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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein tragbares elektronisches Gerät, das eine
analoge Anzeigevorrichtung, d. h. eine Anzeige mittels Zeigern,
die die Angabe einer bestimmten Position auf dem Zifferblatt ermöglicht,
umfasst, wobei die Position eine beliebige Information, zeitlich
oder nicht zeitlich, darstellen kann.
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Dieses
Gerät wird
in der folgenden Beschreibung insbesondere durch eine Armbanduhr
veranschaulicht, die der Definition eines "tragbaren elektronischen Geräts" mit analoger Anzeige
vollkommen entspricht.
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Es
sind bereits elektronische Armbanduhren bekannt, deren Stunden-,
Minuten- und Sekundenzeiger durch wenigsten einem Schrittmotor angetrieben
werden, der durch eine Zeitbasis und einen Mikroprozessor gesteuert
wird, um auf dem Stundenumfang entweder die momentane Zeit oder
eine andere zeitliche oder nicht zeitliche Information anzuzeigen,
wenn an einem äußeren Steuerorgan
eine geeignete Manipulation vorgenommen wird. Das Patent
US 4.266.288 beschreibt
in der am höchsten
entwickelten Ausführungsform
ein Zeitmessgerät,
das einen einzigen Motor, eine Zeitbasis, eine Gesamtheit von Kommutatoren
und eine Steuerschaltung umfasst, die entweder die momentane Zeit
oder bei Einwirkung auf wenigstens ein äußeres Steuerorgan den separaten
Antrieb der zwei Zeiger ermöglicht, wobei
der Minutenzeiger beispielsweise den Wert dieser zeitlichen oder
nicht zeitlichen Information auf dem Stundenumfang angibt und der
Stundenzeiger die Art der Information angibt, die auf einen Ring
in der Nähe
des Stundenumfangs geschrieben ist. Es handelt sich beispielsweise
um eine Alarmzeit und um deren aktivierten oder nicht aktivierten
Zustand. Das Patent
US 5.299.177 schlägt eine
Vervollkommnung vor, in der die Zeiger separat durch zwei Motoren
angetrieben werden und zu einer ersten Zeit zusammenwirken, indem
sie übereinanderliegen,
um wie vorher die Art der Information anzugeben, woraufhin sie sich
so positionieren, dass sie auf dem Stundenumfang den Wert der Information
angeben.
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Die
Freiheit, die die Verwendung unabhängiger Motoren ergibt, hat
andere Zusammenwirkungsarten zwischen den Zeigern entstehen lassen,
um Informationen anzuzeigen, die von der momentanen Zeit verschieden
sind.
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Auf
nicht beschränkende
Weise kann das Patent
US 5.500.835 erwähnt werden,
das eine Uhr beschreibt, die in eine "Wettervorhersagen"-Betriebsart versetzt werden kann, die
von der Zeitbasis vollkommen unabhängig ist. In dieser "Wettervorhersage"-Betriebsart gibt
der Stundenzeiger auf einer Skala innerhalb des Stundenumfangs eine
Veränderung des
Atmosphärendrucks
an, während
der Minutenzeiger auf Piktogramme zeigt, die auf den Glasreif gezeichnet
sind und eine meteorologische Vorhersage in Abhängigkeit von der Veränderung
darstellen.
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Diese
Dokumente ermöglichen
daher, zeitliche oder nicht zeitliche Informationen bestenfalls
auf zwei Skalen oder sogar auf drei Skalen anzuzeigen, wenn der
Sekundenzeiger ebenfalls mit einem unabhängigen Motor versehen ist,
sie legen jedoch in keinem Fall nahe, eine Information bezeichnen
zu können,
die sich an einem beliebigen Ort des Zifferblatts befindet.
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Es
kann außerdem
das Patent
US 5.596.551 erwähnt werden,
das eine Kompassuhr betrifft, auf deren Glasreif die Himmelsrichtungen
vorhanden sind und die mit dem Stundenzeiger ermöglicht, die geographische Nordrichtung
in Bezug auf eine ausgewählte
Richtung mit dem Minutenzeiger anzugeben. Dieses Dokument beschreibt
eine zweite Ausführungsform,
in der die zeitlichen Angaben auf dem Glasreif angegeben sind und
das Zifferblatt auf drei konzentrischen Ringen Ortsnamen, beispielsweise Städtenamen,
die mit Koordinaten versehen sind, enthält. Diese Koordinaten sind
durch den Minutenzeiger auswählbar,
dessen Position durch einen Mikroprozessor interpretiert wird, um
in einer Korrespondenztabelle die Deklination des Ortes auszuwählen, um
die Deklination mit den Signalen zu kombinieren, die von Magnetsensoren
des Permanentmagneten des Kompasses geliefert werden, und um den Motor
des Stundenzeigers zu steuern, um den Zeiger in der geographischen
Nordrichtung oder in einer anderen vorgegebenen Richtung wie etwa
der Richtung nach Mekka zu orientieren. Wenn daran gedacht würde, eine
solche Uhr beim "Reverse
Engineering" zu
verwenden, wäre
es sehr schwierig, mittels des Minutenzeigers zu erkennen, an welchem
Ort man sich befindet, da selbst sehr weit voneinander entfernte
Orte ähnliche
oder gleiche Deklinationen haben können, d. h. auf denselben Radius
ausgerichtete Koordinaten haben können, wie beispielsweise Rom
und Denver. Dieses Dokument legt daher in keiner Weise nahe, unzweideutig
einen beliebigen Punkt des Zifferblatts zu bezeichnen.
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Die
Erfindung zielt daher darauf, die Nachteile des erwähnten Standes
der Technik zu beseitigen, indem ein tragbares elektronischen Geräts mit analoger
Anzeige geschaffen wird, das mit einer Indikatorvorrichtung versehen
ist, die ermöglicht,
ohne Mehrdeutigkeit eine beliebige Position im Wesentlichen auf
der gesamten Oberfläche
des Zifferblatts anzuzeigen, wobei diese Position eine beliebige
Information darstellt, etwa eine zeitliche Information, die von der
momentanen Uhrzeit verschieden ist oder diese ergänzt, oder
eine nicht zeitliche Information oder sogar ein Spiel, die diese
Möglichkeit
einer analogen Anzeige "auf
dem gesamten Zifferblatt" nutzt.
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Hierzu
hat die Erfindung ein tragbares elektronisches Gerät für eine analoge
Anzeige mittels zweier Zeiger, die separat von zwei Schrittmotoren angetrieben
sind, zum Gegenstand, wobei die Informationen auf dem Zifferblatt
von einer Vielzahl von Markierungen Ri dargestellt
werden. Dieses tragbare elektronische Gerät umfasst:
- – wenigstens
eine Einheit zum Speichern von Informationen;
- – eine
Verarbeitungseinheit zum Verarbeiten der Informationen;
- – eine
Verwaltungs- und Steuereinheit, die Stellsignale von der Verarbeitungseinheit
erhält,
- – eine
von der Verwaltungseinheit gesteuerte Versorgungseinheit, die die
Vorwärtsbewegung
der zwei Schrittmotoren steuert,
- – ein äußeres Steuerorgan,
das wenigstens ein Aktivieren der Anzeige der zweiten Information
erlaubt.
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Ein
solches Gerät
ist beispielsweise in dem Dokument
CH
684 044 offenbart. Die Verarbeitungseinheit enthält einen
Algorithmus oder eine Entsprechungstabelle zwischen einer an einem
beliebigen Ort des Zifferblatts angeordneten Markierung R
i und Winkeln α
i, β
i,
die von jedem Zeiger ausgehend von einem Bezugswert gebildet werden,
wobei die Zeiger eine Form haben, derart, dass sie dann, wenn sie
die Winkelorientierungen α
i, β
i haben, abgesehen vom Zentrum des Zeigerwerks
einen einzigen Schnittpunkt ihrer Arme über der Markierung R
i bilden, wobei ihre jeweiligen Enden über der
Markierung R
i übereinanderliegen können, wenn
sie in die gleiche Richtung zeigen.
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Die
elementare Form der Zeiger kann für einen Zeiger ein Zeiger mit
geradliniger herkömmlicher Form
sein, während
der zweite Zeiger eine geknickte Form haben kann, wobei der Knick
eine neutrale Zone begrenzt, die keinerlei Markierung Ri enthält. Es können auch
beide Zeiger einen unterschiedlichen geknickten Umriss haben. Aus ästhetischen Gründen kann
insbesondere in einer Armbanduhr der zweite Zeiger eine symmetrische
Form haben, beispielsweise herzförmig,
wobei nur ein Zweig an der Position β indexiert ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
werden die Winkelwerte αi, βi in einer Entsprechungstabelle oder durch
den Algorithmus der Verarbeitungseinheit in die Motor-Schrittanzahl
umgesetzt.
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Die
Informationen, die dank dieser Vorrichtung angezeigt werden können, können sehr
unterschiedlich sein, wobei ihre Anzahl nur von den Abmessungen
des Zifferblatts und von den Grenzen der visuellen Wahrnehmung abhängt. Es
handelt sich beispielsweise um Ziffern oder Buchstaben, um ein Spiel
zu bilden. Im Fall einer Armbanduhr enthält das Gerät außerdem eine Zeitbasis, die
ein die Speichereinheit bildendes Monatsdatum enthalten kann, das die
Anzeige einer zweiten zeitlichen Information ermöglicht, indem auf dem Zifferblatt
das Monatsdatum und die Monate verteilt sind.
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Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung
ermöglicht
daher die Anzeige einer großen
Anzahl von Informationen auf einfachere und wirtschaftlichere Weise
als eine digitale Anzeige.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der
folgenden Beschreibung von Beispielen deutlich, die zur Erläuterung
und nicht beschränkend
gegeben werden, indem auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen
wird, in denen:
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1 das
Bezeichnungsmittel gemäß der Erfindung
auf dem Zifferblatt einer Armbanduhr veranschaulicht;
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2 dem
allgemeinen Funktionsschema der in 1 gezeigten
Armbanduhr entspricht;
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3 und 4 einem
ersten Anwendungsbeispiel einer Kalender-Uhr entspricht und
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5 einem
zweiten Anwendungsbeispiel entspricht, in dem die Markierungen durch
Buchstaben des Alphabets gebildet sind.
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In
der folgenden Beschreibung ist ein tragbares elektronisches Gerät gemäß der Erfindung
durch eine Armbanduhr veranschaulicht, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 (1 und 2),
mit dem allgemeinen Bezugszeichen 2 (3 und 4)
und mit dem allgemeinen Bezugszeichen 3 (5)
bezeichnet ist.
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1,
die die Erläuterung
des Prinzips der Erfindung ermöglicht,
zeigt eine Armbanduhr 1, die ein Gehäuse 6 umfasst, das
eine elektronische Schaltung enthält, die als äußeres Steuermittel
eine Krone 8 besitzt, an der auf bekannte Weise Manipulationen
durch Zug und/oder Drehung vorgenommen werden können, um eine Funktionsart
auszuwählen. Sie
umfasst außerdem
ein Zifferblatt 10, das an seinem Umfang Stundenbezeichnungen 12 aufweist, über denen
zwei Zeiger 14, 16 durch zwei unabhängige Motoren 24, 26 (2)
rotatorisch angetrieben werden.
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Es
ist unmittelbar ersichtlich, dass die Zeiger eine "anomale" Form haben, die
einem technischen Zweck dient, selbst wenn dies ästhetisch bedenklich sein könnte. Der
Minutenzeiger 14 ist zwar gerade, der Stundenzeiger 16 ist
jedoch aus zwei Segmenten gebildet, einem kleinen Segment 15,
wovon ein Ende mit der Welle im Zentrum des Antriebs 9 des
Zeigers fest verbunden ist und das andere Ende einen Knick 15a mit
einem großen
Segment 17 bildet. Diese besondere Konfiguration ermöglicht dem
großen
Segment 17 des Zeigers 16, mit dem Minutenzeiger 14 unabhängig von
dessen Winkelposition auf den Zifferblatt auf der gesamten Länge des
Segments 17 mit Ausnahme einer inaktiven Zone, die sich
innerhalb eines durch den Knick 15a beschriebenen Kreises 11 befindet,
einen Schnittpunkt 7 zu haben.
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Um
die Oberfläche
der inaktiven Zone 11 zu verlängern, kann die geknickte Form
vorteilhaft durch eine gekrümmte
Form ersetzt sein, die einen Krümmungsradius
besitzt, der bei Annäherung
an das Zentrum kleiner wird. Aus ästhetischen Gründen kann
auch beiden Zeigern dieselbe symmetrische Form, geknickt oder gekrümmt, verliehen
werden.
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Um
eine maximale Überstreichung
des Zifferblatts 10 durch den Schnittpunkt 7 zu
erhalten, ist es offensichtlich, dass die Basis des durch den geknickten
Zeiger 16 gebildeten Dreiecks eine Länge haben muss, die nahe bei
jener des Minutenzeigers 14 liegt. Außerdem ist ersichtlich, dass
diese "anomale" Konfiguration einem
genauen Ablesen der momentanen Zeit nicht abträglich ist, sofern der Minutenzeiger 14 eine
gewöhnliche
Konfiguration hat, die stets das Ablesen einer feinen Skala auf
dem Stundenumfang ermöglicht,
und sofern die Abweichung der Spitze des Stundenzeigers 16 weiterhin
ermöglicht,
seine Position zwischen zwei Stundenindexen 12 zu bezeichnen.
Was die Lesbarkeit des Schnittpunkts der Zeiger über einer Markierung Ri betrifft, können sie vorteilhaft aus lichtdurchlässigen Materialien
aus zwei unterschiedlichen Farben verwirklicht sein, um bei ihrer Überschneidung
eine dritte Farbe zu ergeben. In 1 sind außerdem zwei
Winkel gezeigt, die ausgehend von einem Bezugswert gemessen werden,
der in diesem Beispiel der zeitliche Bezugswert 13 bei
12 Uhr ist. Der Winkel α gibt
in Bezug auf den zeitlichen Bezugswert 13 die Position
des Minutenzeigers 14 in Bezug auf einen Radius an, der von
der Drehachse 9 der Zeiger zu der Spitze des Zeigers 14 verläuft. Ebenso
gibt der Winkel β die
Position des Stundenzeigers 16 an, wobei beobachtet wird,
dass in äquivalenter
Weise auch der Winkel betrachtet werden könnte, der durch das kleine
Segment 15 des Stundenzeigers 16 und dem zeitlichen Bezugswert 13 gebildet
wird.
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Diese
Vorrichtung entspricht daher auf gewisse Weise einer "bipolaren" Parametrisierung
der Quasigesamtheit des Zifferblatts mittels der Winkel α und β, wobei jede
Markierung Ri, die das Zifferblatt trägt, einem
Wertepaar αi, βi entspricht. Für zeitliche Angaben und sogar
für nicht
zeitliche Angaben, die der Stundenumfang trägt, ergibt sich ihre Bezeichnung
aus dem Zusammentreffen der Spitzen der Zeiger, was αi = βi entspricht.
Vorteilhaft werden die Werte αi, βi nicht durch ihre Winkelwerte, sondern durch die
jeweilige Anzahl von Schritten ausgedrückt, die ausgeführt werden
müssen,
um einen der Winkelwerte zu erreichen. Wenn beispielweise ein vollständiger Umlauf
auf dem Zifferblatt 180 Schritte des Motors repräsentiert und das Zifferblatt
einen Durchmesser von 3 cm hat, ergibt dies bei um 90° geknickten
Zeigern, die einen neutralen Kreis mit einem Durchmesser von 1 cm
ergeben, theoretisch etwa 6000 verschiedene Paare αi, βi.
In der Praxis ist die Anzahl von Markierungen Ri wegen
der visuellen Wahrnehmung durch den Anwender viel stärker begrenzt.
Für eine
Uhr mit den oben genannten Eigenschaften ist es beispielsweise möglich, etwa
fünfzig Markierungen
Ri auf einer Oberfläche von 12 mm2 zu haben.
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Mit
anderen Worten, durch Ausführen
von Modifikationen der elektronischen Schaltung, die an die Art
der mittels der Markierungen Ri anzuzeigenden
Informationen angepasst sind, ist es möglich, die Verlagerung der
Zeiger 14, 16 so zu steuern, dass sie zum Schnitt
oder zum Zusammentreffen über
der Markierung Ri, die die anzuzeigende
genaue Information darstellt, führt,
wie dies kurz mit Bezug auf den in 2 gezeigten
Prinzipschaltplan erläutert wird.
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Eine
elektronische Schaltung enthält
eine zentrale Verwaltungs- und Steuereinheit 20, deren Betriebsart
von Manipulationen abhängt,
die an der Krone 8 ausgeführt werden, und die auf herkömmliche
Weise Zeitsignale einer Zeitbasis 21 empfängt. Die
elektronische Schaltung enthält
außerdem
eine Speichereinheit 23 für die zweite Information und eine
Verarbeitungseinheit 25, die eine Entsprechungstabelle
aufweist, die für
jeden Wert α (bzw. β) die Markierung(en)
Ri enthält,
der(denen) der Wert α zugeordnet
ist, derart, dass das Nutzsteuersignal an die zentrale Verwaltungs-
und Steuereinheit 20 geliefert wird, die dann die Versorgungseinheit 27 steuert,
um die Motoren 24 und 26 um eine Anzahl von Schritten anzutreiben,
die den Werten α und β entspricht,
und um die Zeiger 14 und 16 zum Schnitt oder zu
einem Zusammentreffen über
der Markierung Ri zu bringen. Auf äquivalente
Weise könnte
die Entsprechungstabelle durch einen geeigneten Algorithmus ersetzt sein.
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Im
Folgenden wird mit Bezug auf die 3 und 4 eine
Kalenderuhr 2 beschrieben, deren Zifferblatt außer den
Zahlen 1 bis 12, die den Stundenindexen 12 entsprechen,
die Zahlen 13 bis 31, die mit 22 bezeichnet sind, und die
Monate des Jahres, die mit 32 bezeichnet sind, enthält. Die
Zeitbasis 21, die Register für die Monatstage und die Monate
enthält,
und die Speichereinheit 23 sind daher zusammengefasst.
Durch Ausüben
eines Drucks auf die Krone 8 kreuzen sich die Zeiger 14 und 16 zunächst bei
einer Markierung Ri, die den Monatstag,
etwa die Zahl "25" in 3,
angibt, woraufhin sie sich bei einer anderen Markierung Ri kreuzen, die den Monat, etwa "Dezember" in 4 angibt.
In diesem Beispiel hat der Zeiger 16 eine Herzform, die
einen ästhetischeren
Aspekt ergibt und ermöglicht,
die inaktive Zone 11 im Zentrum zu verkleinern. Selbstverständlich ist
die zentrale Verwaltungs- und Steuereinheit 20 so programmiert,
dass sie nur einen einzigen Schenkel der Herzform des Zeigers 16 erkennt.
Außerdem
ist ersichtlich, dass sich der geradlinige Zeiger 14 dabei über dem
Monat August bewegt und auf die Zahl 10 zeigt, die 150 Motorschritten
ausgehend von dem zeitlichen Bezugswert bei 12 Uhr entspricht, wenn
ein Umlauf auf dem Zifferblatt 180 Schritten entspricht. Dies bedeutet,
dass in der Entsprechungstabelle dem "Wert 150" zugleich 10, August und 25 entsprechen.
Wenn der anzuzeigende Monatstag 10 gewesen wäre, d. h. mit dem Zusammentreffen
der Spitzen der Zeiger 14, 16, wäre der "Wert 150" ebenfalls in Entsprechung
mit der Zahl 10 in der Entsprechungstabelle β gesetzt worden.
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Wenn
die Meinung bestehen sollte, dass ein stark beladenes Zifferblatt
einen ästhetischen
Mangel darstellt, ist es möglich,
ihm ein optisches Ventil des Typs zuzuordnen, der in dem Patent
US 5.740.130 beschrieben
ist, um unter normalen Betriebsbedingungen das gesamte Zifferblatt
mit Ausnahme der Stundenindexe
12 abzudecken.
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In 5 ist
beispielhaft eine Spieluhr 3 dargestellt, die durch aufeinanderfolgendes
Drücken
auf die Krone 8 ermöglicht,
zufällig,
wiederholend oder nicht einen Buchstaben des Alphabets auszuwählen, wie
dies beispielsweise im Spiel "Das
längste
Wort" der Fall ist.
In dem gezeigten Beispiel entspricht der Buchstabe Z, der ausgewählt worden
ist, dem sechsundzwanzigsten Rang in der Speichereinheit 23 und hat
als Wert 45 in der Entsprechungstabelle α und 30 in
der Entsprechungstabelle β der
Verarbeitungseinheit 25.
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Die
Speichereinheit 23 kann außerdem Untereinheiten enthalten,
beispielweise eine Untereinheit 23a für die Vokale und eine Untereinheit 23b für die Konsonanten,
wobei diese Untereinheiten beispielsweise durch Drehen der Krone 8 in
einer oder in der anderen Richtung auswahlbar sind. In diesem Beispiel
ist es auch möglich,
die Elektronik des Geräts
durch ein Wörterbuch
zu vervollständigen,
das abgefragt werden kann, um zu kontrollieren, welches längste Wort
mit den ausgelosten Buchstaben hätte gebildet
werden können.
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Ohne
vom Umfang der Erfindung abzuweichen, kann der Fachmann zahlreiche
andere Anwendungen des zeitlichen oder nicht zeitlichen Typs wie etwa
ein Lottospiel, das eine zufällige,
nicht wiederholende Auswahl einer Folge von auf das Zifferblatt geschriebenen
Nummern ermöglicht,
oder ein Roulette-Spiel, das 49 Möglichkeiten für verschiedene Spiele
unter jeglichem Ausschluss der Kombinationen entspräche, entwickeln.