DE9401000U1 - Getriebestandserfassungseinrichtung insbesondere für Funkuhren - Google Patents

Description

Ein wichtiger Bestandteil für die ordnungsgemäße Funktion einer analogen Funkuhr ist eine Getriebestandserfassung. Sie ist einerseits erforderlich um das analoge Zeigerwerk einer Uhr mit den dazugehörigen Zeigern auf die durch einen Empfänger empfangenen und durch einen MikroController aufgearbeitete Funkzeit zu synchronisieren und andererseits im normalen Lauf die ordnungsgemäße Funktion der Schrittmotoren inclusive des Räderwerkes zu kontrollieren. Dazu ist es erforderlich, daß mindestens eine Stellung des Räderwerkes und damit der Zeiger exakt detektiert werden kann.

In den Schriften DE 3510861, DE 3513961, DD 274504, DD 3317463, DE 3828810 und DD 277540 sind dazu die verschiedensten Verfahren zu einer Getriebestandserkennung insbesondere für Funkuhren beschrieben.

Während in der Schrift DD 274504 auf ferromagnetische und in der Schrift DE 3317463 auf kapazitive Prinzipien zurückgegriffen wurde, beziehen sich die anderen Schriften bei der Getriebestandserkennung auf optische Methoden.

Aus den Patentschriften DE 3828810 und DD 277540 sind Lösungen bekannt, die darauf basieren, daß auf mindestens einem Rad eines Getriebezuges reflektierende Flächen aufgebracht sind, die durch ein optisches System bestehend aus Lichtsender und -empfänger detektiert werden können.

Nachteilig dabei ist in der Schrift DD 277540, daß zur Erkennung des Getriebestandes und damit der Zeigerstellung drei unabhängige optische Systeme und zusätzlich für Stunde und Minute je ein Erkennungsrad und davor geschaltete Blenden benötigt werden.

In der Schrift DE 3828810 ist dieser Nachteil beseitigt. Zur Erkennung wird nur noch ein optisches System benötigt. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß zur exakten Positionserkennung des Sekunden- und Minutenzeigers zusätzliche Zwischenräder mit Lochblenden benötigt werden und sich durch die Kopplung von Minuten- und Stundenzeiger relativ lange Stellzeiten ergeben können.

Das Ziel der Erfindung be»sten*t· ^ayiri, «da?ß;ert|<!!h bei Verwendung von drei getrennten Stellgetrieben für Sekunde, Minute und Stunde ohne Zuhilfenahme von zusätzlichen Zwischenrädern und nur mit einem einzigen optischen System, bestehend aus einem Lichtsender und einem Lichtempfänger eine schnelle Erkennung und eine ausgezeichnete Stellung der Räder mit hoher Genauigkeit ermöglicht wird. Dadurch besteht prinzipiell die Möglichkeit Uhren aufzubauen, die nur aus 3 Rädern, dem Sekundenrad, Minutenrad und Stundenrad und den jeweiligen Schrittmotoren bestehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

Dazu sind die drei Zahnräder überlicherweise übereinander angeordnet in der Staffelung Stundenrad, Minutenrad und Sekundenrad. Unterhalb des Sekundenrades befindet sich ein optisches System derart, daß das vom Lichtsender ausgesendete Signal durch auf allen drei Rädern aufgebrachte Reflexionseinrichtungen zurück zum Lichtempfänger reflektiert werden kann.

Alle drei Räder sind als Speichenräder ausgebildet, wobei sich die Reflexionseinrichtung z.B. jeweils auf einer Speiche befindet. Der Suchlauf zur Ermittlung einer definierten Stellung, der Nullstellung aller 3 Räder erfolgt nacheinander.

Zu Beginn wird die Nullstellung des dem optischen System nächstgelegenen Rades, des Sekundenrades gesucht. Die Größe der Reflexionseinrichtung ist dabei so gewählt, daß sich ein oder mehrere Winkelschritte eines Gesamtumlaufes durch Reflexion auszeichnen.

Während des Suchlaufes werden die Anzahl dieser Reflexionen in einer Zählvorrichtung gespeichert. Bei einer ungeraden Anzahl von Reflexionen wird durch Mittelung der Reflexionspunkt des Sekundenrades ermittelt. Von diesem Punkt aus erhält der Schrittmotor soviel Impulse bis das Sekundenrad eine Stellung eingenommen hat, daß das Licht des Senders ungehindert zwischen den Speichen hindurch zum Minutenrad gelangt.

Die sich so ergebende Stellung wird als Nullstellung des Sekundenrades definiert, die der Einfachheithalber der Stellung "O" des Sekundenzeigers zugeordnet wird.

Ergibt sich bei der Zählung eine gerade Anzahl von Winkelschritten mit Reflexion, aus der sich keine eindeutige Mittenstellung errechnen läßt, wird durch eine Steuereinrichtung die Impulslänge oder Amplitude des Lichtsenders solange variiert und der schon beschriebene Suchlauf wierderholt, bis sich eine ungerade Anzahl

&igr;* &igr; &idigr;&idigr;·; ;::.

von Schritten mit Reflexion .ergj^bt;. ; · ··· ····

Diese so ermittelten Parameter werden gespeichert und stehen für weitere Suchläufe und Stellungskontrollen zur Verfügung, so daß sich vor allem bei Verwendung einer Stromquelle mit geringem Neigungswinkel der Entladekurve mit hoher Wahrscheinlicheit bei jeder weiteren Überprüfung der Nullstellung eine ungerade Anzahl von Schritten mit Reflexion ergibt.

Läßt sich bei Beginn des Suchlaufes aus dem Verhältnis zwischen Winkelschritten mit Reflexion und ohne Reflexion bei der Bewegung des Sekundenrades erkennen, daß außer der Reflexionseinrichtung des Sekundenrades die des Minuten- bzw. Stundenrades mitbeteiltigt sind, werden durch die jeweiligen Schrittmotoren die Räder definiert weitergedreht, bis sich ihre Reflexionseinrichtungen nicht mehr im Strahlgang befinden.

Nachdem das Sekundenrad die Nullstellung erreicht hat, wird mit dem Minuten- bzw. Stundenrad in gleicher Weise verfahren.

Claims (6)

ft * · ·

1. Getriebestandserfassungseinrichtung , insbesondere für Funkuhren, bestehend aus je nach Anzahl der Zeiger unabhängigen Getriebezügen mit je einem Schrittmotor und je einem Speichenrad mit einer vorzugsweise auf einer Speiche vorhandenen Reflexionseinrichtung, sowie einer optischen Einrichtung bei der Lichtsender und -empfänger nebeneinander angeordnet sind, einem Speicher zur Zählung der Winkelschritte mit Reflexion und einer Steuerelektronik gekennzeichnet dadurch, daß die Speichenräder mit Reflexeinrichtungen im Zentrum der Uhr übereinander angeordnet sind und im elektronischen Speicher nacheinander für jedes Speichenrad während der Drehbewegung die Anzahl der aufeinanderfolgenden Winkelschritte mit Reflexion gezählt werden und die Steuerelektronik in Abhängigkeit vom Zählerinhalt des Speichers die Länge des Sendeimpulses verändert .

2. Getriebestandserfassungseinrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß das von der optischen Einrichtung entfernteste Rad nicht als Speichenrad ausgebildet ist.

3. Getriebestandserfassungseinrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß die mit Reflexionseinrichtung versehenen Räder nicht im Zentrum der Uhr übereinander angeordnet sind.

4. Getriebestandserfassungseinrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß je Speichenrad ein optischer Sender und Empfänger verwendet wird.

5. Getriebestandserfassungseinrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Amplitude des Sendeimpulses in Abhängigkeit vom Zählerinhalt des Speichers verändert wird.

6. Getriebestandserfassungseinrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Reflexionseinrichtung ein feinstbearbeiteter, spiegelnder Oberflächenbereich der Speicherräder ist.