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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Uhr, die analoge
Anzeigemittel, die aus mindestens einem Zeiger gebildet sind, der
durch mindestens einen Motor angetrieben wird, eine Zeitbasis zum
Steuern der Antriebsmittel des Motors, eine wiederaufladbare Versorgungsquelle,
Mittel zum Anhalten des Motors, die insbesondere auf die Antriebsmittel
wirken, und Mittel zum Zählen
der Zeit synchron mit den analogen Anzeigemitteln für eine ausreichende
Versorgungsspannung der Quelle umfasst.
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Eine
Uhr mit Mitteln zur Erfassung einer ungenügenden Versorgung des Motors
ist insbesondere aus dem Dokument
WO
98/33098 bekannt. Dieses Dokument stellt eine elektronische
Uhr mit Zeigern, die von einem Motor angetrieben werden und durch elektronische
Mittel gesteuert werden, die Uhrzeitdaten enthalten, einer Versorgungsquelle
und Mitteln zum Erfassen der ungenügenden Quelle dar. Im Fall einer
ungenügenden
Versorgung werden die Zeiger in im Voraus in den elektronischen
Mitteln programmierte Referenzpositionen gebracht und gehalten.
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Diese
Uhr weist trotzdem einige Nachteile auf. Die Zeiger der Uhr sind
nämlich
das Abbild des Werts eines Zählers
der elektronischen Mittel. Deshalb ist es erforderlich, um die Zeiger
bei einer Versorgungsunzulänglichkeit
in eine Referenzposition zu bringen, den Wert dieses Zählers auf
einen vor der Inbetriebnahme der Uhr programmierten Referenzwert
zu zwingen. Somit ist dieser mit den Zeigern synchronisierte Zähler nicht
mehr als Zeitzähler
verwendbar. Folglich ist es erforderlich, über einen zweiten Zähler zu
verfügen,
der die Zeit bei einer ungenügenden
Versorgung zählt.
Bei der normalen Funktion der Uhr, was die Mehrheit der Funktionszeit
darstellt, enthalten dagegen die zwei Zähler dieselben Werte. Diese
zwei Zähler
machen die elektronischen Mittel der Uhr unnötig kompliziert.
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Das
Dokument
EP-A-1 014
227 beschreibt eine elektronische Uhr gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Die
Erfindung hat folglich das Hauptziel, die Nachteile des vorstehend
erwähnten
Standes der Technik zu beseitigen, indem sie eine elektronische Uhr
schafft, die vereinfachte elektronische Mittel umfasst, die nicht
erfordern, einen Referenzwert zu programmieren, um die Zeit infolge
einer ungenügenden Versorgung
wiederherzustellen.
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Dazu
hat die Erfindung eine elektronische Uhr des in der Einleitung erwähnten Typs
zum Gegenstand, die dadurch gekennzeichnet ist, dass bei der Erfassung
einer ungenügenden
Versorgung durch die Anhaltemittel die Anzeigemittel angehalten werden
und der entsprechende Wert der Zählmittel
in Speichermitteln gespeichert wird, wobei die Zählmittel weiterhin arbeiten,
und dass Mittel zum Berechnen der Zeitdifferenz, sobald die Versorgung
erneut ausreicht, Signale für
eine Zeitdifferenz zwischen dem gespeicherten Wert und dem Wert
der Zählmittel
zu den Antriebsmitteln schicken, um die analogen Anzeigemittel wieder
auf die Zeit zu stellen.
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Vorteilhafterweise
werden die Mittel zum Anhalten des Motors für eine erste Schwellenspannung entsprechend
der Erfassung einer ungenügenden Versorgung
des Motors betätigt,
und sie werden betätigt
gehalten, solange eine zweite Schwellenspannung, die größer ist
als die erste Schwellenspannung, von der Versorgungsquelle nicht
erreicht wurde, was es ermöglicht,
die mit der Änderung
der Versorgungsspannung auf Grund der Ladungsänderungen beim Anhalten der
Elemente wie des Motors verbundenen Probleme zu vermeiden.
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Diese
zweite Schwellenspannung entspricht einem bestimmten Ladepegel der
Versorgungsquelle.
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Beim
Anhalten von einem der Energie verbrauchenden Elemente wie dem Motor
ist es nämlich üblich, dass
der Spannungspegel von wiederaufladbaren Versorgungsquellen des
Typs Batterie oder Akkumulator ein wenig variiert. Diese Variation
der Versorgungsspannung ist ein dem Fachmann bekanntes Phänomen. Wenn
die Ladung der Versorgungsquelle zum Liefern des für die Funktion
der Uhr erforderlichen Stroms unzureichend wird, ruft das Anhalten
eines Energie verbrauchenden Elements wie des Motors eine starke
Senkung der Ladung und der Strombedürfnisse hervor, was zu einer Änderung der
Versorgungsspannung führt.
Diese Diskontinuität in
der Entladung der Versorgungsquelle erzeugt, wie in 3 gezeigt,
eine Übergangsperiode
(t1, t1 + dt), während
der der Motor gestoppt wird, dann mehrere Male nacheinander wieder
in Gang gesetzt wird, bis der Spannungspegel zum erneuten Betätigen des Motors
unzureichend ist. Diese Übergangsperiode nutzt
die Teile der Uhr vorzeitig ab, die so betätigt, dann angehalten werden.
Außerdem
kann der Benutzer an eine Funktionsstörung seiner Uhr den ken, indem
er sieht, dass die Zeiger anhalten, sich in eine Referenzposition
setzen und mehrere Male nacheinander wieder gehen.
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Gemäß einer
Variante der Erfindung ist es bei der Erfassung einer ungenügenden Versorgung möglich, eine
Zeitperiode vorzusehen, die ausreicht, um die Anhaltemittel aktiviert
zu halten, um die vorstehend beschriebenen Effekte der Änderung
der Ladung der Versorgungsquelle zwischen t1 und t1 + dt zu vermeiden.
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Die
Speichermittel können
insbesondere aus einem nichtflüchtigen
Speicher bestehen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung zeigen sich in
der folgenden Beschreibung, die als Beispiel gegeben wird und mit
Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen durchgeführt wird,
in denen:
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1 eine
Ansicht der Gesamtheit der Vorrichtung zum Stellen der Zeit gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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2 den
Zustand des Motors in Abhängigkeit
von der von der Versorgungsquelle gelieferten Spannung darstellt;
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3 eine
Periode der Entladung/Wiederaufladung der Versorgungsquelle in einer
Vorrichtung des Standes der Technik darstellt, und
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4 eine
Periode der Entladung/Wiederaufladung der Versorgungsquelle in einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung
darstellt.
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1 stellt
die Elemente der Uhr dar, die für das
Verständnis
der Erfindung notwendig sind. Die elektronische Uhr umfasst analoge
Anzeigemittel 1, die im Allgemeinen aus mindestens zwei
Zeigern 2 gebildet sind. Einer dient zum Angeben der Stunden und
der andere der Minuten. Es ist möglich,
einen dritten Zeiger vorzusehen, der dazu dient, beispielsweise
die Sekunden anzugeben.
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Die
Zeiger 2 werden durch mindestens einen Motor 3 angetrieben.
Vorzugsweise werden der Stundenzeiger und der Minutenzeiger durch
einen Schrittmotor angetrieben und der Sekundenzeiger wird durch
einen weiteren Schrittmotor angetrieben. Wegen der Energieeinsparung
kann der Motor, der den Sekundenzeiger antreibt, nämlich früher angehalten werden.
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Die
Anordnung der Motoren und der Räderwerke,
die es ermöglichen,
die Zeiger anzutreiben, wird hier nicht beschrieben. Es sind nämlich bereits Uhrwerke
mit mehreren Motoren bekannt, um beispielsweise die Zeiger individuell
zu betätigen.
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Eine
Zeitbasis 4 ermöglicht
es, für
jeden Motor 3 den Schritt für den Vorschub des dem Motor
zugeordneten Zeigers 2 zu definieren. Die Zeitbasis 4, die im
Allgemeinen verwendet wird, ist insbesondere aus einem Quarzoszillator,
der mit 5 und 6 bezeichnet ist, und verschiedenen
Frequenzteilerstufen 7 des Oszillators 6 gebildet,
um jeden Motor 3 mit dem gewünschten Schritt anzutreiben.
Mittel 8 zum Antrieb des oder der Motoren 3 sind
dazu vorgesehen.
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Der
Motor 3 wird durch eine wiederaufladbare Versorgungsquelle 9 des
Typs Akkumulator oder Batterie versorgt. Diese Versorgungsquelle 9 kann
in verschiedenen Weisen, insbesondere durch die Verwendung von Photovoltaikzellen,
einer schwingenden Masse oder auch durch elektrische Kontakte wieder
aufgeladen werden. Diese letzte Methode wird vorzugsweise verwendet,
um ein Bedürfnis
der schnellen und vollständigen
Wiederaufladung zu erfüllen.
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Spannungskomparatoren 11 und 12 sind
am Ausgang der Versorgungsquelle 9 angeordnet. Sie empfangen
am Eingang einen Bruchteil der Versorgungsspannung, der durch einen
Spannungsteiler, beispielsweise eine Widerstandsbrücke, erhalten wird,
und eine Spannung V'S1 bzw. V'S2. Diese Spannungen sind das Abbild der
Schwellenspannungen VS1 und VS2 (siehe 2 bis 4).
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VS1 entspricht einer Spannung, die zum Sicherstellen
der Synchronisation zwischen der Uhrzeitangabe der analogen Anzeige 1 und
den von der Zeitbasis 4 zu den Antriebsmitteln des Motors 8 gelieferten
Impulsen ausreicht. Typischerweise wird der Wert dieser Spannung
mit einem Sicherheitsfaktor in Bezug auf die für die korrekte Funktion des
Motors 3 erforderliche minimale Spannung gewählt.
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VS2 entspricht einem bestimmten Ladepegel, für den die
Ladung als zum erneuten Starten des Motors ausreichend beurteilt
wird. Dieser letztere könnte unterhalb
dieser Spannung noch korrekt funktionieren. Diese zweite Schwellenspannung
ermöglicht
es auch, die Effekte, wie mit Bezug auf 3 erörtert, zu vermeiden.
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Das
Erhalten der Abbildspannungen V'S1 und V'S2 wird mittels einer dem Fachmann bekannten klassischen
Schaltung verwirklicht. Diese Schaltung, nicht dargestellt, umfasst
Mittel zum Liefern einer Referenzspannung, auf die eine Spannungsteiler-Widerstandsbrücke angewendet
wird, was die zwei Spannungen V'S1 und V'S2 definiert. Diese zwei Spannungen sind
folglich geringer als die Schwellenspannungen VS1 und
VS2.
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Der
Komparator 11 bzw. 12 vergleicht die geteilte
Versorgungsspannung mit der Abbildspannung V'S1 bzw. V'S2.
Diese Vergleichsmittel 11 und 12 sind wirksam,
solange die Versorgungsspannung höher ist als eine minimale Spannung
VOUT (siehe 4).
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Vorteilhafterweise
sind Umschaltmittel, nicht dargestellt, vorgesehen, die bei der
Entladung der Versorgungsquelle 9 nur den Komparator 11 aktiv lassen
und dagegen den Komparator 12 bei der Aufladung der Versorgungsquelle 9 aktiv
lassen.
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Mittel 14 zum
Anhalten des Motors gewinnen die Ergebnisse der Vergleiche wieder.
Diese Mittel ermöglichen
es insbesondere, eine ungenügende
Versorgung der Quelle 9 zu erfassen. Gemäß dem Zustand
der Versorgung und gemäß dem vorangehenden
Zustand des Motors, der durch ein Signal 13 geliefert wird,
schicken diese Anhaltemittel 14 zu den Antriebsmitteln 8 ein
Signal 15 zur Steuerung des Zustandes des Motors, das entweder
ein Signal zum Anhalten des Motors oder ein Signal, um den Motor in
Gang zu setzen, ist. Die Entwicklung dieser Zustände des Motors in Abhängigkeit
von den von den Komparatoren 11 und 12 durchgeführten Vergleichen wird
in 2 im Einzelnen untersucht.
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Die
Mittel zum Anhalten des Motors sind insbesondere mit einer Schaltung 17 zum
Wiederherstellen der Zeit, verbunden. Diese Schaltung 17 zum Wiederherstellen
der Zeit besteht zumindest aus einem Zähler 18, der es ermöglicht,
die Zeit gemäß den von
der Zeitbasis 4 empfangenen Impulsen zu zählen, Speichermittel,
die aus mindestens einem Speicher 19 bestehen, der es ermöglicht,
den Inhalt des Zählers 18 zu
speichern, und Mittel 20 zum Berechnen der Zeitdifferenz,
die es ermöglichen,
den Versatz 24 zwischen der Position der Zeiger 2 und
der exakten Zeit zu erhalten.
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Der
Zähler 18 funktioniert
stets, solange die Versorgungsquelle 9 eine minimale Spannung
VOUT liefert, die ausreicht, um die Zeitbasis 4 zu
versorgen und den Zähler 18 funktionieren
zu lassen. Unter dieser Spannung VOUT wird
nicht mehr sichergestellt, dass eine Funktion korrekt arbeitet.
Im Allgemeinen ist diese Spannung VOUT deutlich
niedriger als die erste Schwellenspannung VS1,
was einen Zeitablauf belässt,
der dem Benutzer genügt,
beispielsweise ein Minimum von mehreren Stunden, um die ungenügende Versorgung
zu bemerken, wobei die Zeiger 2 angehalten werden. Der
Benutzer kann dann den Akkumulator oder die Batterie 9 wieder
aufladen, während
eine exakte Uhrzeitinformation bewahrt wird.
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Bei
einer ungenügenden
Versorgung werden der Motor 3 sowie die Zeiger 2 angehalten.
Die Anhaltemittel 14 schicken dann ein Informationssignal 16a hinsichtlich
des Anhaltens des Motors zu einem Speicher 19. Der dann
im Zähler 18 enthaltene
Wert wird im Speicher 19 gespeichert. Vorzugsweise wird ein
nichtflüchtiger
Speicher 19 verwendet.
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Wenn
der Motor 3 wieder in Gang gesetzt wird, wird ein Informationssignal 16b zu
den Differenzberechnungsmitteln 20 geschickt. Somit bewirken
diese Mittel 20 die Subtraktion zwischen dem aktuellen
Wert 22 des Zählers 18 und
dem im Speicher 19 gespeicherten Wert 23. Das
erhaltene Ergebnis liegt in Form von Zeitdifferenzsignalen 21 vor,
die zu den Antriebsmitteln 8 des Motors geschickt werden, um
die Zeiger wieder auf die Zeit zu stellen. Die Zeiger 2 werden
auf dem kürzesten
Wege auf die Zeit gebracht. Gemäß dem Wert
der Differenz steuern die Antriebsmittel 8 die Drehung
des Motors 3 in der einen oder der anderen Richtung.
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Eine
Ausführungsform
könnte
folgendes sein:
- 1. 0 Stunden ≤ (aktuelle
Uhrzeit – gespeicherte Uhrzeit) < 6 Stunden Drehung:
Uhrzeigersinn
- 2. 6 Stunden ≤ (aktuelle
Uhrzeit – gespeicherte Uhrzeit) < 12 Stunden Drehung:
Gegenuhrzeigersinn
- 3. –12
Stunden < (aktuelle
Uhrzeit – gespeicherte Uhrzeit) ≤ –6 Stunden
Drehung: Uhrzeigersinn;
- 4. –6
Stunden < (aktuelle
Uhrzeit – gespeicherte Uhrzeit) < 0 Stunden Drehung:
Gegenuhrzeigersinn;
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Weitere
Ausführungsformen,
die es ermöglichen,
die Zeiger auf dem kür
zesten Wege auf die Uhrzeit zu bringen, können auch in Erwägung gezogen
wer den.
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2 stellt
die Funktion der Mittel 14 zum Anhalten des Motors in Abhängigkeit
von den durch die Komparatoren 11 und 12 ausgeführten Vergleichen
und in Abhängigkeit
vom Zustand 15 des Motors, die in 1 zu sehen
sind, dar.
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Auf
der Abszisse ist die von der Quelle 9 gelieferte Versorgungsspannung
dargestellt. Diese Spannung kann zwischen 0 und VMAX variieren.
Die Nullspannung entspricht der Spannung, die geliefert wird, wenn
die Batterie oder der Akkumulator 9 vollständig entladen
ist. Die Spannung VMAX entspricht der maximalen
Spannung, die geliefert wird, wenn die Batterie oder der Akkumulator
vollständig
aufgeladen ist. Die Spannung VOUT, die früher definiert
wurde, entspricht der minimalen Spannung, für die die Daten des Zählers 18 exakt
sind. Die Spannungen VS1 und VS2 entsprechen
den zwei Schwellenspannungen, deren zugehörige Abbildspannungen V'S1 und
V'S2 es
ermöglichen,
den Zustand des Motors zu steuern.
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Auf
der Ordinate ist der Zustand dargestellt, in dem sich der Motor
befindet. Wenn der Zustand A entspricht, ist der Motor im Stillstand.
Wenn der Zustand M entspricht, ist der Motor in Gang.
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Ausgehend
von einem maximalen Ladungszustand der Versorgungsquelle 9 ist
die gelieferte Spannung VMAX. Bei dieser
Versorgungsspannung reicht die gelieferte Energie aus, der Motor
ist folglich in Gang, d. h. im Zustand M.
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Mit
der Zeit und Verwendung der Zeitmessfunktionen der Uhr entlädt sich
die Batterie oder der Akkumulator 9. Wenn die Versorgungsspannung niedriger
wird als die Schwellenspannung VS1, reicht die
von der Quelle gelieferte Energie nicht mehr aus, um die Synchronisation
zwischen der Zeitbasis 4 und der Zeitangabe der Zeiger 2 sicherzustellen.
Die Mittel 14 zum Anhalten des Motors werden betätigt und der
Motor 3 wird über
die Mittel 8 zum Antreiben des Motors angehalten. Der Motor 3 geht
in den Zustand A über.
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Sobald
der Motor 3 angehalten ist, befinden sich die Zeiger 2 ebenfalls
im Stillstand. Der Wert des Zeitzählers 18 wird gespeichert,
wobei der Zähler weiter
funktioniert. Die Mehrheit der von der Vorrichtung verbrauchten
Energie ist die Energie, die der Motor verbraucht. Da dieser letztere
angehalten ist, wird der Verbrauch sehr gering. Deshalb kann die Uhr
noch während
der ganzen Zeitperiode, während der
die Versorgungsspannung geringer als VS1,
aber höher
als ist, die Zeit berechnen.
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Der
Benutzer, der die angehaltenen Zeiger 2 sieht, weiß dann,
dass die Batterie oder der Akkumulator 9 wieder aufgeladen
werden muss. Beim Wiederaufladen der Versorgungsquelle 9 wird
der Motor 3 erst ab einer zweiten Schwellenspannung VS2, die höher
ist als VS1 und einem minimalen bestimmten Wiederaufladepegel
entspricht, erneut in Gang gesetzt. Die Anhaltemittel 14 bleiben
beim Wiederaufladen für
einen Wert zwischen VS1 und VS2 betätigt, da der
Zustand des Motors A ist.
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Die 3 und 4 stellen
einen klassischen Zyklus der Entladung/Wiederaufladung der Versorgungsquelle 9 in
Abhängigkeit
von der Zeit gemäß dem Stand
der Technik (3) und gemäß der Erfindung (4)
dar.
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Wie
in der Einleitung dieser Beschreibung beschrieben wurde, führt eine
Vorrichtung gemäß 3 zur
Erzeugung einer Übergangsperiode,
die vermieden werden soll.
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Beim
Entladen wird nämlich,
wenn die Versorgungsspannung geringer als die Schwellenspannung
VS1, wird, bei t1, der Motor angehalten.
Der Motor ist nun der Hauptenergieverbraucher der Vorrichtung. Deshalb
nimmt, wenn er angehalten wird, die Ladung der Batterie stark ab.
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Die
Versorgungsspannung wird erneut höher als VS1.
In derselben Zeit wird das Ergebnis des Komparators 11 zwischen
dem Bruchteil der Versorgungsspannung und der zugehörigen Abbildspannung
V'S1,
das nicht nur das Anhalten, sondern auch den Lauf des Motors steuert,
erneut positiv, somit wird der Motor direkt nach seinem Anhalten
wieder in Gang gesetzt. Folglich existiert eine Übergangsperiode, während der
der Motor und folglich die Zeiger angehalten werden, dann mehrere
Male nacheinander erneut gestartet werden. Diese Periode hört bei t1
+ dt auf, wenn die Überspannung
nicht mehr ausreicht, um den Motor erneut zu starten.
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In
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung werden
wie in 4 zwei Abbildspannungen V'S1 und V'S2,
die den Schwellenspannungen VS1 und VS2 zugeordnet sind, verwendet, um die Mittel 14 zum
Anhalten des Motors zu steuern, was es ermöglicht, den vorstehend erwähnten üblichen
Nachteil in den Vorrichtungen des Standes der Technik, die mit einer Batterie
oder einem Akkumulator 9 ausgestattet sind, zu vermeiden.
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Dafür wird eine
zweite Schwellenspannung VS2, die höher ist
als VS1, vorgesehen. Der Wert von VS2 wird derart genommen, dass er höher ist
als die Spannung VS1, bei der die Überspannung
auf Grund des Anhaltens des Hauptverbrauchers, d. h. beim Anhalten
des Motors 3, hinzugefügt
wird.
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Somit
werden die mit der Veränderung
der Versorgungsspannung auf Grund der Ladungsänderung verbundenen Nachteile
vermieden. Die Versorgungsquelle 9 geht direkt in eine
weniger energieaufwändige
Betriebsart über.
Deshalb ist der Abfall der Entladung zwischen den Momenten t1 und
t2 deutlich weniger ausgeprägt.
Der Moment t2 stellt den Moment dar, in dem der Benutzer wahrnimmt,
dass die Zeiger 2 seiner Uhr angehalten sind, und entscheidet,
die Batterie oder den Akkumulator 9 wieder aufzuladen.
Das Wiederaufladen ist zwischen den Momenten t2 und t3 dargestellt.
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Gemäß einer
Variante der Erfindung ist es bei der Erfassung einer ungenügenden Versorgung auch
möglich,
eine Zeitperiode vorzusehen, die ausreicht, um die Effekte der Änderung
der Ladung zwischen t1 und t1 + dt, die in 3 dargestellt
sind, zu vermeiden. Diese Zeitperiode kann eventuell gemäß den Bedürfnissen
eines Benutzers programmiert werden.
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Andere
Ausführungsformen
einer elektronischen Uhr gemäß der Erfindung
könnten
natürlich noch
nach Kenntnis eines Fachmanns beschrieben werden, ohne vom Rahmen
der Erfindung, der durch die Ansprüche definiert ist, abzuweichen.