DE60306524T2

DE60306524T2 - Tragbares elektronisches Gerät mit zumindest einer angepassten Eingangs/Ausgangsanschlussklemme zur Kommunikation mit einer elektronischen Einheit in diesem Gerät

Info

Publication number: DE60306524T2
Application number: DE60306524T
Authority: DE
Inventors: Yves Oesch; Jean-Daniel Etienne; Emil Zellweger; Yvan Ferri
Original assignee: Asulab AG
Current assignee: Asulab AG
Priority date: 2003-09-23
Filing date: 2003-09-23
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2023-09-24
Also published as: US7210845B2; KR20050030144A; US20050073806A1; DE60306524D1; EP1519453A1; JP4949614B2; EP1519453B1; CN1601409A; SG110180A1; HK1075303A1; TW200532401A; TWI366964B; KR101208858B1; JP2005121646A; CN100527022C; ATE332022T1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein tragbares elektronisches Instrument, das ein Gehäuse, wenigstens eine in dem Gehäuse befindliche elektronische Einheit und wenigstens einen ersten Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss, der von außerhalb des Gehäuses zugänglich ist und ein elektrisch leitendes Verbindungselement aufweist, das in Bezug auf das Gehäuse beweglich angebracht ist, umfasst, wobei dieser Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss so beschaffen ist, dass er mit einem Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss der elektronischen Einheit über eine Übertragungsleitung verbunden werden kann und die Übertragung elektrischer Signale auf der Übertragungsleitung über das Verbindungselement ermöglicht wird, wobei das Verbindungselement eine erste oder eine zweite Position einnehmen kann, in der der Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss von dem Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss der elektronischen Einheit entkoppelt bzw. mit diesem gekoppelt ist.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Elektronische Instrumente, die eine Antwort auf die oben angegebene allgemeine Definition darstellen, sind insbesondere aus den Dokumenten JP 11-126115 A, JP 2001-175610 oder auch EP 1 134 630 A1 bereits bekannt.
Die Dokumente JP 11-126115 A und JP 2001-175610 beschreiben Lösungen, die darin bestehen, das tragbare elektronische Instrument mit einem Satz von Eingangs-/Ausgangsanschlüssen zu versehen, die beispielsweise seitlich an dem Gehäuse des Instruments angeordnet sind. Jeder Eingangs-/Ausgangsanschluss umfasst ein Verbindungselement, das in Bezug auf das Gehäuse des Instruments beweglich angebracht ist. Jedes Verbindungselement ist geeignet, eine erste Position (nämlich eine nicht eingerückte Ruheposition) einzunehmen, in der das Verbindungselement von der entsprechenden Übertragungsleitung innerhalb des Gehäuses und folglich von der elektronischen Einheit mechanisch und elektrisch entkoppelt ist. Jedes Verbindungselement kann eine zweite Position (nämlich eine eingerückte Position) einnehmen, in der eine elektrische Verbindung zwischen dem Verbindungselement und der entsprechenden Übertragungsleitung herge stellt wird und auf diese Weise eine Kommunikation mit der elektronischen Einheit ermöglicht wird. Um die verschiedenen Verbindungselemente in ihre eingerückte zweite Position zu bringen, wird ein spezifischer Adapter verwendet. Neben den oben erwähnten Eingangs-/Ausgangsanschlüssen stellen ähnliche Anschlüsse das Wiederaufladen eines Akkumulators mit elektrischer Energie, der sich in dem elektronischen Instrument befindet, sicher.
Das Dokument EP 1 134 630 A1 beschreibt eine weitere ähnliche Lösung, bei der ein Drücker wenigstens dazu benutzt wird, Daten des elektronischen Instruments zu senden und/oder zu empfangen. In diesem Fall ist das Verbindungselement des Eingangs-/Ausgangsanschlusses durch den Stift des Drückers gebildet. Der Nutzen dieser letzteren früheren Lösung besteht in der Verwendung eines oder mehrerer Steuerorgane (herkömmlicherweise vom Typ Druckknopf), um das elektronische Instrument mit einer externen Einheit, beispielsweise mit einem Personalcomputer, elektrisch zu verbinden. Auf diese Weise ist keinerlei spezifisches Kontaktelement notwendig, um eine elektrische Verbindung zwischen dem elektronischen Instrument und der externen Einheit herzustellen, da diese elektrische Verbindung hergestellt wird, sobald das oder die Steuerorgane, die so konfiguriert sind, dass sie die oben genannte doppelte Funktion aufweisen, in die eingerückte Position gebracht werden.
Eine allen drei oben erwähnten Lösungen gemeinsamer Vorteil besteht in der Tatsache, dass das Verbindungselement, wenn es nicht betätigt wird, eine mechanische und elektrische Entkopplung der Eingangs-/Ausgangsanschlüsse und der entsprechenden Übertragungsleitungen innerhalb des Gehäuses des Instruments sicherstellt. Dies gewährleistet ein erstes Niveau elektrischen Schutzes der Schnittstelle zwischen der Elektronik, die sich in dem Gehäuse des Instruments befindet, und der Außenwelt.
Dieses erste Schutzniveau ist jedoch nicht ausreichend, um einen optimalen Schutz der Schnittstelle sicherzustellen. So besteht, obwohl die Verbindungselemente eine mechanische und elektrische Entkopplung der Eingangs-/Ausgangsanschlüsse und der Übertragungsleitungen sicherstellen, dennoch eine relativ große Gefahr, dass den Übertragungsleitungen bei der Betätigung der Verbindungselemente elektrische Ladungen zugeführt werden. Diese Gefahr ist umso größer, wenn das elektrische Potential der Verbindungselemente im Ruhezustand (in der nicht eingerückten Position) schwebend gelassen wird.
Es kommt im Übrigen nicht in Betracht, eine elektronische Einheit direkt mit den Übertragungsleitungen zu verbinden. Tatsächlich ist die elektronische Einheit typischerweise mit anderen Einheiten verbunden, im Allgemeinen mittels eines Busses, der diesen Komponenten gemeinsam ist. Wenn die elektronische Einheit direkt mit den Übertragungsleitungen der verschiedenen Eingangs-/Ausgangsanschlüssen verbunden würde, bestünde eine große Gefahr, dass die unbeabsichtigte oder beabsichtigte Betätigung der Verbindungselemente Störungen auf dem Bus erzeugt (beispielsweise bei einer Operation des Lesens oder Schreibens von Daten, die von eine Prozessoreinheit in einem Speicher ausgeführt wird). Falls ein Steuerorgan verwendet wird, das die Funktion des Eingangs-/Ausgangsanschlusses erfüllt (vergleichbar mit der in dem Dokument EP 1 134 630 A1 beschriebenen Lösung), wird dieses Problem noch kritischer, da das Steuerorgan von dem Anwender jederzeit betätigt werden kann, insbesondere dann, wenn das Instrument in einer elektrisch leitenden Umgebung (beispielsweise in Wasser) gehandhabt wird.
Um dem Problem elektrostatischer Entladungen zu begegnen, ist bekannt, elektrische Schutzkomponenten zu verwenden, die das Herstellen eines Weges für die Entladung der angesammelten elektrischen Ladungen ermöglichen. Es handelt sich um wohl bekannte Schutzkomponenten, die sogenannten ESD-Komponenten ("electro-static-discharge") oder TVS-Komponenten ("transient voltage suppressor"). Diese Komponenten besitzen insofern, dass sie eine sehr hohe Störkapazität (typischerweise in der Größenordnung von 1 nF) aufweisen, einen großen Nachteil. Wenn solche Komponenten an direkten Verbindungsleitungen mit der elektronischen Einheit eingesetzt werden, ist diese Störkapazität folglich an diesen Leitungen vorhanden und führt nicht nur zu einem hohen Verbrauch, sondern beeinflusst auch die Reaktionszeit dieser Leitungen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist folglich, eine Lösung vorzuschlagen, die die Sicherstellung eines optimalen elektrischen Schutzes der Schnittstelle zwischen einer elektronischen Einheit und der Außenwelt ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Lösung vorzuschlagen, die einen Datenaustausch ohne Störungen zwischen der Außenwelt und einer beispielsweise über einen Bus mit anderen Komponenten gekoppelten elektronischen Einheit möglich macht.
Die vorliegende Erfindung hat daher ein tragbares elektronisches Instrument zum Gegenstand, dessen Merkmale im Anspruch 1 angegeben sind.
Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorgeschlagene Lösung besteht insbesondere darin, ein Übertragungsgatter vorzusehen, das in die Übertragungsleitung zwischen dem Eingangs-/Ausgangsanschluss und dem Eingangs-/Ausgangsanschluss der elektronischen Einheit eingefügt ist, wobei dieses Übertragungsgatter einen Durchlasszustand und einen Sperrzustand besitzt, die ermöglichen, dass der Eingangs-/Ausgangsanschluss mit dem Eingangs-/Ausgangsanschluss der elektronischen Einheit gekoppelt oder von diesem entkoppelt ist. Dieses Übertragungsgatter ist durch ein Element zum Schutz vor elektrostatischen Entladungen ergänzt, das in die Übertragungsleitung zwischen dem Eingangs-/Ausgangsanschluss und das Übertragungsgatter eingefügt ist.
Der Abschnitt der Übertragungsleitung, der sich zwischen dem Eingangs/Ausgangsanschluss und dem Übertragungsgatter befindet, bildet typischerweise einen Teil mit hohem Verbrauch. Auf Grund seiner Anordnung ermöglicht das Übertragungsgatter somit: das Entkoppeln dieses Teils mit hohem Verbrauch von den Eingangs-/Ausgangsanschlüssen der elektronischen Einheit, solange die Eingangs-/Ausgangsanschlüsse nicht benutzt werden, um mit der elektronischen Einheit zu kommunizieren. Auf diese Weise beeinträchtigt das ESD-Schutzelement in diesem Zustand den Datenaustausch oder die Kommunikation zwischen der elektronischen Einheit und den anderen Komponenten des Systems nicht. Das ESD-Schutzelement erfüllt jedoch immer seine Hauptfunktion, die darin besteht, das Herstellen eines Entladeweges zwischen der Übertragungsleitung (in dem Abschnitt, der sich zwischen dem Eingangs-/Ausgangsanschluss und dem Übertragungsgatter befindet) und einer Masse der Schaltung zu ermöglichen, sobald sich elektrische Ladungen ansammeln oder dieser Leitung in zu großer Anzahl zugeführt werden. Das ESD-Schutzelement stellt folglich einen Schutz des Eingangs des Übertragungsgatters und der auf der Eingangsseite befindlichen Komponenten, darunter der elektronischen Einheit, sicher.
Das ESD-Schutzelement und das Übertragungsgatter wirken miteinander zusammen, um einen optimalen elektrischen Schutz der Schnittstelle zwischen der elektronischen Einheit und der Außenwelt sicherzustellen. Dieser Schutz kommt zu jenem, der durch die durch den Eingangs-/Ausgangsanschluss und sein bewegliches Verbindungselement sichergestellte mechanische und elektrische Entkopplung gewährleistet wird, hinzu.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektronische Einheit mit einem Bus gekoppelt, wobei die Übertragungsleitung und der Eingangs-/Ausgangsanschluss der elektronischen Einheit mit einer Leitung des Busses gekoppelt sind. Vorzugsweise wird diese Leitung des Busses im nicht belegten Zustand auf eine Referenzspannung gebracht, wobei ein erstes Mittel, das die Leitung des Busses auf die Referenzspannung zieht, zwischen dem Übertragungsgatter und dem Eingangs-/Ausgangsanschluss der elektronischen Einheit mit der Leitung des Busses verbunden ist. Zudem ist ein zweites Mittel, um die Leitung des Busses auf die Referenzspannung zu ziehen, zwischen dem Eingangs-/Ausgangsanschluss und dem Übertragungsgatter mit der Übertragungsleitung verbunden. Auf diese Weise vervollständigt oder ergänzt das zweite Mittel dann, wenn das Übertragungsgatter durchlässig gemacht wird, um das Herstellen einer Verbindung zwischen dem an dem Gehäuse des Instruments platzierten Eingangs-/Ausgangsanschluss und dem Eingangs-/Ausgangsanschluss der elektronischen Einheit zu ermöglichen, das erste Mittel, um die Auswirkungen der Störkapazität des ESD-Schutzelements zu kompensieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das tragbare elektronische Instrument eine Anwenderschnittstelle, wobei diese Anwenderschnittstelle wenigstens ein erstes Steuerorgan, das in dem Gehäuse beweglich angebracht ist und durch einen Anwender betätigt werden kann, wobei dieses erste Steuerorgan außerdem die Rolle des Eingangs-/Ausgangsanschlusses spielt. Gemäß dieser Ausführungsform ist das Steuerorgan vorteilhafterweise in Form eines Drückers verwirklicht, der in einer Montageöffnung beweglich angebracht ist, die in dem Gehäuse in der Weise ausgebildet ist, dass ein Translationsweg längs einer Betätigungsachse vorhanden ist, wobei dieser Drücker durch Druck betätigbar ist, um von einer ersten sogenannten nicht eingerückten Position in eine zweite sogenannte eingerückte Position gebracht zu werden. Dieser Drücker umfasst einen elektrisch leitenden Stift, der das Verbindungselement des Eingangs-/Ausgangsanschlusses bildet, das durch die Montageöffnung verläuft und ein erstes und ein zweites Ende besitzt, die in den Innenraum bzw. in die äußere Umgebung des Gehäuses münden.
Vorzugsweise betätigt das Steuerorgan einen ersten elektrischen Kontakt, der von dem Verbindungselement elektrisch isoliert ist, um in Reaktion darauf ein Steuersignal zu erzeugen, und einen zweiten elektrischen Kontakt, um in der eingerückten Position eine elektrische Verbindung zwischen dem Verbindungselement des Eingangs-/Ausgangsanschlusses und der Übertragungsleitung herzustellen. Dieser zweite elektrische Kontakt stellt dann, wenn das Steuerorgan die erste Position einnimmt, eine elektrische Verbindung zwischen dem Verbindungselement und einem bestimmten elektrischen Potential her und vermeidet somit die Ansammlung elektrischer Ladungen an dem Verbindungselement.
Im Allgemeinen ist es tatsächlich vorteilhaft, Mittel vorzusehen, die das Verbindungselement auf ein bestimmtes elektrisches Potential bringen, wenn dieses Verbindungselement die erste Position der Entkopplung einnimmt, und die Verbindung des Verbindungselements mit dem bestimmten elektrischen Potential unterbrechen, wenn dieses Verbindungselement die zweite Position der Kopplung einnimmt, und somit die Übertragung der elektrischen Signale auf der Übertragungsleitung ermöglichen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass sich elektrische Ladungen nicht in erster Linie an dem Verbindungselement ansammeln können.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher beim Lesen der folgenden genauen Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung, die ausschließlich anhand nicht beschränkender Beispiele gegeben und durch die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht werden, in denen:
1 eine allgemeine Draufsicht eines elektronischen Instruments gemäß der Erfindung zeigt, das hier vorteilhaft in Form einer Armbanduhr dargestellt ist, die mehrere Steuerorgane des Typs Druckknopf umfasst;
2a eine Schnittansicht eines der Steuerorgane des Instruments von 1 ist, wobei dieses Steuerorgan in der nicht eingerückten Position gezeigt ist;
2b eine Schnittansicht ähnlich jener von 2a ist, in der das Steuerorgan in der eingerückten Position gezeigt ist;
2c eine Teildraufsicht des Steuerorgans von 2a in der nicht eingerückten Position ist;
2d eine Draufsicht ähnlich jener von 2c ist, in der das Steuerorgan in der eingerückten Position gezeigt ist;
3 eine Hauptansicht der Konfiguration und der Funktionsweise des Steuerorgans der 2a bis 2d ist, wobei dieses Steuerorgan außer seiner herkömmlichen Steuerfunktion eine weitere Funktion erfüllt, die die Übertragung elektrischer Signale von und/oder zu dem elektronischen Instrument ermöglicht; und
4 ein Blockschaltplan ist, der eine bevorzugte Ausführungsform der Schnittstelle zwischen den Steuerorganen und der Elektronik des Instruments zeigt.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Erfindung geht von der allgemeinen Idee aus, die darin besteht, ein tragbares elektronisches Instrument (z. B. eine Armbanduhr) über wenigstens einen Eingangs-/Ausgangsanschluss, der von außerhalb des Gehäuses des tragbaren elektronischen Instruments zugänglich ist (vorzugsweise wenigstens ein Steuerorgan der Anwenderschnittstelle, mit der das tragbare elektronische Instrument ausgerüstet ist), mit einer externen elektrischen oder elektronischen Vorrichtung zu verbinden. Unter der "Übertragung elektrischer Signale" wird insbesondere der Austausch von Daten zu und/oder von dem tragbaren elektronischen Instrument verstanden. Die externe Vorrichtung kann somit eine elektronische Kommunikationsvorrichtung, beispielsweise ein Personalcomputer, sein. Unter "elektronischer Einheit" wird im Übrigen jede Einheit, mit der über Eingangs/Ausgangsanschlüsse in Wechselwirkung zu treten gewünscht wird, insbesondere eine Prozessoreinheit oder eine Speichereinheit, verstanden.
Die bevorzugte Ausführungsform, die im Zuge der vorliegenden Beschreibung beschrieben wird, basiert vorteilhafterweise auf der Verwendung von zwei bereits vorhandenen Steuerorganen (im vorliegenden Fall zwei Druckknöpfen), um eine Kommunikation mit einer elektronischen Einheit herzustellen, die sich in dem Gehäuse des Instruments befindet. Es wird davon ausgegangen, dass die zwei Steuerorgane, die auf diese Weise konfiguriert sind, zwei Funktionen erfüllen, nämlich ihre erste Steuerfunktion für die Auswahl der Funktionen des tragbaren elektronischen Instruments (Auswahl von Betriebsarten oder von Informationen, Aktualisieren von Daten oder von Parametern des tragbaren elektronischen Instruments, beispielsweise Uhrzeit und/oder Datum und dergleichen) und die weitere Funktion als Eingangs-/Ausgangsanschluss für die Herstellung einer Kommu nikation mit wenigstens einer elektronischen Einheit, die sich in dem Gehäuse des Instruments befindet.
Es sei jedoch erwähnt, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung von Steuerorganen als Eingangs-/Ausgangsanschlüsse begrenzt ist. Zur Ausführung der Erfindung reicht es aus, dass jeder Eingangs-/Ausgangsanschluss mit einem elektrisch leitenden Verbindungselement ausgerüstet ist, das in Bezug auf das Gehäuse beweglich angebracht ist, derart, dass es wenigstens zwei verschiedene Positionen einnehmen kann, in denen es mit der entsprechenden Übertragungsleitung gekoppelt oder von dieser entkoppelt ist (vergleichbar beispielsweise mit den in den oben erwähnten Dokumenten JP 11-126115 A und JP 2001-175610 beschriebenen Lösungen). Die weitere Verwendung des Eingangs-/Ausgangsanschlusses als Steuerorgan, wie nachstehend beschrieben wird, ist jedoch insofern, als keine spezifischen Anschlüsse notwendig sind, besonders vorteilhaft.
Außerdem wird davon ausgegangen, dass die Übertragung elektrischer Signale vorgenommen werden kann, sobald das oder die Steuerorgane, die hierzu konfiguriert sind, in ihre Kopplungsposition (in die eingerückte Position) gebracht worden sind. Die Verbindung des tragbaren elektronischen Instruments mit der externen Vorrichtung erfolgt dann kraft eines geeigneten Adapters, um die betreffenden Steuerorgane in die eingerückte Position zu bringen. Die Beschreibung dieses Adapters wird hier nicht angesprochen, weil sie den Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht direkt betrifft. In der folgenden Beschreibung wird es genügen, zu verstehen, dass dieser Adapter vorzugsweise so beschaffen ist, dass er als Kommunikationsschnittstelle mit einer externen Verarbeitungseinheit wie etwa einem Personalcomputer dient.
Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf ein Zeitmessgerät beschrieben, das vorteilhaft die Form einer Armbanduhr aufweist. Die Erfindung findet jedoch nichtsdestoweniger auf gleiche Weise Anwendung auf jedes tragbare Instrument, das eine Ohrenfunktion erfüllt oder nicht.
1 zeigt eine Draufsicht der Gesamtheit einer Armbanduhr, die allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist und ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Sie umfasst insbesondere ein Gehäuse 2, das in diesem Beispiel durch einen unteren Teil 3, der ein Gehäusemittelteil und einen Boden bildet, und durch einen oberen Teil 4, der einen Glasreif bzw. eine Lünette bildet, der außerdem ein Ohrenglas 5 trägt, begrenzt ist. Der Glasreif bzw. die Lünette 4 ist auf herkömmliche Weise an das Gehäusemittelteil 3 angepasst, wobei zwischen diese Elemente eine Dichtung eingefügt ist, um die Dichtigkeit des Gehäuses 2 zu gewährleisten.
Durch die Gehäusemittelteil 3 verlaufen in diesem Beispiel fünf Steuerorgane des Typs Druckknopf, die mit den Bezugszeichen 11, 12, 13, 14 bzw. 15 bezeichnet sind. Selbstverständlich ist dieses Beispiel ausschließlich zur Erläuterung angegeben worden. Die fünf Steuerorgane 11 bis 15 bilden gemeinsam eine Anwenderschnittstelle, mit der der Träger in Wechselwirkung treten kann, um verschiedene Funktionen der Armbanduhr 1 auszuwählen.
Die Steuerorgane 11 bis 15 sind hier seitlich am Gehäusemittelteil 3 an für eine Armbanduhr typischen Stellen angeordnet, nämlich im Wesentlichen bei 2 h, 3 h, 4 h, 8 h bzw. 10 h. Selbstverständlich könnten die Steuerorgane 11 bis 15 an anderen Stellen angeordnet sein. Wenigstens eines der Steuerorgane könnte daher auf der Vorderseite der Uhr, beispielsweise bei 6 h, angeordnet sein.
In allem, was folgt, ist das Interesse ausschließlich auf die Struktur des Steuerorgans 11 gerichtet. In diesem Beispiel weisen die Steuerorgane 12, 13, 14 und 15 eine ähnliche Konfiguration auf. Insbesondere bilden die zwei Steuerorgane 11 und 13 Eingangs-/Ausgangsanschlüsse (mit A bzw. B bezeichnet) für die Herstellung einer Kommunikation mit wenigstens einer elektronischen Einheit, die sich in dem Gehäuse 2 befindet (eine solche elektronische Einheit ist schematisch in 1 gezeigt und trägt das Bezugszeichen 72). Die Steuerorgane 14 und 15 werden dazu benutzt, das Wiederaufladen eines Akkumulators mit elektrischer Energie des tragbaren elektronischen Instruments sicherzustellen. Das Steuerorgan 12 wird nur als Reserve verwendet und könnte als herkömmliches Steuerorgan konfiguriert sein, um ausschließlich seine Steueraufgabe zu erfüllen. Dieses Steuerorgan 12 könnte übrigens auch als herkömmlicher Kronenstift konfiguriert sein, um die Uhrzeit der Uhr einzustellen.
2a zeigt eine Teilschnittansicht von 1 auf Höhe des Steuerorgans 11 längs seiner Betätigungsachse, die mit X-X bezeichnet ist. Wie bereits erwähnt worden ist, weisen die Steuerorgane 12, 13, 14 und 15 eine ähnliche Konfiguration auf. Das Steuerorgan 11 ist in einer Montageöffnung 3a beweglich angeordnet, die in dem Gehäusemittelteil 3 in der Weise angeordnet ist, dass sie einen Translationsweg längs der Betätigungsachse X-X hat. Das Steuerorgan 11 ist durch Druck wie ein herkömmlicher Drücker betätigbar, um aus einer ersten, sogenannten nicht eingerückten Position, die in 2a gezeigt ist, in eine zweite, sogenannte eingerückte Position, die in 2b gezeigt ist, gebracht zu werden.
Das Steuerorgan 11 ist hauptsächlich aus einem Stift 100 mit lang gestreckter Form gebildet, der aus einem elektrisch leitenden Material, vorteilhaft aus Metall, verwirklicht ist. Dieser Stift 100 weist vorzugsweise, jedoch nicht unbedingt, eine zylindrische Form auf und verläuft durch das Gehäusemittelteil 3 von der einen Seite zur anderen. Dieser Stift 100 bildet das Verbindungselement jedes Eingangs-/Ausgangsanschlusses. Ein erstes Ende des Stifts 100 mündet daher in den Innenraum des Hohlraums, der durch das Gehäusemittelteil 3 gebildet ist, während das zweite Ende des Stifts 100 in die äußere Umgebung des Gehäusemittelteils 3 mündet, derart, dass er von einem Anwender betätigt werden kann. Die Dichtigkeit wird auf herkömmliche Weise durch eine oder mehrere torische Dichtungen 9 gewährleistet, die sich in einer oder in mehreren Nuten 110 befinden, die im Stift 100 vorgesehen sind.
An seinem zweiten Ende endet der Stift 100 in einem Kopf 120 mit größerem Durchmesser. In diesem Beispiel sind der Stift 100 und der Kopf 120 des Steuerorgans einteilig hergestellt. Alternativ wäre es ohne weiteres vorstellbar, diese zwei Elemente getrennt voneinander herzustellen und sie anschließend fest miteinander zu verbinden oder einen Kunststoffkopf auf den leitenden Stift 100 zu gießen. Um die gewünschte Funktion der Übertragung elektrischer Signale zu erfüllen, ist es selbstverständlich in jedem Fall zu empfehlen, einen elektrischen Zugang zu dem Stift 100 von außen sicherzustellen. Das Aufgießen oder die Montage eines Kunststoffkopfes auf den Stift wird dann in der Weise erfolgen, dass das äußere Ende des Stifts von außen elektrisch kontaktiert werden kann.
Das Gehäusemittelteil 3 ist vorzugsweise ebenfalls aus einem elektrisch leitenden Material verwirklicht, weshalb der Stift 100 folglich von diesem Gehäusemittelteil 3 durch eine Isoliermuffe 30 isoliert ist. In diesem bevorzugten Beispiel wird dieses Gehäusemittelteil 3 übrigens im Betrieb auf einem bestimmten elektrischen Potential, hier dem Massepotential des tragbaren Instruments, gehalten, wie in den Figuren schematisch gezeigt ist. Die Nützlichkeit dieser elektrischen Verbindung wird in der Folge der vorliegenden Beschreibung deutlicher.
Die Isoliermuffe 30 weist eine im Allgemeinen röhrenförmige Gestalt mit einer Schulter 31 auf, die so beschaffen ist, dass sie sich von außerhalb der Gehäusemittelteil 3 auf einer entsprechenden Schulter 3b abstützen kann, die in der Montageöffnung 3a angeordnet ist. Diese Isoliermuffe 30 wird daher in die Montageöffnung 3a von außen eingeführt und wird mit dem Gehäusemittelteil 3 beispielsweise durch Eintreiben, Schrauben oder Kleben fest verbunden. Diese Muffe 30 kann vorteilhaft aus eloxiertem Aluminium, Kunststoff, einer Keramik oder aus jedem anderen Material hergestellt sein, sofern wenigstens die Kontaktoberfläche zwischen der Muffe 30 und den benachbarten leitenden Teilen elektrisch isoliert ist.
In gewissem Maße käme in Betracht, eine Muffe zu verwenden, die aus einem Material mit einem hohen spezifischen elektrischen Widerstand hergestellt ist (d. h. schwach leitend ist), derart, dass ein ausreichender Strom zwischen dem Stift 100 und dem leitenden Gehäusemittelteil 3 fließen kann und somit die Ansammlung elektrischer Ladungen an dem Stift 100 vermieden wird, wobei der spezifische elektrische Widerstand dieser Muffe jedoch hinreichend hoch (beispielsweise einige kΩ oder MΩ) gewählt ist, damit der Betrieb des internen Busses nicht beeinträchtigt wird.
Ein elastisches Rückstellmittel 6, das in diesem Beispiel durch eine Schraubenfeder gebildet ist, ist zwischen der Schulter 31 der Isoliermuffe 30 und dem Kopf 120 des Steuerorgans angeordnet. Wenn auf das Steuerorgan gedrückt wird, wird daher dieses Rückstellmittel 6 zwischen der Schulter 31 und dem Kopf 120 komprimiert, wie in 2b gezeigt ist, so dass es eine Rückstellkraft ausübt, die bestrebt ist, das Steuerorgan aus seiner eingerückten Position in seine nicht eingerückte Position zurückzustellen. Es sei angemerkt, dass die Schulter 31 der Isoliermuffe außerdem sicherstellt, dass der Kopf 120 des Steuerorgans, der hier leitend ist, nicht mit dem Gehäusemittelteil 3 in Kontakt gelangt.
Das Steuerorgan umfasst außerdem ein Halteelement 40, das so beschaffen ist, dass es den Stift 100 des Steuerorgans axial hält. Hierzu ist das Halteelement 40 mit dem Stift 100 fest verbunden und auf der Innenseite des Gehäusemittelteils 3 angeordnet, um der Wirkung des Rückstellmittels 6 zu widerstehen, das bestrebt ist, das Steuerorgan aus seinem Aufnahmesitz herauszuziehen. Das Halteelement 40 ist vorteilhaft als herkömmlicher Haltekeil konfiguriert, der in eine Kehle 140 eingeführt ist, die im Stift 100 angeordnet ist. Dieses Halteelement 40 ist ebenfalls aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt.
In 2a ist ersichtlich, dass sich das Halteelement 40 in der nicht eingerückten Position an dem Gehäusemittelteil 3 am Umfang der Montageöffnung 3a abstützt. Auf diese Weise ist eine elektrische Verbindung in der nicht eingerückten Position zwischen dem Stift 100 des Steuerorgans und dem Gehäusemittelteil 3 sichergestellt. Der Stift 100 des Steuerorgans wird somit auf das gleiche elektrische Potential wie das Gehäusemittelteil 3 gebracht. In der eingerückten Position ist hingegen diese elektrische Verbindung auf Grund der axialen Verlagerung des Halteelements 40, mit dem die Bewegung des Stifts 100 einhergeht, unterbrochen.
Im Allgemeinen ist daher verständlich, dass die Struktur des Steuerorgans derart ist, dass in der nicht eingerückten Position der Stift 100 des Steuerorgans auf ein bestimmtes elektrisches Potential gebracht wird, wodurch die Ansammlung elektrischer Ladungen an diesem Stift unmöglich gemacht wird. In der eingerückten Position hingegen ist diese elektrische Verbindung unterbrochen, was die Übertragung elektrischer Signale über den Stift 100 möglich macht. Zur Ausführung der Erfindung ist diese elektrische Verbindung mit der Masse in der nicht eingerückten Position selbstverständlich nicht unbedingt notwendig.
Nun werden insbesondere die Konfiguration der Steuervorrichtung und die Struktur der elektrischen Kontakte, die einerseits die erste Funktion des Steuerorgans und andererseits die weitere Funktion der Mittel zum Übertragen elektrischer Signale gewährleistet, betrachtet.
3 zeigt eine Prinzipansicht der Konfiguration und der Funktionsweise der betrachteten Steuervorrichtung, um dem Steuerorgan zu ermöglichen, außer seiner herkömmlichen Steuerfunktion eine weitere Funktion zu erfüllen, die die Übertragung elektrischer Signale von und/oder zu dem elektronischen Instrument ermöglicht. Das Steuerorgan ist in dieser Figur schematisch dargestellt und trägt das Bezugszeichen C. Dieses Steuerorgan C arbeitet herkömmlicherweise mit einem ersten elektrischen Kontakt SW1 zusammen, um seine Steuerfunktion zu erfüllen. Ein Steuersignal SEL wird daher in Reaktion auf die Aktivierung des elektrischen Kontakts SW1, d. h. in Reaktion auf einen Druck auf das Steuerorgan C, erzeugt. Ein zweiter elektrischer Kontakt SW2, der von dem ersten Kontakt SW1 verschieden ist, gewährleistet die Verbindung mit einer Eingangs-/Ausgangsleitung E/O, die beispielsweise mit einer Verarbeitungseinheit verbunden ist, die sich in dem tragbaren elektronischen Instrument befindet. Dieser zweite elektrische Kontakt SW2 erfüllt eine weitere Funktion, die ermöglicht, eine elektrische Verbindung zwischen dem Eingang/Ausgang E/O und dem Steuerorgan C oder genauer dem Stift dieses Steuerorgans C herzustellen. Diese Möglichkeit ist in 3 durch die Verbindung des Steuerorgans C mit dem Eingang/Ausgang E/O über den elektrischen Kontakt SW2 schematisch dargestellt. Diese Verbindung wird nur hergestellt, wenn das Steuerorgan C in die eingerückte Position gebracht ist, um den elektrischen Kontakt SW2 zu schließen. In der nicht eingerückten Position verbindet der elektrische Kontakt SW2, wie schematisch gezeigt ist, das Steuerorgan C mit einem bestimmten elektrischen Potential V_REF, das hier als ein elektrisches Potential dargestellt ist, das die Masse bildet. Es ist ersichtlich, dass der erste und der zweite elektrische Kontakt SW1 bzw. SW2 voneinander unabhängig sind, dass sie jedoch in Reaktion auf einen Druck auf das Steuerorgan C gleichzeitig betätigt werden.
Die Besonderheit der vorgeschlagenen Steuervorrichtung besteht im Wesentlichen in der Tatsache, dass in der nicht eingerückten Position der elektrisch leitende Teil des Steuerorgans C, der als elektrisches Verbindungsmittel mit dem Eingang/Ausgang E/A (d. h. mit dem Stift des Steuerorgans) dient, nicht im schwebenden Zustand gelassen, sondern auf einem bestimmten elektrischen Potential gehalten wird, wodurch jegliche Ansammlung elektrischer Ladungen an diesem Teil des Steuerorgans vermieden wird.
Nun wird erneut auf die 2a und 2b Bezug genommen, um die Konfiguration der oben erwähnten elektrischen Kontakte zu beschreiben. In diesen Figuren ist gezeigt, dass das Gehäusemittelteil 3 einen inneren Hohlraum definiert, in dem auf herkömmliche Weise ein elektronisches Modul 7 (das in 2a teilweise gezeigt ist) angeordnet ist und das insbesondere eine Leiterplatte oder PCB 70 umfasst, die verschiedene (in diesen Figuren nicht gezeigte) elektrische und elektronische Komponenten trägt, unter anderem eine Datenverarbeitungseinheit (z. B. einen Mikrocontroller oder einen Mikroprozessor), Speichermittel (z. B. EEPROM, FLASH oder dergleichen) und weitere Komponenten für die Ausführung der Funktionen der Armbanduhr 1. Zeitmesskomponenten (Taktbasis, Frequenzteiler, analoge und/oder digitale Anzeigemittel und dergleichen) sind in diesem Beispiel vor allem in herkömmlicher Weise vorgesehen, um verschiedene Zeitmessfunktionen einschließlich der Uhrzeitangabe zu erfüllen. Das Bezugszeichen 75 bezeichnet ein optionales Element, das einen Abstandshalter bildet, der an der oberen Fläche der PCB 70 angeordnet ist und insbesondere die Anzeigemittel des elektronischen Instruments trägt.
In den 2a und 2b ist außerdem schematisch eine Quelle 8 für elektrische Energie gezeigt, die insbesondere das oben genannte elektronische Modul 7 versorgt. Es kann sich um eine herkömmliche Alkalizelle oder um einen wiederaufladbaren Akkumulator handeln (dessen Aufladung beispielsweise über wenigstens eines der Steuerorgane 14, 15 erfolgen kann, wie bereits erwähnt wurde).
In dieser Ausführungsform ist der erste elektrische Kontakt SW1 von 3 herkömmlicherweise in Form eines elektrischen Kontaktplättchens 50 verwirklicht, das eine feste Basis des elektronischen Moduls 7 (diese Basis wird hier zwischen der PCB 70 und dem Abstandshalter 75 gehalten) und eine flexible Verlängerung, die mit dem Ende des Stifts 100 zusammenwirkt, umfasst, wobei dieses Ende von dem Kontaktplättchen 50 durch eine Isolierhülle 150 elektrisch isoliert ist, die aus einem Material verwirklicht sein kann, das jenem der Isoliermuffe 30 ähnlich ist. Die biegsame Verlängerung des Kontaktplättchens 50 ist so beschaffen, dass es herkömmlicherweise in einen Kontakt mit dem anderen Teil des ersten elektrischen Kontakts (das in den 2a und 2b nicht gezeigt ist) gebracht werden kann. In dem speziellen Fall handelt es sich um eine Metallisierung 52, die auf dem Plättchen der PCB 70 gebildet ist, wie in der Teildraufsicht von 2c veranschaulicht ist. In dieser 2c ist der Abstandshalter 75 nicht dargestellt worden, um die Gesamtheit der Steuervorrichtung freizugeben. 2d zeigt in einer Draufsicht, die zu jener von 2c analog ist, das Steuerorgan 11 in der eingerückten Position, in der die biegsame Verlängerung des Kontaktplättchens 50 mit der Metallisierung 52 in Kontakt gelangt.
Die Funktion des zweiten elektrischen Kontakts SW2 von 3 ist kraft des Halteelements 40, das mit dem Stift 100 fest verbunden ist, und eines zweiten elektrischen Kontaktplättchens 60, das tangential zum Stift 100 in der Umgebung seines von der Isolierhülle 150 abgedeckten Endes angeordnet ist, verwirklicht. Dieses elektrische Kontaktplättchen 60 wird an seiner Basis ebenfalls zwischen der PCB 70 und dem Abstandshalter 75 gehalten. Auf diese Weise ist das elektrische Kontaktplättchen 60 in der nicht eingerückten Position (2a und 2c) in einem Kontakt mit der isolierenden Hülle 150, während das elektrische Kontaktplättchen 60 in der eingerückten Position (2b und 2d) mit dem Stift 100 in Kontakt ist.
In den 2a bis 2d kann festgestellt werden, dass die Isolierhülle 150 zwei Funktionen erfüllt, nämlich die elektrische Isolation zwischen dem Stift 100 und dem ersten elektrischen Kontakt (unabhängig von der Position des Steuerorgans) und die elektrische Isolation zwischen dem Stift 100 und dem elektrischen Kontaktplättchen 60 (nur in der nicht eingerückten Position). Das elektrische Kontaktplättchen 60 könnte selbstverständlich mit einer von der Isolierhülle 150 verschiedenen Isolierhülle zusammenwirken.
Außerdem wird angemerkt, dass die Isolierhülle 150 hier in einem Abschnitt mit größerem Durchmesser endet. Dieses Merkmal ist nicht notwendig, es ermöglicht jedoch, jeglichen eventuellen elektrischen Kontakt zwischen den Plättchen 50 und 60 zu vermeiden, da der Abschnitt mit größerem Durchmesser zwischen diese zwei Plättchen eingefügt ist.
Nun wird auf die Abbildung von 4 Bezug genommen, um eine bevorzugte Ausführungsform der Schnittstelle zwischen den von außerhalb des Gehäuses des Instruments zugänglichen Eingangs-/Ausgangsanschlüssen und der Elektronik des Instruments zu beschreiben. Wie oben bereits erwähnt wurde, bilden zwei Steuerorgane (nämlich die Steuerorgane 11 und 13) vorteilhaft die ersten und zweiten Eingangs-/Ausgangsanschlüsse A und B. Jeder dieser Eingangs-/Ausgangsanschlüsse A, B kann mit einem entsprechenden Eingangs/Ausgangsanschluss wenigstens einer elektronischen Einheit (darunter insbesondere den Einheiten 72, 74) über eine Übertragungsleitung I/O_A bzw. I/O_B gekoppelt werden. In 4 sind beispielhalber zwei verschiedene elektronische Einheiten, nämlich eine Prozessoreinheit 72 (es kann sich um einen Mikrocontroller oder um einen Mikroprozessor handeln) und ein Speicher 74 (z. B. ein nicht flüchtiger Speicher des Typs EEPROM oder FLASH), gezeigt, wobei diese Komponenten beispielsweise von der bereits erwähnten PCB 70 getragen werden. Jede dieser elektronischen Einheiten weist einen ersten und einen zweiten Eingangs-/Ausgangsanschluss auf, die mit den Bezugszeichen 72_A , 74_A und 72_B , 74_B bezeichnet sind. In diesem bevorzugten Beispiel ist jede der elektronischen Einheiten 72, 74 vorteilhafterweise über ihre Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 72_A , 72_B und 74_A , 74_B mit einem internen Bus gekoppelt, der zwei mit CLK und DATA bezeichnete Leitungen umfasst. Die ersten und zweiten Übertragungsleitungen I/O_A und I/O_B sind jeweils an diese zwei Leitungen des Busses angeschlossen.
Die Leitungen CLK und DATA des Busses dienen zur Übertragung eines Taktsignals und zur seriellen Datenübertragung. Es gibt verschiedene Kommunikationsprotokolle, die wie in dem speziellen Fall Busse mit zwei Leitungen verwenden. Die Beschreibung dieser Protokolle wird hier nicht angesprochen. Es genügt, zu wissen, dass die Prozessoreinheit 72 beispielsweise als Master wirkt und die Operationen und den Datenfluss auf dem Bus steuern kann und dass diese Prozessoreinheit 72 wahlweise irgendeine andere mit dem Bus gekoppelte Einheit (darunter den Speicher 74) adressieren kann, indem sie beispielsweise ein Adressierungsraster über die Datenleitung DATA schickt.
Es sei angemerkt, dass der Datenaustausch über einen Bus nicht unbedingt notwendig ist. Es käme beispielsweise in Betracht, die Übertragungsleitun gen I/O_A und I/O_B lediglich an die Eingangs-/Ausgangsanschlüsse der Prozessoreinheit 72 zu koppeln und die Prozessoreinheit 72 und den Speicher 74 mittels eines getrennten Busses zu verbinden. Die vorgeschlagene Struktur ist insofern, als über die Eingangs-/Ausgangsanschlüsse A, B auf die eine oder die andere der Einheiten 72, 72 (sogar auf weitere mit dem Bus gekoppelte Einheiten) zugegriffen werden kann, dennoch vorteilhaft.
Wenn auf jede der Übertragungsleitungen I/O_A und I/O_B besonders Bezug genommen wird, ist zu erkennen, dass in die Übertragungsleitung zwischen den Eingangs-/Ausgangsanschlüssen A bzw. B und den entsprechenden Eingangs/Ausgangsanschluss 72_A , 74_A bzw. 72_B , 74_B jeder elektronischen Einheit 72, 74 ein Übertragungsgatter TG_A bzw. TG_B eingefügt ist. Jedes Übertragungsgatter TG_A, TG_B besitzt einen Durchlasszustand und eine Sperrzustand, die ermöglichen, dass der betreffende Eingangs-/Ausgangsanschluss A, B mit dem betreffenden Eingangs-/Ausgangsanschluss jeder elektronischen Einheit 72, 74 gekoppelt oder von diesem entkoppelt ist. Die Übertragungsgatter sind wohl bekannte Komponenten. Für eine nähere Beschreibung einer solchen Komponente sei beispielsweise auf die Spezifikation der Komponente NC7SZ66, die von der Firma Fairchild Semiconductor vertrieben wird, verwiesen.
Außer den oben erwähnten Übertragungsgattern TG_A, TG_B ist im Übrigen in jede der Übertragungsleitungen I/O_A, I/O_B zwischen dem Eingangs-/Ausgangsanschluss A, B und dem Übertragungsgatter TG_A, TG_B ein Schutzelement TVS_A, TVS_B gegen elektrostatische Entladungen eingefügt. In 4 sind diese Schutzelemente TVS_A, TVS_B als gegeneinander geschaltete Doppeldiode dargestellt. Es handelt sich im Wesentlichen um eine ebenfalls wohl bekannte passive Komponente, die das Herstellen eines Entladeweges ermöglicht, sobald eine Spannung an den Anschlüssen dieser Komponente einen bestimmten Schwellenwert (beispielsweise ein dutzend Volt) überschreitet. In dem speziellen Fall ist jedes Schutzelement TVS_A, TVS_B zwischen die Übertragungsleitung I/O_A bzw. I/O_B und ein Massepotential geschaltet. Wie in der Einleitung erwähnt wurde, weist diese Art von Schutzelement typischerweise eine Störkapazität mit einem hohen Wert (in der Größenordnung von 1 nF) auf.
Der Abschnitt der Übertragungsleitung I/O_A, I/O_B, der sich zwischen dem Eingangs-/Ausgangsanschluss A, B und dem Übertragungsgatter TG_A, TG_B befindet, bildet typischerweise einen Teil mit hohem Verbrauch. Auf Grund seiner Anordnung ermöglicht das Übertragungsgatter TG_A, TG_B somit das Entkoppeln dieses Teils mit hohem Verbrauch von den Eingangs-/Ausgangsanschlüssen jeder elektronischen Einheit 72, 74, solange die Eingangs-/Ausgangsanschlüsse A, B nicht benutzt werden, um mit der elektronischen Einheit des Instruments zu kommunizieren. Auf diese Weise beeinträchtigt das ESD-Schutzelement TVS_A, TVS_B in diesem Zustand den Datenaustausch oder die Kommunikation zwischen den mit dem internen Bus gekoppelten elektronischen Einheiten nicht. Das ESD-Schutzelement TVS_A, TVS_B erfüllt jedoch immer seine Hauptfunktion, die darin besteht, das Herstellen eines Entladeweges zwischen der Übertragungsleitung I/O_A, I/O_B (in dem Abschnitt, der sich zwischen dem Eingangs-/Ausgangsanschluss A, B und dem Übertragungsgatter TG_A, TG_B befindet) und der Masse der Schaltung zu ermöglichen, sobald sich elektrische Ladungen ansammeln oder dieser Leitung in zu großer Anzahl zugeführt werden. Das ESD-Schutzelement TVS_A, TVS_B stellt folglich einen Schutz des Eingangs des Übertragungsgatters TG_A, TG_B und der auf der Eingangsseite befindlichen Komponenten, darunter der Prozessoreinheit 72 und des Speichers 74, sicher.
Es ist daher verständlich, dass das Schutzelement TVS_A bzw. TVS_B und das Übertragungsgatter TG_A bzw. TG_B zusammenwirken, um einen optimalen elektrischen Schutz der Schnittstelle zwischen der Elektronik des Instruments und der Außenwelt zu gewährleisten. Dieser Schutz kommt zu jenem, der durch die durch den Eingangs-/Ausgangsanschluss A, B und sein bewegliches Verbindungselement, nämlich das Steuerorgan 11 bzw. 13 in diesem Beispiel, sichergestellte mechanische und elektrische Entkopplung gewährleistet wird, hinzu.
Wie in 4 gezeigt ist, wird der Durchlasszustand oder der Sperrzustand jedes Übertragungsgatters TG_A, TG_B mittels eines Steuersignals OE_A bzw. OE_B gewählt, das an einen Eingang des Gatters angelegt wird. Dieses Steuersignal OE_A, OE_B wird vorteilhafterweise durch die Prozessoreinheit 72 selbst erzeugt. Der Durchlasszustand jedes Gatters kann durch die Prozessoreinheit 72 aktiviert werden, sobald die günstigen Bedingungen zum Ausführen des Datenaustauschs mit der Außenwelt gegeben sind. Der Durchlasszustand der Übertragungsgatter wird insbesondere nur dann aktiviert, wenn die Eingangs-/Ausgangsanschlüsse wirklich benutzt werden müssen, um mit der Elektronik des Instruments zu kommunizieren. Dies ist dann der Fall, wenn das elektronische Instrument an seinem Adapter angeordnet ist und die Verbindungselemente der Eingangs-/Ausgangsanschlüsse in ihre Kopplungsposition gebracht sind. In dem gezeigten Beispiel muss dies jedoch bei einer herkömmlichen Betätigung der Steuerorgane, beispielsweise bei der Wahl von Funktionen des tragbaren elektronischen Instruments, nicht der Fall sein.
Die Aktivierung der Übertragungsgatter TG_A, TG_B kann auf verschiedene Arten erfolgen. In 4 ist zu erkennen, dass die Prozessoreinheit 72 im Übrigen fünf Aktivierungssignale SEL₁ bis SEL₅ empfängt, die jeweils von den Steuerorganen 11 bis 15 stammen, die die Anwenderschnittstelle des Instruments bilden. In 4 sind außerdem schematisch die elektrischen Kontakte der Steuerorgane 11 und 13 für die Erzeugung der Aktivierungssignale SEL₁ und SEL₃ zu erkennen. Die Aktivierung der Übertragungsgatter TG_A, TG_B könnte auf die gleichzeitige und/oder zeitlich ausgedehnte Aktivierung von den fünf Steuerorganen 11 bis 15 hin erfolgen (eine Situation, die im Wesentlichen dann eintritt, wenn das Instrument an seinem Adapter angeordnet ist). Alternativ könnte eine Funktion der Aktivierung einer Kommunikationsbetriebsart in dem Spektrum der Funktionen des elektronischen Instruments vordefiniert sein, wobei diese Funktion mittels der Anwenderschnittstelle des Instruments aufgerufen und gewählt werden könnte.
Wie erkennbar ist, ist der Teil mit hohem Verbrauch der Übertragungsleitungen I/O_A und I/O_B (es kann auch von einer Erweiterung des Busses gesprochen werden) mit dem internen Bus des elektronischen Instruments verbunden, sobald die Übertragungsgatter TG_A, TG_B aktiviert sind. Diese Situation tritt nur dann ein, wenn das Instrument in der Kommunikationsbetriebsart ist. Nun aber ist das Instrument in diesem Moment an seinem Adapter angeordnet, weshalb das Problem des Verbrauchs weitaus weniger zugespitzt ist. Tatsächlich kann die Versorgung des elektronischen Instruments beispielsweise auf dem Umweg einer externen Versorgungs- oder Wiederaufladevorrichtung, die in dem Adapter angeordnet und auf dem Umweg über weitere Anschlüsse, beispielsweise auf dem Umweg der Steuerorgane 14 und 15, mit dem Instrument verbunden ist, gewährleistet werden.
Die Störkapazität jedes Schutzelements TVS_A, TVS_B kann dennoch stets ein Problem darstellen. Tatsächlich beeinflusst diese Störkapazität nicht nur den Verbrauch, sondern auch die Reaktionszeit der Leitungen, auf denen die Informationen befördert werden. In dem speziellen Fall wird jede Leitung CLK, DATA des internen Busses im nicht belegten Zustand durch eine sogenannte "Pull-up"-Vorrichtung auf eine Referenzspannung, hier auf eine hohe Spannung V_CC, gebracht. Es handelt sich hier um ein Widerstandselement R_P1 bzw. R_P2 (Pull-up-Widerstand), der zwischen die Busleitung CLK bzw. DATA und die hohe Spannung VCC geschaltet ist. Der Wert dieses Widerstands wird in Abhängigkeit von den Kriterien des Verbrauchs, der Reaktionszeit des Busses und der Kapazität der zu "steuernden" verbundenen Komponenten dieses Busses gewählt, wobei dieser Wert hoch sein muss, um den Verbrauch auf dem Bus zu senken, und dabei im Vergleich zu der auf dem Bus vorhandenen Kapazität hinreichend klein sein muss, um die Reaktionszeit zu minimieren.
Bei einer Aktivierung der Übertragungsgatter TG_A, TG_B befindet sich die Störkapazität jedes Schutzelements TVS_A, TVS_B auf der Leitung des Busses. Diese Störkapazität kommt folglich zu der bereits auf dem internen Bus vorhandenen Kapazität hinzu und hat bei gleichem ohmschem Widerstand eine Zunahme der Reaktionszeit des Busses zur Folge. Dies ist der Grund dafür, dass auf jeder Übertragungsleitung I/O_A, I/O_B zwischen den Eingangs-/Ausgangsanschlüssen A, B und den Übertragungsgattern TG_A, TG_B eine zusätzliche Pull-up-Vorrichtung angeordnet ist. Ebenso wie bei den Elementen R_P1, R_P2 handelt es sich in diesem Beispiel wiederum um Widerstandselemente R_PA, R_PB, die diesmal zwischen die Abschnitte mit hohem Verbrauch der Übertragungsleitungen I/O_A, I/O_B und die hohe Spannung V_CC geschaltet sind. Diese zusätzlichen Widerstandselemente ermöglichen somit, die Zunahme der auf den Leitungen des Busses bei der Aktivierung der Übertragungsgatter TG_A, TG_B vorhandenen Kapazität. Wie erkennbar ist, könnten die Widerstandselemente R_P1, R_P2, R_PA, R_PB durch andere funktional analoge Vorrichtungen wie beispielsweise Stromquellen ersetzt sein.
Es ist klar, dass verschiedene Abwandlungen und/oder Verbesserungen, die für den Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich sind, an den in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne den Umfang der Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, zu verlassen. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich auf die Verwendung in einer Armbanduhr beschränkt, sondern kann in jedem anderen tragbaren elektronischen Instrument verwendet werden.
Andererseits ist die Verwendung der Steuerorgane als Eingangs/Ausgangsanschlüsse, obwohl ratsam und vorteilhaft, nicht notwendig. Es könnte irgendeine andere Entkopplungsvorrichtung, die ein elektrisch leitendes Verbindungselement, das in Bezug auf das Gehäuse des tragbaren elektronischen Instruments beweglich angebracht ist und den elektrischen Zugriff auf die sich in diesem Gehäuse befindende Elektronik ermöglicht, verwendet werden (vergleichbar beispielsweise mit den in den Dokumenten 11-126115 A und JP 2001-175610 beschriebenen Lösungen).
Die beschriebene Struktur des Steuerorgans kann außerdem zahlreiche Abwandlungen erfahren und dennoch die für die Ausführung der beanspruchten Erfindung ausgesuchten Funktionen nicht berühren. Das Gehäusemittelteil 3 könnte somit alternativ aus einem nicht leitenden Material hergestellt sein, in welchem Fall die Muffe 30 nicht mehr erforderlich ist. In diesem Fall wird vorzugsweise ein leitendes Referenzelement, das auf dem bestimmten elektrischen Potential gehalten wird, in der Nähe des Stiftes 100 angeordnet und vorgesehen, dass der Stift 100 in der nicht eingerückten Position mit diesem Referenzelement in Kontakt gebracht wird.
Anstelle der Druckknöpfe könnte auch irgendein anderer Typ von Steuerorgan verwendet werden, sofern er zwei verschiedene Positionen aufweist, die eine Kopplung bzw. eine Entkopplung der Eingangs-/Ausgangsanschlüsse ermöglichen. Es ist beispielsweise ein Kronenstift vorstellbar, der wenigstens zwei verschiedene axiale Positionen aufweist. Die Verlagerung des Verbindungselements könnte zudem einer Verlagerung folgen, die von einer translatorischen Verlagerung verschieden ist. Es ist beispielsweise ein Steuerorgan vorstellbar, bei dem das bewegliche Element eine rotatorische Verlagerung erfahren würde.
Es sollte auch klar sein, dass die Art und Weise der elektronischen Einheit, mit der eine Verbindung über Eingangs-/Ausgangsanschlüsse hergestellt werden soll, variabel ist. Es kann sich um eine Prozessoreinheit, wie beschrieben worden ist, lediglich um eine Speichereinheit oder um eine Einheit, deren Betriebskennlinien abgeglichen werden sollen (beispielsweise um eine Frequenzteilerschaltung, einen Messfühler und dergleichen) handeln.

Claims

Tragbares elektronisches Instrument (1), das ein Gehäuse (2), wenigstens eine in dem Gehäuse (2) befindliche elektronische Einheit (72, 74) und wenigstens einen ersten Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss (A; B), der von außerhalb des Gehäuses (2) zugänglich ist und ein elektrisch leitendes Verbindungselement (100) aufweist, das in Bezug auf das Gehäuse (2) beweglich angebracht ist, umfasst, wobei der Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss (A; B) so beschaffen ist, dass er mit einem Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss (72_A , 74_A ; 72_B , 74_B ) der elektronischen Einheit (72, 74) über eine Übertragungsleitung (I/O_A; I/O_B) verbunden werden kann und die Übertragung elektrischer Signale auf der Übertragungsleitung (I/O_A; I/O_B) über das Verbindungselement (100) ermöglicht wird, wobei das Verbindungselement (100) eine erste oder eine zweite Position einnehmen kann, in der der Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss (A; B) von dem Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss (72_A , 74_A ; 72_B , 74_B ) der elektronischen Einheit entkoppelt bzw. mit diesem gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das tragbare elektronische Instrument außerdem umfasst: ein Übertragungsgatter (TG_A, TG_B), das in die Übertragungsleitung (I/O_A; I/O_B) zwischen dem Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss (A; B) und dem Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss (72_A , 74_A ; 72_B , 74_B ) der elektronischen Einheit (72, 74) eingefügt ist, wobei dieses Übertragungsgatter (TG_A; TG_B) einen Durchlasszustand und einen Sperrzustand besitzt, die mittels eines Steuersignals (OE_A; OE_B) ausgewählt werden können und ermöglichen, dass der Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss (A; B) mit dem Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss (72_A , 74_A ; 72_B , 74_B ) der elektronischen Einheit (72, 74) gekoppelt oder von diesem entkoppelt ist; und ein Element (TVS_A; TVS_B) zum Schutz vor elektrostatischen Entladungen, das in die Übertragungsleitung (I/O_A; I/O_B) zwischen dem Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss (A; B) und das Übertragungsgatter (TG_A, TG_B) eingefügt ist.
Tragbares elektronisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem Mittel (3, 30, 40) umfasst, um das Verbindungselement (100) auf ein bestimmtes elektrisches Potential zu bringen, wenn dieses Verbindungselement (100) die erste Position einnimmt, und um die Verbindung des Verbindungselements (100) mit dem bestimmten elektrischen Potential zu unterbrechen, wenn dieses Verbindungselement (100) die zweite Position einnimmt, und um somit die Übertragung elektrischer Signale auf der Übertragungsleitung (I/O_A; I/O_B) zu ermöglichen.
Tragbares elektronisches Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlasszustand oder der Sperrzustand des Übertragungsgatters (TG_A; TG_B) durch eine Prozessoreinheit (72) gesteuert wird.
Tragbares elektronisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem eine Anwenderschnittstelle (11 bis 15) für die Auswahl von Funktionen des tragbaren elektronischen Instruments umfasst und dass der Durchlasszustand oder Sperrzustand des Übertragungsgatters (TG_A; TG_B) über die Anwenderschnittstelle (11 bis 15) ausgewählt wird.
Tragbares elektronisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Anwenderschnittstelle (11 bis 15) für die Auswahl von Funktionen des tragbaren elektronischen Instruments umfasst, wobei diese Anwenderschnittstelle wenigstens ein erstes Steuerorgan (11) umfasst, das in dem Gehäuse (2) beweglich angebracht ist und durch einen Anwender betätigt werden kann, wobei das erste Steuerorgan (11) außerdem die Rolle des ersten Eingangs- und/oder Ausgangsanschlusses (A) spielt.
Tragbares elektronisches Instrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerorgan (11) ein Drücker ist, der in einer Montageöffnung (3a) beweglich angebracht ist, die in dem Gehäuse (2) in der Weise angeordnet ist, dass ein Translationsweg längs einer Betätigungsachse (X-X) vorhanden ist, wobei dieser Drücker durch Druck betätigbar ist, um von einer ersten sogenannten nicht eingerückten Position in eine zweite sogenannte eingerückte Position gebracht zu werden, wobei der Drücker einen elektrisch leitenden Stift (100) umfasst, der das Verbindungselement bildet, durch die Montageöffnung (3a) verläuft und ein erstes und ein zweites Ende besitzt, die in den Innenraum bzw. in die äußere Umgebung des Gehäuses (2) münden.
Tragbares elektronisches Instrument nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerorgan (11) betätigt: einen ersten elektrischen Kontakt (SW1), der von dem Verbindungselement (100) elektrisch isoliert ist, um in Reaktion darauf ein Steuersignal (SEL) zu erzeugen; und einen zweiten elektrischen Kontakt (SW2), um in der eingerückten Position eine elektrische Verbindung zwischen dem Verbindungselement (100) und der Übertragungsleitung (I/O_A; I/O_B) herzustellen, wobei der zweite elektrische Kontakt (SW2) in der ersten Position eine elektrische Verbindung zwischen dem Verbindungselement (100) und einem bestimmten elektrischen Potential (Vref) herstellt und somit die Ansammlung elektrischer Ladungen an dem Verbindungselement (100) vermeidet.
Tragbares elektronisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Einheit (72, 74) mit einem Bus gekoppelt ist und dass die Übertragungsleitung (I/O_A; I/O_B) und der Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss (72_A , 74_A ; 72_B , 74_B ) der elektronischen Einheit (72, 74) mit einer Leitung (CLK; DATA) des Busses gekoppelt sind.
Tragbares elektronisches Instrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (CLK; DATA) des Busses im nicht belegten Zustand auf eine Referenzspannung (V_CC) gebracht wird, wobei ein erstes Mittel (R_P1; R_P2), um die Leitung (CLK; DATA) des Busses auf die Referenzspannung (V_CC) zu ziehen, zwischen dem Übertragungsgatter (TG_A; TG_B) und dem Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss (72_A , 74_A ; 72_B , 74_B ) der elektronischen Einheit (72, 74) mit der Leitung des Busses verbunden ist, wobei ein zweites Mittel (R_PA, R_PB), um die Leitung (CLK; DATA) des Busses auf die Referenzspannung (V_CC) zu ziehen, zwischen dem Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss (A; B) und dem Übertragungsgatter (TG_A, TG_B) mit der Übertragungsleitung (I/O_A; I/O_B) verbunden ist.
Tragbares elektronisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es außer dem ersten Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss (A) einen zweiten Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss (B) umfasst, der mit einem zweiten Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss (72_A , 74_B ) der elektronischen Einheit (72, 74) über eine zweite Übertragungsleitung (I/O_B) gekoppelt werden kann, wobei die Übertragungsleitungen (I/O_A; I/O_B) des ersten und des zweiten Eingangs- und/oder Ausgangsanschlusses (A, B) die Übertragung eines Taktsignals (CLK) bzw. eines Datensignals (DA-TA) gewährleisten.