehen. Der Uhrzeitschaltkreis (CLC) weist demgemäß M Ausgangsleitungen als Abfrageleitungen (A0 - AM) auf, welche einerseits jeweils mit einer Diode (D00 - D0N; - DMN) verbunden ist, die jeweils in Serie mit einem der Programmschalterkontakte (S00 - S0N; - SMN) verbunden ist, die wiederum mit der anderen Kontaktseite spaltenmäßig verbunden sind. Die Spaltenleitungen (E0 - EN) sind auf entsprechende Eingänge des Uhrzeitschaltkreises (CLC) gelegt. Entsprechend der Zuordnung der einzelnen Programmschalter zur aktuellen Zeit werden jeweils die Abfrageleitungen einzeln beaufschlagt und die Ausgangssignale auf den Eingangsleitungen (E0 - EN) nacheinander ausgewertet. Ist der jeweils abgefragte Kontakt geschlossen, so wird das Schaltrelais (LR) angesteuert. Zusätzlich kann parallel zu dem Schaltrelais eine Signalanzeige angesteuert werden.

Fig. 2 zeigt eine kreisförmige Anordnung der sektorförmigen Programmschalterelemente. Innerhalb der Anordnung der 96 Tasten läßt sich eine ringförmige Anordnung von Anzeigesektoren anordnen, welche jeweils passend zu der Einstellung der Schalter oder einer vorherigen Tastenprogrammierung und/oder zur Anzeige der aktuellen Uhrzeit anzusteuern sind. Statt oder ergänzend zu der analogartigen Sektoranzeige (SA) ist in der Mitte der Schalter- oder Tastenanordnung die Digital- Uhrzeitanzeige (DA) und ggf. eine Wochentaganzeige (WA) plaziert. Neben den Programmschaltern (S00 - SMN) sind die Uhrzeit- und Wochentagstelltasten (ST) sowie der Automatik-Handbetriebsschalter übersichtlich angeordnet.

Fig. 3 zeigt schematisch vereinfacht eine Beschaltung der Programmschalter mit einem Schieberegister (SR). Die einzelnen Schalterkontakte (S00, S01 - SMN) sind jeweils mit einer Stelle des Schieberegisters (SR) am Setzeingang verbunden. Die Uhrzeitsteuerschaltung (CLC) liefert einen Übernahmeimpuls (B0) an die Programmschalter sowie Schiebeimpulse (BS) für den Schiebevorgang. Am Ausgang des Schieberegisters (SR) wird das Signal abgenommen welches an einen Eingang (ES) der Uhrzeitschaltung geführt ist und/oder über einen geeigneten Verstärker unmittelbar das Relais (LR) angesteuert.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Matrixansteuerung der Programmschalter (S00 - SMN) mittels Widerständen (R00 - RMN), die in Reihe mit den Programmsteuerkontakten liegen. Die Ausgangstreiber der Zeilenleitungen (A0 - AM), die sich in der Uhrzeitschaltung (CLC) befinden, schalten niederohmig auf jeweils eines von 2 verschiedenen Spannungsniveaus. Die Spaltenleitungen (E0 - EN) der Matrix sind auf Verstärker geführt, deren Ausgangssignale an die Eingänge der Uhrzeitschaltung (CLC) geführt sind. Da im ungünstigsten Fall die Spannung, die von der jeweils angesteuerten Abfrageleitung über einen der Matrixwiderstände in eine Spaltenleitung eingespeist wird, über die 7 anderen Widerstände, die parallel an der zugehörigen Spaltenleitung liegen, heruntergeteilt werden kann, ist eine mindestens 7-fache Verstärkung des Ausgangssignals in einem Schaltverstärker vorteilhaft vorgesehen, so daß auch in diesem ungünstigsten Fall, das volle Signal ausgangsseitig auftritt.

Fig. 5 zeigt die Belegung der Programmschalter im Wochenschaltbetrieb. Es sind jeweils 2 Programmschalter zwischen den einzelnen Wochentagen wirkungslos.

Fig. 6 und Fig. 7 zeigen zeilen- und spaltenförmige Anordnungen und Skalierungen der Schalter oder Tasten im Tagesschaltbetrieb bzw. im Wochenschaltbetrieb sowie eine zweckmäßige Anordnung der anderen Anzeige- und Bedienelemente.

Claims (15)

1. Schaltuhr, mit einer Uhrzeit-Anzeigevorrichtung (DA) für Minuten und Stunden und ggf. Wochentage und mit einer elektronischen Uhrsteuerschaltung (CLC) mit aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten fortlaufend zugeordnet angeordneten, mechanisch in eine Ein- und eine Ausstellung verbringbaren Programmschaltern (S00 - SMN), deren der jeweils aktuell in der Anzeigevorrichtung (DA) angezeigten Zeit entsprechende Programmschalter (S00 - SMN) mittelbar einen Ausgabeschalter (AS) steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Uhrsteuerschaltung (CLC) einzeln den Zeitabschnitten zugeordnete Abfragesignale (A0, - AM; B0 - BS) abgibt, von denen mindestens einer den Programmschaltern oder -tastern (S00 - SMN) einerseits zugeführt ist, die andererseits jeweils über eine Raum- und/oder Zeitmultiplexschaltung verknüpft an mindestens einen Eingang (E0 - EN; ES) der Uhrsteuerschaltung (CLC) angeschlossen sind, die gemäß der jeweils so ermittelten Programmschalter- oder -tasterstellung jeweils dem aktuellen Zeitabschnitt zugeordnet den Ausgabeschalter (AS) steuert.

2. Schaltuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmschalter (S00 - SMN) mit Entkopplungselementen (R00 - RMN) oder die Programmtaster jeweils in einer Matrixschaltung zeilenmäßig mit den Abfrageleitungen (A0 - AM) verbunden sind und diese Matrixschaltung spaltenmäßig an die Eingänge (E0 - EN) der Uhrsteuerschaltung (CLC) verbunden ist und die Abfrageleitungen (A0 - AM) im Zeitmultiplex einzeln beaufschlagt sind und die Signale an den Spaltenleitungen (E0 - EN) in der Uhrsteuerschaltung (CLC) im Zeitmultiplex ausgewertet werden, so daß der jeweilige Schaltzustand der einzelnen Programmschalter oder -taster (S00 - SMN) ermittel wird.

3. Schaltuhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungselemente (R00 - RMN) ohmsche Widerstände sind und das jeweilige Abfragesignal (A0 - AM) eine von den jeweils übrigen Abfragesignalleitungen abweichende Spannung hat, wobei mindestens diese übrigen Abfrageleitungen (A0 - AM) für die Programmschalter (S00 - SMN) niederohmig gespeist sind.

4. Schaltuhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils übrigen Abfrageleitungen (A0 - AM) die nicht das jeweilige Abfragesignal führen, nach Null oder an eine Versorgungsspannung geschaltet sind.

5. Schaltuhr nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungswiderstände (R00 - RMN) gedruckt hergestellt sind.

6. Schaltuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungselemente (D00 - DMN) Dioden sind.

7. Schaltuhr nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zeilenmäßige Verknüpfung der Programmschalter (S00 - SMN) jeweils in 8 Zeilen und deren spaltmäßige Verknüpfung in 12 Spalten erfolgt und in einem Tagesschaltuhrbetrieb den 8 Zeilen jeweils 3-Stunden- Zeitabschnitte zugeordnet sind und den 12 Spalten jeweils 1/4-Stunden-Zeiträumen zugeordnet sind.

8. Schaltuhr nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zeilenmäßige Verknüpfung der Programmschalter (S00 -SMN) jeweils in 7 Zeilen und deren spaltenmäßige Verknüpfung in 12 Spalten erfolgt und in einem Wochenschaltbetrieb die 7 Zeilen jeweils einem der 7 Wochentage und die 12 Spalten jeweils aufeinanderfolgenden 2-Stunden-Zeiträumen zugeordnet sind und daß ggf. eine achte Zeile funktionslos gestellt ist.

9. Schaltuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfragesignal (B0) sämtlichen Programmschaltern oder -tastern (S00 - SMN) zugeführt ist und diese andererseits jeweils mit einem Eingang eines Schieberegisters (SR) verbunden sind und das weitere Abfragesignal (BS) Schiebeimpulse sind, die dem Schieberegister (SR) zugeführt sind, und der Ausgang des Schieberegisters (SR) an den Eingang (ES) der Uhrsteuerschaltung (CLC) und/oder das Relais (LR) angeschlossen ist.

10. Schaltuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Anordnung der Programmschalter (S00 - SMN) auf einem Kreis mit 98 gleichen Sektoren erfolgt, wobei im Tagesschaltbetrieb bei einer 96 × 1/4-Stunden- Einteilung von 24 Stunden 2 Blindsektoren zwischen 24 Uhr und 0 Uhr belassen sind oder bei einem Wochenschaltbetrieb bei einer 7-Tage-Einteilung in 2-Stunden-Sektoren jeweils zwei Blindsektoren zwischen 24 Uhr und 0 Uhr jedes Wochentages belassen sind.

11. Schaltuhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmschalter oder -taster (S00 - SMN) über einen Umschalter (US) vorwählbar der 96 × 1/4-Stunden-Einteilung oder der 7-Tage-Einteilung in 2-Stunden-Zeiträume programmäßig zugeordnet sind.

12. Schaltuhr nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der kreisförmigen Programmschalteranordnung eine Segmentanzeige (SA) mit 96 Anzeigesektoren den Programmschaltern- oder tastern zugeordnet angeordnet ist, auf der die programmierten Einschaltzeitabschnitte jeweils angezeigt sind.

13. Schaltuhr nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der aktuelle Zeitabschnitt mit einem unsymmetrischen Tastverhältnis in seinem programmgemäßen Anzeigezustand invertiert wird.

14. Schaltuhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Uhrsteuerschaltung (CLC) in einem Netzausfallpufferbetrieb quarzgesteuert ist.

15. Schaltuhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Uhrsteuerschaltung (CLC) in einem kondensatorgepuffertem Netzbetrieb gespeist ist.