DE9300945U1

DE9300945U1 - Autonomous radio clock

Info

Publication number: DE9300945U1
Application number: DE9300945U
Authority: DE
Original assignee: Junghans Uhren GmbH
Current assignee: Junghans Uhren GmbH
Priority date: 1993-01-25
Filing date: 1993-01-25
Publication date: 1994-05-26
Anticipated expiration: 2003-01-26
Also published as: DE59403898D1; EP0608733B1; EP0608733A2; ES2108303T3; ATE157783T1; EP0608733A3

Abstract

In an autonomous radio clock (11) whose receiver (23) for pulse-length-modulated binary-coded absolute time information (28) is in any case switched on only from time to time for receiving time messages and comparing the latter with the instantaneous time display in order to reduce the load on the operating power source (22), the aim is to reduce the energy consumption further in order, for example, also to be able to operate clocks - even wrist-watches - from a solar-fed store. For this purpose, the receiver does not remain switched on over the sequence of the coding periods of a time message, but is switched off for the remainder of a coding period when no further binary information is to be expected, and is switched on again for the next coding period. As a result, by contrast with being continuously switched on over the entirety of the coding periods of a message it is possible to save over 80% of the energy requirement for operating the receiver (23). <IMAGE>

Description

JGm 188 DE
Fg/He JGm 188 DE
Fg/He

JUNGHANS UHREN GMBH, D-7230 SchxamberqJUNGHANS UHREN GMBH, D-7230 Schxamberq Autonome FunkuhrAutonomous radio clock

Die Erfindung betrifft eine autonome Funkuhr gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an autonomous radio clock according to the preamble of claim 1.

Derartige Funkuhren sind von der Anmelderin in verschiedensten Modellen als Wand-, Tisch- oder Armbanduhren am Markt und dort auf große Resonanz gestoßen. Ihre Funktion mit der periodischen Kontrolle und erforderlichenfalls Korrektur der Zeitanzeige aufgrund einer im Langwellenbereich empfangenen absoluten Zeitinformation - im Unterschied zur bloßen Anzeigekontrolle aufgrund eines Zeitzeichensignales - ist etwa in der EP-PS 0 180 155 näher beschrieben. Die beim deutschen amtlichen Zeitsender eingeführte Binärcodierung, die durch periodische Amplitudenabsenkung der Langwellen-Trägerfrequenz ausgesendet wird, ist in dem Beitrag "Uhren durch Funk gesteuert" von M. Schlegel in VDI-Nachrichten Nr. 3 vom 21.01.1977 auf Seite 8 ausführlich dargestellt.Such radio-controlled clocks have been marketed by the applicant in a wide range of models as wall, table or wrist watches and have met with great interest. Their function with the periodic control and, if necessary, correction of the time display based on absolute time information received in the long wave range - in contrast to the mere display control based on a time signal - is described in more detail in EP-PS 0 180 155. The binary coding introduced by the German official time transmitter, which is transmitted by periodically reducing the amplitude of the long wave carrier frequency, is described in detail in the article "Clocks controlled by radio" by M. Schlegel in VDI-Nachrichten No. 3 of January 21, 1977 on page 8.

Bei netzfrei betriebenen Funkuhren wird zur Schonung der Leistungsquelle (Batterie- oder Solarzellen-Speicher) der Empfänger nur von Zeit zu Zeit eingeschaltet, um eine absolute Zeitinformation zu gewinnen und mit der aktuellen Zeitanzeige zu vergleichen, um letztere erforderlichenfallsIn the case of radio clocks that are operated without a mains supply, the receiver is only switched on from time to time in order to conserve the power source (battery or solar cell storage) in order to obtain absolute time information and compare it with the current time display in order to adjust the latter if necessary.

zu korrigieren. Die Stromaufnahme des Empfängers konnte schon soweit reduziert werden, daß batteriebetriebene Funkarmbanduhren bei ausreichender Laufzeit zwischen zwei Batteriewechseln realisierbar sind.
5The power consumption of the receiver has already been reduced to such an extent that battery-operated radio wristwatches can be realized with sufficient running time between two battery changes.
5

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Energiebedarf des Empfängers einer gattungsgemäßen Funkuhr noch weiter abzusenken, um die Betriebszeit einer Batterie weiter zu verlängern bzw. den Betrieb der Funkuhr auch aus schwächeren Leistungsquellen wie elektrischen Solarenergie-Speichern mit für Konsumuhren ausreichender Betriebsdauer zu realisieren.The invention is based on the task of further reducing the energy requirement of the receiver of a radio-controlled clock of this type in order to further extend the operating time of a battery or to enable the radio-controlled clock to be operated from weaker power sources such as electrical solar energy storage devices with an operating time sufficient for consumer clocks.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die gattungsgemäße autonome Funkuhr auch nach dem Kennzeichnungsteil des Hauptanspruches ausgelegt ist.This object is essentially achieved according to the invention in that the generic autonomous radio clock is also designed according to the characterizing part of the main claim.

Nach dieser Lösung bleibt der ohnehin nur von Zeit zu Zeit eingeschaltete Empfänger nun nicht einmal mehr für die Dauer des Empfanges der codierten Zeitinformation (des sogenannten Zeittelegrammes) eingeschaltet. Vielmehr wird er jeweils zu Beginn einer Codierungsperiode eingeschaltet und dann gleich wieder abgeschaltet, nachdem feststeht, daß die aktuell empfangene Information eine binär-logische "0" oder aber "1" war. Dadurch kann in der Größenordnung von 20 % desjenigen Energiebedarfes für ständige Einschaltung während des Zeittelegrammes eingespart werden, da die längste binäre Information beim eingeführten Codierungssystem nur 20 % der Zeitspanne der Codierungsperiode mißt. Darüberhinaus sind weitere gut 5 % Energieeinsparung möglich, wenn bis zum Wieder-Abschalten des Empfängers nicht die Zeitspanne für die logische Ziffer "1" abgewartet wird, sondern die Abschaltung schon vorher erfolgt, nämlich dann, wenn auf jeden Fall die Zeitspanne für die logische "0" abgelaufen ist, weil dann alsAccording to this solution, the receiver, which is only switched on from time to time anyway, no longer remains switched on for the duration of the reception of the coded time information (the so-called time telegram). Rather, it is switched on at the beginning of each coding period and then immediately switched off again after it has been established that the information currently received was a binary logical "0" or "1". This means that around 20% of the energy required for constant switching on during the time telegram can be saved, since the longest binary information in the introduced coding system only measures 20% of the time span of the coding period. In addition, a further 5% energy saving is possible if the time span for the logical digit "1" is not waited for before the receiver is switched off again, but the switch-off takes place beforehand, namely when the time span for the logical "0" has expired, because then

Empfangsinformation ohnehin nur noch die langer modulierte "1" in Betracht kommt.In any case, only the longer modulated "1" comes into consideration for the received information.

Der Empfänger wird also nun nicht nur wie bisher bloß in größeren Zeitabständen (beispielsweise stündlich oder zu bestimmten Nachtstunden) betriebsbereit geschaltet, sondern dann auch nur im Takte der Codierungsperioden tatsächlich im Sekundenrhythmus der Zeittelegramme vorübergehend phasenrichtig eingeschaltet. Er ist dann wieder abgeschaltet, solange für den Rest der Codierungsperiode ohnehin nur der nicht mehr mit Informationen modulierte Träger ansteht, so daß die Energie für den längeren Rest einer jeden Codierungsperiode eingespart wird, in dem ohnehin keine Information empfangen werden kann.The receiver is now not only switched on at longer intervals (for example every hour or at certain times of the night) as before, but is also only switched on temporarily in the correct phase in time with the coding periods, in the second-by-second rhythm of the time telegrams. It is then switched off again as long as only the carrier, which is no longer modulated with information, is present for the rest of the coding period, so that the energy is saved for the longer remainder of each coding period, in which no information can be received anyway.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der nachgehefteten Kurzfassung, aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche nach Art eines Blockschaltbildes stark abstrahiert skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispieles zur erfindungsgemäßen Lösung. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in Prinzipschaltung eine batteriebetrieben autonome Funkuhr mit dem erfindungsgemäßen Intervallbetrieb des Empfängers zur Senkung des Energiebedarfes.Additional alternatives and developments as well as further features and advantages of the invention arise from the further claims and, also taking into account the explanations in the attached summary, from the following description of a preferred implementation example of the inventive solution, outlined in the drawing in a highly abstract manner in the form of a block diagram, restricting itself to the essentials. The only figure in the drawing shows a basic circuit of a battery-operated autonomous radio clock with the inventive interval operation of the receiver to reduce energy requirements.

Die dargestellte Funkuhr 11 arbeitet insoweit autonom, als sie mit einer internen Zeithaltung 12 zur periodischen Ansteuerung einer Treiberschaltung 13 für die Zeitanzeige 14 ausgestattet ist. Wenn es sich bei dieser um eine elektromechanische Anzeige handelt, dann enthält sie einen Motor 15 für die Anzeigeorgange 16 (Zeiger oder Fallklappen), deren Momentanstellung über eine Abfrageeinrichtung 17 ermittelbar ist, die einen inkremental oder absolut arbeitenden Stellungsdecodierer 18 speist. Der liefert von Zeit zuThe radio clock 11 shown works autonomously in that it is equipped with an internal timer 12 for periodically controlling a driver circuit 13 for the time display 14. If this is an electromechanical display, then it contains a motor 15 for the display elements 16 (hands or drop flaps), whose current position can be determined via a query device 17 that feeds an incremental or absolute position decoder 18. This delivers from time to time

Zeit (bei Wand- oder Tischuhren üblicherweise stündlich, bei Armbanduhren üblicherweise nur nachts einmal oder mehrmals) ein Einschaltsignal 19 an eine Schaltstufe 20 für den Leistungsschalter 21. Über diesen wird aus einer Leistungsquelle 22 (die im Blockschaltbild als Batterie dargestellt ist, bei der es sich aber auch um den aus einer Solarzelle aufladbaren Speicher handeln kann) der fest auf wenigstens einen Zeitsender abgestimmte Langwellen-Empfänger 23 betrieben. Außerdem liefert die Leistungsquelle 22 die Betriebsenergie für die anderen Funktionsteile der Funkuhr 11 (in der Zeichnung repräsentativ durch die Speisung des Motors 15 veranschaulicht), und zwar ständig während des Betriebes der Funkuhr 11.Time (usually hourly for wall or table clocks, usually only once or several times at night for wristwatches) a switch-on signal 19 to a switching stage 20 for the power switch 21. This is used to operate the longwave receiver 23, which is permanently tuned to at least one time transmitter, from a power source 22 (which is shown in the block diagram as a battery, but which can also be the storage device that can be charged from a solar cell). In addition, the power source 22 supplies the operating energy for the other functional parts of the radio clock 11 (represented in the drawing by the power supply to the motor 15), and this continuously during the operation of the radio clock 11.

Über seine üblicherweise magnetische, abgestimmte Langwellen-Antenne 24 nimmt der Empfänger 23 die pulslängen-amplitudenmodulierte binärcodierte absolute Zeitinformation 25 auf. Die Modulation erscheint im starren Sekundenraster als kürzer oder langer andauernde Amplitudenabsenkung des im unteren Langwellenbereich angesiedelten Trägers. Ein Demodulator 26 hinter der Eingangsstufe 27 des Empfängers 23 liefert die im Empfangssignal 25 enthaltene absolute Zeitinformation 28 an einen Echtzeitdecodierer 29. Ein Vergleicher 30 überprüft die Übereinstimmung der Echtzeit 31 mit der Anzeigezeit 32. Im Falle einer Abweichung wird eine elektronische Anzeige direkt korrigiert, während im Falle einer elektromechanischen Zeitanzeige 14 die Treiberschaltung 13 vorübergehend nicht mit den typischerweise im Sekundentakt auftretenden zeithaltenden Impulsen 34 gespeist wird, sondern mit in höherer Folgefrequenz erscheinenden Korrekturimpulsen 35, bis die über den Stellungscodierer 18 abgefragte Zeigerstellung (Anzeigezeit 32) mit der aktuell ermittelten Echtzeit 31 wieder übereinstimmt. Dann wird der Umschalter 33 vom Vergleicher 30 wieder auf zeithaltenden Betrieb der Zeitanzeige 14 zurückgeschaltet. Außerdem wird spätestens dann, beispielsweise bei schlechten Emp-The receiver 23 receives the pulse length amplitude modulated binary coded absolute time information 25 via its usually magnetic, tuned long wave antenna 24. The modulation appears in the rigid second grid as a short or long lasting amplitude reduction of the carrier located in the lower long wave range. A demodulator 26 behind the input stage 27 of the receiver 23 supplies the absolute time information 28 contained in the received signal 25 to a real-time decoder 29. A comparator 30 checks whether the real time 31 matches the display time 32. In the event of a deviation, an electronic display is corrected directly, while in the case of an electromechanical time display 14, the driver circuit 13 is temporarily not fed with the time-keeping pulses 34 that typically occur every second, but with correction pulses 35 that appear at a higher repetition frequency until the pointer position (display time 32) queried via the position encoder 18 again matches the currently determined real time 31. The switch 33 is then switched back by the comparator 30 to time-keeping operation of the time display 14. In addition, at the latest then, for example in the case of poor reception,

fangsbedingungen auch schon vorher über ein Zeitglied 36, die Schaltstufe 20 zurückgesetzt und damit der Leistungsschalter 21 für den Betrieb des Empfängers 23 wieder geöffnet, damit er bis zum Erscheinen des nächsten Einschaltsignales 19 keine Energie aus der Leistungsquelle 22 verbraucht.If the initial conditions are met, the switching stage 20 is reset beforehand via a timer 36, and the power switch 21 is thus opened again for the operation of the receiver 23, so that it does not consume any energy from the power source 22 until the next switch-on signal 19 appears.

Bei der gängigen Modulation zur Darstellung einer binärcodierten absoluten Zeitinformation beläuft sich der informative Anteil einer Codierungsperiode 37, auf eine Größenordnung von maximal 20 % (binär-logische EINS = 200 ms Amplitudenabsenkung, binär-logische NULL = 100 ms Amplitudenabsenkung im Sekundenraster). Über die größte Zeitspanne einer Codierungsperiode 37 liefert der Empfänger 23 an den Echtzeitdecodierer 29 also nur die Grundmodulation und somit keine (binäre) Information. Der entsprechende Energieverbrauch aus der Leistungsquelle 22 wird nach vorliegender Erfindung eingespart. Das läßt sich dadurch realisieren, daß die vom Einschaltsignal 19 vorbereitete Schaltstufe 20 erst und nur im Takt eines Periodensignales 38 zum Einschalten des Empfängers 23 durchgeschaltet und z. B. über eine Zeitstufe 39 vor Ablauf der Codierungsperiode 37 wieder abgeschaltet wird. Da der Empfänger-Demodulator 26 Sekunden-Synchronisierimpulse 40 an den Oszillator der Zeithaltung 12 liefert, erfolgt bei Abgriff des Periodensignales 38 aus der Zeithaltung 12 ein phasenstarres Einschalten des Empfängers 23 jeweils zu Beginn einer Codierungsperiode 37.In the usual modulation for representing binary-coded absolute time information, the informative portion of a coding period 37 amounts to a maximum of 20% (binary logic ONE = 200 ms amplitude reduction, binary logic ZERO = 100 ms amplitude reduction in a second grid). Over the largest period of a coding period 37, the receiver 23 therefore only supplies the basic modulation to the real-time decoder 29 and thus no (binary) information. The corresponding energy consumption from the power source 22 is saved according to the present invention. This can be achieved by switching the switching stage 20 prepared by the switch-on signal 19 only and only in time with a period signal 38 to switch on the receiver 23 and switching it off again, for example, via a time stage 39 before the end of the coding period 37. Since the receiver demodulator 26 supplies second synchronization pulses 40 to the oscillator of the timekeeping unit 12, when the period signal 38 is picked up from the timekeeping unit 12, the receiver 23 is switched on in a phase-locked manner at the beginning of each coding period 37.

Das periodische Abschalten des Empfängers über die Zeitstufe 39 kann kurz nach Ablauf der Zeitspanne für das binäre "1"-Signal erfolgen, weil auf diese Weise auch das kürzere "0"-Signal voll erfaßt ist. Eine weitere Energieeinsparung ergibt sich aber, wenn die Zeitstufe 39 den im Takte der Codierungsperiode 37 eingeschalteten Empfänger 23 schon nach einer Zeitspanne wieder abschaltet, die zwischenThe periodic switching off of the receiver via the timer 39 can take place shortly after the expiry of the time period for the binary "1" signal, because in this way the shorter "0" signal is also fully recorded. A further energy saving is achieved, however, if the timer 39 switches off the receiver 23, which is switched on in time with the coding period 37, after a time period that is between

der Länge des "O"-Signales und der Länge des "1"-Signales liegt: Dann liefert der Demodulator 26 ein "1"-Signal, wenn beim Abschalten des Empfängers 23, also bei Ablauf der Zeitstufe 39 die Amplitude des Empfangssignales 25 noch nicht wieder auf ihren unmodulierten Wert angestiegen ist, andernfalls handelt es sich um ein "0"-Signal.the length of the "O" signal and the length of the "1" signal: The demodulator 26 then delivers a "1" signal if the amplitude of the received signal 25 has not yet risen back to its unmodulated value when the receiver 23 is switched off, i.e. when the time stage 39 has elapsed, otherwise it is a "0" signal.

Claims

-'7

Expectations

1. Autonomous radio clock (11) with temporarily switched on receiver (23) for pulse length binary coded time information (28) in a fixed time grid of coding periods (37) with a low duty cycle,
marked by

only temporary operation of the receiver (23) at the beginning of a coding period (37).

. Radio clock according to claim 1,

characterized,

that a power switch (21) for supplying the receiver (23) can be switched through by a period signal (38) synchronized with the coded time information (28).

3. Radio clock according to claim 1 or 2,
marked by

Switching off the receiver (23) switched on at the beginning of a coding period (37) again after the time period of the short binary signal has elapsed.

4. Radio clock according to one of the preceding claims,
marked by

Switching off the receiver (23) switched on at the beginning of a coding period (37) again after the expiration of the long binary signal.

5. Radio clock according to one of claims 1 to 3 ,
marked by

Switching off again the receiver (23) switched on at the beginning of a coding period (37) in the time period between the expiration of the short and the expiration of the long binary signal.