EP0285838B1 - Autonome Funkuhr - Google Patents

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EP0285838B1
EP0285838B1 EP88103778A EP88103778A EP0285838B1 EP 0285838 B1 EP0285838 B1 EP 0285838B1 EP 88103778 A EP88103778 A EP 88103778A EP 88103778 A EP88103778 A EP 88103778A EP 0285838 B1 EP0285838 B1 EP 0285838B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switched
radio clock
time
energy
clock according
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP88103778A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0285838A1 (de
Inventor
Wolfgang Ganter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Junghans Uhren GmbH
Original Assignee
Junghans Uhren GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Junghans Uhren GmbH filed Critical Junghans Uhren GmbH
Priority to AT88103778T priority Critical patent/ATE68273T1/de
Publication of EP0285838A1 publication Critical patent/EP0285838A1/de
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Publication of EP0285838B1 publication Critical patent/EP0285838B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C10/00—Arrangements of electric power supplies in time pieces
    • G04C10/02—Arrangements of electric power supplies in time pieces the power supply being a radioactive or photovoltaic source
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C13/00—Driving mechanisms for clocks by master-clocks
    • G04C13/02—Circuit arrangements; Electric clock installations
    • G04C13/021—Circuit arrangements; Electric clock installations master-slave systems using transmission of singular pulses for driving directly slave-clocks step by step
    • G04C13/026—Circuit arrangements; Electric clock installations master-slave systems using transmission of singular pulses for driving directly slave-clocks step by step by radio

Definitions

  • the invention relates to an autonomous radio clock according to the preamble of claim 1.
  • radio clock Such a radio clock is described in the article "In 1,500 centuries, this clock will lose 1 second" by J. Gosch in ELECTRONICS, volume 59, October 30, 1986, pages 38 to 44.
  • the excess energy from solar cells is temporarily stored in a capacitor network and called up when no ambient radiation is available for the operation of the solar cells.
  • the radio receiver for checking and, if necessary, correcting the current time display from the autonomously operating time-keeping circuit is only switched on temporarily periodically in order to reduce the power requirement of the clock.
  • Other additional functions which also increase the power requirement, but which in themselves are dispensable - at least under certain environmental conditions - are not disclosed in the description of that watch.
  • An electronic watch with optically controllable optronic display is in Patent Abstracts of Japan, Volume 7, No. 113 (P-197) (1258), May 18, 1983; & JP-A-58 33 178 (SUWA SEIKOSHA K.K.) 26-02-1983.
  • the actual time-keeping clock circuit is operated from a conventional battery, which also feeds the display. However, to relieve the battery, the display is switched off via a MOS transistor, the base of which is controlled by a sun cell, when the ambient brightness drops below a value specified in terms of circuitry.
  • EP 0 208 986 A1 deals with the great power requirement of additional benefits in solar-powered radio clocks. However, this is only about commissioning after a standstill due to the discharge of the buffer storage downstream of the solar cell. Because The typically high start-up power requirement could significantly delay or even prevent the rise in the storage voltage to the level required for continuous operation, in particular of the time-keeping circuit, when the solar cell lighting is reinstated. A voltage hysteresis control circuit is therefore provided there, which delays the connection of all consumers until a storage level above their functional threshold is reached and, on the other hand, switches off the consumers again at a predetermined level below this switch-on voltage.
  • the invention is based on the task of staggering the autonomous functional time span of a generic watch with regard to its different functions in such a way that even without excessive use of space for radiation generators or of installation volume for buffer storage, the longest possible operating time of the most important clock functions via the temporary failure of the radiation generator is also ensured in order to be able to provide an inexpensive mass product with sufficient power reserve even over long dark periods such as the short days of the winter half-year.
  • the total energy requirement is reduced accordingly in unfavorable environmental conditions by temporarily switching off unnecessary additional benefits depending on the available operating power.
  • Such dispensable functions are in any case all additional functions designed for visual impact, which are hardly noticed or not noticed at all in the dark (such as movement figures, decorative pendulums and the like, as well as all non-time-important additional functions such as a calendar changeover and ultimately at least one of the electromechanically driven hands of the time display). Only when surplus energy is available due to sufficient ambient brightness, the staggered additional benefits will be put back into operation until the watch is fully operational, staggered according to the balance of available energy.
  • a receiver 13 is fed, for example, via cable or a radio antenna (approximately in the form of a ferrite rod antenna coil) with absolute time information, which is supplied via a demodulator 14 to a so-called synchronization stage 15.
  • This contains the decoded time information compared with the time information currently displayed on the time display 12 (shown in the drawing as comparison information 16); and in the event of a deviation, the time display 12 is readjusted, in the example shown, by correcting the angular position of the hands 17 by correspondingly controlling their stepper motors 18 via their driver circuits 19.
  • the radio clock 11 can be equipped with so-called secondary uses, such as a calendar display 21, a decorative pendulum 22 (designed as a gravity pendulum or a rotary pendulum), an acoustic signal transmitter 23, moving figures and the like.
  • secondary uses such as a calendar display 21, a decorative pendulum 22 (designed as a gravity pendulum or a rotary pendulum), an acoustic signal transmitter 23, moving figures and the like.
  • All of these functional elements receive their operating energy from an electrical store 25, which can be a physical (capacitor) or chemical (accumulator) charge store.
  • the storage 25 is recharged photovoltaically from at least one solar cell 26, which converts incident radiation energy 27 into electrical energy.
  • the drive is switched over by the synchronizing stage 15 from the receiver demodulator 14 for further time-keeping operation from a quartz-stabilized circuit 28.
  • the receiver 13 is then used its demodulator 14 switched off - and only switched on again temporarily after a period of time specified in terms of circuitry or after the occurrence of an operational malfunction, in order to control the presentation on the time display 12 and, if necessary, to correct it.
  • the power requirement for operating only the time display 12 from the time-keeping circuit 28 is very low.
  • the sun cell 26 with its memory 25 must be greatly oversized in order to move the ornamental pendulum 22 and to feed the calendar display 21, the acoustic signal generator 23 and / or the receiver 13 with demodulator 14 from time to time.
  • the corresponding dimensions of the memory 25 and the sun cell 26 are included in their size, that is to say in the space required within the radio clock 11, which greatly limits the possibilities for realizing a small-sized radio clock 11 and the freedom of movement in its design.
  • a power reserve is therefore provided, the minimum value of which is only slightly above the minimum power requirement for the operation of the radio clock 11.
  • the memory 25 is loaded to such an extent that the power reserve is sufficient not only for the operation of the receiver 13 with the demodulator 14, but also for the additional benefits (21, 22, 23 ).
  • the power reserve in the memory 25 drops rapidly and possibly below the level required for operation, at least those additional benefits, possibly even the time display 12.
  • the most dispensable benefits are those whose interruption to operations is not noticeable. These are, in particular, all decorative additional benefits such as a decorative pendulum 22, which can no longer be perceived anyway in the case of low ambient brightness, that is to say with low radiation energy 27. Secondly, this includes additional benefits such as a calendar display 21, to which attention is paid only occasionally and therefore not exactly in the dark. But also an acoustic signal generator 23 is such a dispensable additional benefit, since it would only disturb the night's rest, i.e. it can be switched off easily in the dark - which is easier to implement with the brightness-controlled switch 29 than with a separate decoding circuit for the exact time-dependent night-time switching off of an acoustic signal Signal generator 23.
  • a separate photo element 30 can be provided for the function of the relief switch 29, which is dependent on the ambient brightness, and is acted upon by the same radiation energy 27 as the sun cell 26. Instead, however (also taken into account in the drawing in dashed lines), the sun cell 26 itself can also take over the function of the photoelement 30, that is to say apart from the memory 25 Control at least one threshold value stage 31 to open the switches 29 when the ambient brightness has dropped significantly.
  • the drawing also takes into account the expedient possibility of querying the available operating energy, that is to say the state of charge of the memory 25, as an additional criterion for switching off dispensable additional benefits, via a voltage detector 32, which also functions as a threshold value stage.
  • an OR gate 33 of the brightness threshold level 31 or of Memory voltage detector 32 switched through to open the switch 29 and thus switch off the dispensable additional benefits (21, 22, 23 7) for relieving the operating voltage source from the memory 25, that is to say the remaining runtime of the radio clock 11 with its time display 12 and the temporarily switched on Extend receiver 13 otherwise.
  • the switching off of dispensable additional benefits can be done as a flat rate or staggered depending on the available brightness and storage conditions.
  • further functions of the radio clock 11 that are already less indispensable can be switched off when the power reserve in the memory 25 has dropped to an extremely low level in the dark, for example the brightness threshold value stage 31 and the memory voltage detector 32 via an AND gate 34 open another switch 29.
  • the periodic connection of the receiver 13 with its demodulator 14, and therefore also the function of the synchronization stage 15 for influencing the time display 12, are thereby put out of operation.
  • This also removes the feed into the driver circuit 19.2 for the movement of the minute hand 17.2.
  • the - already almost discharged - memory 25 now only needs to feed the extremely low-power time-keeping circuit 28 for the timely advancement of the hour hand 17.1. Since its stepper motor 18.1 receives a drive pulse only at a correspondingly large time interval, the load on the memory 25 is reduced to the power requirement of the time-keeping circuit 28, which in modern integrated circuits is hardly larger than the self-discharge energy loss in question here is.
  • a directional signal 35 symbolically indicates in the drawing that it may be expedient to turn the minute hand 17.2 into a defined position before the minute hand stepping motor 18.2 is switched off, in order to continue misinterpretations (with regard to the angular position of the minute hand 17.2 which is then stationary) to avoid timely driven hour hands 17.1).
  • a reference position can be the position of a digit of the time display 12, such as the digit "6"; or any angular position that bears a corresponding information mark on the dial. If the observer of the radio-controlled clock 11 thus notices the minute hand 17.1 in such a marked position, he will observe whether the minute hand 17.1 remains in this position. If this is the case, then only the position of the hour hand 17.2 shows time information because the minute hand 17.1, just like before, all the additional benefits have been switched off due to a reduced power reserve in a dark environment.
  • the switch-off via the AND gate 34 is first withdrawn, i.e. the minute hand stepper motor 18.2 is fed again and the receiver 13 together with the demodulator 14 and the complete one Function of synchronization stage 15 switched on.
  • the first decoded time information is then immediately available for the correction of the pointer position on the time display 12, so that the complete time information is then presented again.
  • the switching through of the OR gate 33 and thus the switching off of the additional benefits are also withdrawn, so that afterwards all the functions of the radio clock 11 are in operation again.
  • a greatly reduced circuit complexity for the same effect results if the switch 29 in the feed line (according to FIG. 1) and the switch control are dispensed with for the functional parts to be switched off and instead according to FIG. 2 except for the main memory 25 a smaller capacity, on the other hand, having a smaller size and additional memory 25 ⁇ , which is loaded independently of the main memory 25 from the sun cell 26, is provided.
  • the additional memory 25 ⁇ is used to supply the less functionally important additional benefits of the radio clock 11, such as the drive of a decorative pendulum 22.
  • the charge of the additional memory 25 ⁇ is soon exhausted and the corresponding additional benefit is therefore inoperative set.
  • the larger main memory 25, which is not burdened by the additional benefit on the other hand has an energy reserve which keeps the important functional parts of the clock 11 fed from it in operation for a longer period of time.
  • sun cell 26 is provided above to simplify the illustration as an energy supplier
  • another radiation-operated generator such as a thermal generator for charging the memories 25, 25, for operating the radio clock 11 can also be provided.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine autonome Funkuhr gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Eine derartige Funkuhr ist in dem Beitrag "In 1.500 centuries, this clock will lose 1 second" von J. Gosch in ELECTRONICS, Band 59, 30. Oktober 1986, Seiten 38 bis 44, beschrieben. Die überschüssige Energie von Solarzellen wird dort in ein Kondensatornetzwerk zwischengespeichert und abgerufen, wenn keine Umgebungsstrahlung für den Betrieb der Solarzellen verfügbar ist. Der Funkempfänger für die Kontrolle und gegebenenfalls Korrektur der aktuellen Zeitanzeige aus der autonom arbeitenden zeithaltenden Schaltung wird zur Verringerung des Leistungsbedarfes der Uhr nur periodisch vorübergehend eingeschaltet. Sonstige ebenfalls den Leistungsbedarf erhöhende aber an sich - zumindest unter bestimmten Umweltgegebenheiten - verzichtbare Zusatzfunktionen sind bei der Beschreibung jener Uhr nicht offenbart.
  • Bei einer elektronischen Uhr, die in Patent Abstracts of Japan, Band 10, Nr. 250 (P-491) (2306), 28.08.1986; & JP-A-61 77 788 (CITIZEN WATCH CO., LTD) 21-04-1986 beschrieben ist, ist vorgesehen, die Zeitanzeige zu stoppen, wenn eine vorgegebene Zeitspanne abgelaufen aber keine Umgebungsstrahlung für die Solarzelle zum Speisen eines Speichers für den Uhrenbetrieb vorhanden ist. Die von der zeithaltenden Schaltung weitergelieferten Impulse werden dann zwischengespeichert und erst dann wieder zur Inbetriebnahme der Zeiger-Zeitanzeige, also für einen Zeiger-Nachlauf in die aktuelle Anzeigeposition, ausgelesen, wenn die Solarzelle wieder Leistung liefert. Auf die Problematik einer zusätzlichen Belastung des Betriebsspeichers für die zeithaltende Schaltung durch an sich verzichtbare Zusatzfunktionen, die den Betrieb der zeithaltenden Schaltung unterbinden können, ist dort nicht eingegangen.
  • Eine elektronische Uhr mit optisch steuerbarer optronischer Anzeige ist in Patent Abstracts of Japan, Band 7, Nr. 113 (P-197) (1258), 18. Mai 1983; & JP-A-58 33 178 (SUWA SEIKOSHA K.K.) 26-02-1983 beschrieben. Die eigentliche zeithaltende Uhrenschaltung wird aus einer konventionellen Batterie betrieben, die auch die Anzeige speist. Die Anzeige wird jedoch, zur Entlastung der Batterie, über einen MOS-Transistor, dessen Basis von einer Sonnenzelle gesteuert wird, abgeschaltet, wenn die Umgebungshelligkeit unter einen schaltungstechnisch vorgegebenen Wert absinkt. Dadurch ist erzielbar, daß für das Display keine Leistung aus der Batterie benötigt wird, wenn das Display mangels Umgebungshelligkeit ohnehin nicht ablesbar wäre, während dann die gesamte aus der Batterie verfügbare Leistung für den ununterbrochenen weiteren Betrieb der zeithaltenden Schaltung verfügbar ist. Die Problematik der Speisung verzichtbarer Zusatznutzen aus einem Solarzellen-Betriebsspeicher ist auch durch diese Publikation in keiner Weise angesprochen oder gar gelöst.
  • Dagegen beschäftigt sich die EP 0 208 986 A1 mit dem großen Leistungsbedarf von Zusatznutzen bei solargespeisten Funkuhren. Allerdings geht es hier nur um die Inbetriebnahme nach einem Stillstand aufgrund Entladung des der Solarzelle nachgeschalteten Pufferspeichers. Denn der typischerweise hohe Anlauf-Leistungsbedarf könnte bei Wiedereinsetzen der Solarzellen-Beleuchtung den Anstieg der Speicherspannung auf den für einen kontinuierlichen Betrieb insbesondere der zeithaltenden Schaltung notwendigen Pegel stark verzögern oder sogar unterbinden. Deshalb ist dort eine Spannungshysterese-Steuerschaltung vorgesehen, die die Zuschaltung aller Verbraucher bis zum Erreichen eines über ihrer Funktionsschwelle liegenden Speicherpegels verzögert und andererseits bei einem vorgegebenen Pegel unterhalb dieser Einschaltspannung die Verbraucher wieder ausschaltet.
  • Der Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, die autonome Funktionszeitspanne einer gattungsgemäßen Uhr hinsichtlich ihrer unterschiedlichen Funktionen bedarfsgerecht so zu staffeln, daß auch ohne übermäßigen Bedarf an Fläche für Strahlungsgeneratoren oder an Einbauvolumen für Pufferspeicher eine möglichst lange Betriebszeit der wichtigsten Uhrenfunktionen über den vorübergehenden Ausfall des Strahlungsgenerators hinaus sichergestellt ist, um ein preisgünstiges Massenprodukt mit hinreichender Leistungsreserve auch über lange Dunkelzeiten wie die kurzen Tage des Winterhalbjahres hinweg zur Verfügung stellen zu können.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die autonome Funkuhr gattungsgemäßer Art nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ausgelegt ist.
  • Nach dieser Lösung wird der Gesamt-Energiebedarf bei ungünstigen Umfeldverhältnissen entsprechend reduziert, indem verzichtbare Zusatznutzen in Abhängigkeit von der verfügbaren Betriebsleistung vorübergehend abgeschalten werden. Solche verzichtbare Funktionen sind jedenfalls alle auf visuelle Wirkung ausgelegte Zusatzfunktionen, die bei Dunkelheit ohnehin kaum oder gar nicht wahrgenommen werden (wie Bewegungsfiguren, Zierpendel und dergleichen, ferner alle nicht-zeitwichtigen Zusatzfunktionen, wie etwa eine Kalendariums-Umschaltung und letztlich selbst wenigstens einer der elektromechanisch angetriebenen Zeiger der Zeitanzeige). Nur dann, wenn durch hinreichende Umgebungshelligkeit überschüssige Energie verfügbar ist, werden, gestaffelt nach der Bilanz verfügbarer Energie, die zuvor abgeschalteten Zusatznutzen bis zum kompletten Betrieb der Uhr wieder in Betrieb genommen.
  • Bedenkt man beispielsweise, daß der Energiebedarf für den zwangsgesteuerten Pendelbetrieb eines Zierpendels außerhalb seiner Resonanzfrequenz bis zu 50 % des Energiebedarfs für den regulären Betrieb eines elektromechanischen Uhrwerks aus seiner zeithaltenden integrierten Schaltung beträgt, dann führt es bei sonst gleicher Auslegung der Uhr zu einer beträchtlichen Betriebszeit-Verlängerung des Pufferspeichers, wenn während der dunklen Stunden eines Tages (Resthelligkeit < 5 Lux) ein solches Zierpendel außer Betrieb gesetzt wird, den strahlungsbedingt nachladbaren Speicher also nicht mehr zusätzlich belastet.
  • Die Wieder-Zuschaltung der zur Verbrauchs-Reduzierung abgeschalteten Funktionsteile könnte nach Maßgabe des Wieder-Anstiegs der Bestrahlungsstärke des Generators oder aber nach Maßgabe des Wieder-Anstiegs der am Pufferspeicher verfügbaren Energie erfolgen. Wesentlich weniger schaltungstechnischen Aufwand bedingt es, gemäß der zitierten Lösung für die verzichtbaren Funktionsteile von Zusatznutzen unabhängig vom Haupt-Speicher für die Speisung der wesentlichen Funktionsteile der Uhr dagegen sehr viel kleiner bemessene Zusatzspeicher vorzusehen. Ein solcher ist sehr schnell entladen, wenn die Sonnenzellen-Bestrahlung unter einen Grenzwert absinkt, so daß dann die zugeordnete Zusatzfunktion außer Betrieb ist; während die Ladungsreserve im Hauptspeicher noch für eine längere Betriebsfortsetzung der wesentlichen Uhrenfunktionen ausreicht, bis möglicherweise die Sonnenzellen-Bestrahlung wieder (beispielsweise mit Anbruch des nächsten Tages) ansteigt.
  • 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 Zusammenfassung, aus nachstehender Beschreibung von in der Zeichnung stark abstrahiert skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispielen zur erfindungsgemäßen Lösung. Es zeigt:
    • Fig. 1
    im einpoligen Blockschaltbild eine autonome solargespeiste Funkuhr mit gestaffelter Funktions-Abschaltung nach Maßgabe des Ladungszustandes ihres elektrischen Energiespeichers und
    Fig. 2
    in Anlehnung an die Prinzipdarstellung nach Fig. 1 eine schaltungstechnisch vereinfachte Lösung für die Außerbetriebsetzung verzichtbarer Funktionsteile bei reduzierter Sonnenzellen-Bestrahlung.
  • Hinsichtlich der Funktion einer Funkuhr 11 hier interessierender Art wird voll-inhaltlich auf die DE-PS 34 39 638 Bezug genommen; wobei anstelle einer motorgetriebenen Zeiger-Zeitanzeige 12 auch die ziffernförmige Darstellung einer elektronischen oder elektromechanischen Digitalanzeige vorgesehen sein kann.
  • Bei einer solchen Funkuhr 11 wird ein Empfänger 13 beispielsweise über Kabel oder eine Funkantenne (etwa in der Bauform einer Ferritstab-Antennenspule) mit einer absoluten Zeitinformation gespeist, die über einen Demodulator 14 an eine hier sogenannte Synchronisierstufe 15 geliefert wird. In dieser wird die dekodierte Zeitinformation mit der momentan auf der Zeitanzeige 12 dargebotenen Zeitinformation (in der Zeichnung dargestellt als Vergleichsinformation 16) verglichen; und im Falle einer Abweichung wird die Zeitanzeige 12 nachgestellt, im dargestellten Beispielsfalle durch Korrektur der Winkelstellung der Zeiger 17 durch entsprechende Ansteuerung ihrer Schrittmotoren 18 über deren Treiberschaltungen 19. Im dargestellten bevorzugten Realisierungsfalle ist im Interesse rascher Zeigerstellungskorrektur einerseits für den Stundenzeiger 17.1 und andererseits für den Minutenzeiger 17.2 (der gegebenenfalls mit einem zusätzlich vorhandenen Sekundenzeiger getrieblich gekoppelt ist; in der Zeichnung nicht berücksichtigt) je ein über getrennte Kanäle 20.1/20.2 ansteuerbarer Schrittmotor 18.1/18.2 aus einer zugeordneten Treiberschaltung 19.1/19.2 aus der Synchronisierstufe 15 betreibbar.
  • Zusätzlich zur stets gegebenen Zeitanzeige 12 kann die Funkuhr 11 mit sogenannten Nebennutzen ausgestattet sein, wie einer Kalenderanzeige 21, einem Zierpendel 22 (ausgeführt als Schwerkraftpendel oder als Drehpendel), einem akustischen Signalgeber 23, bewegten Figuren und dergleichen. Diese Zusatznutzen weisen eine Kopplung 24 von der Zeitanzeige 12 auf, um beispielsweise die Kalenderanzeige 21 in Abhängigkeit von zwei Umläufen des Stundenzeigers 17.1 weiterzuschalten, die Bewegung und Geräuschentwicklung des Zierpendels 22 mit der Sekundenzeigerbewegung zu synchronisieren oder den Signalgeber 23 in Abhängigkeit von bestimmten Zeigerstellungen auszulösen.
  • Ihre Betriebsenergie erhalten alle diese Funktionselemente aus einem elektrischen Speicher 25, bei dem es sich um einen physikalischen (Kondensator) oder chemischen (Akkumulator) Ladungsspeicher handeln kann. Die Nachladung des Speichers 25 erfolgt photovoltaisch aus wenigstens einer Sonnenzelle 26, die einfallende Strahlungsenergie 27 in elektrische Energie wandelt.
  • Nach einer durchgeführten, auf der dekodierten Funkinformation beruhenden Korrektur der Zeitdarbietung auf der Zeitanzeige 12 erfolgt über die Synchronisierstufe 15 eine Antriebs-Umschaltung vom Empfänger-Demodulator 14 zum weiteren zeithaltenden Betrieb aus einer quarzstabilisierten Schaltung 28. Zur Reduzierung des Energiebedarfs wird dann der Empfänger 13 mit seinem Demodulator 14 abgeschaltet - und erst nach einer schaltungstechnisch vorgegebenen Zeitspanne bzw. nach Auftreten einer Betriebsstörung wieder vorübergehend eingeschaltet, um die Darbietung auf der Zeitanzeige 12 zu kontrollieren und gegebenenfalls zu korrigieren.
  • Der Leistungsbedarf für den Betrieb allein der Zeitanzeige 12 aus der zeithaltenden Schaltung 28 ist sehr gering. Demgegenüber muß die Sonnenzelle 26 mit ihrem Speicher 25 stark überdimensioniert werden, um daneben das Zierpendel 22 zu bewegen und von Zeit zu Zeit die Kalenderanzeige 21, den akustischen Signalgeber 23 und/oder den Empfänger 13 mit Demodulator 14 zu speisen.
  • Abgesehen von den Kosten geht die entsprechenden Dimensionierung des Speichers 25 und der Sonnenzelle 26 in deren Baugröße, also in den Raumbedarf innerhalb der Funkuhr 11 ein, was die Möglichkeiten der Realisierung einer kleinbauenden Funkuhr 11 und die Freizügigkeiten bei deren gestalterischer Auslegung stark einschränkt.
  • Im Interesse kleinbauender Speicher 25 und Sonnenzellen 26 ist deshalb eine Leistungsreserve vorgesehen, deren Minimalwert nur knapp über dem minimalen Leistungsbedarf für den Betrieb der Funkuhr 11 liegt. Bei starker Strahlungsenergie 27 wird der Speicher 25 zwar so weit geladen, daß die Leistungsreserve nicht nur für den Betrieb des Empfängers 13 mit Demodulator 14, sondern auch der Zusatznutzen (21, 22, 23 ...) ausreicht. Bei reduzierter Strahlungsenergie 27 sinkt die Leistungsreserve im Speicher 25 aber rapide ab und gegebenenfalls unter den betriebsnotwendigen Pegel zumindest jener Zusatznutzen, möglicherweise sogar der Zeitanzeige 12.
  • Um dennoch auch unter solchen ungünstigen Umweltbedingungen den Betrieb der Funkuhr 11 wenigstens hinsichtlich ihrer wichtigsten Funktionen aufrechtzuerhalten, ist vorgesehen, wenigstens einige Funktionsteile über helligkeitsgesteuerte Schalter 29 vom Speicher 25 zu trennen, nämlich diejenigen Zusatznutzen, die am ehesten verzichtbar sind.
  • Am ehesten verzichtbar sind Zusatznutzen, deren Betriebsunterbrechung nicht auffällt. Das sind insbesondere alle dekorativen Zusatznutzen wie ein Zierpendel 22, die bei geringer Umgebungshelligkeit, also bei schwacher Strahlungsenergie 27, ohnehin nicht mehr wahrgenommen werden können. In zweiter Linie gehören dazu Zusatznutzen wie eine Kalenderanzeige 21, denen nur gelegentlich und deshalb nicht gerade bei Dunkelheit Aufmerksamkeit gewidmet wird. Aber auch ein akustischer Signalgeber 23 ist ein solcher verzichtbarer Zusatznutzen, da er die Nachtruhe nur stören würde, also bei Dunkelheit ohne weiteres abschaltbar ist - was über den helligkeitsgesteuerten Schalter 29 apparativ einfacher realisiserbar ist, als über eine gesonderte Dekodierschaltung zur exakten zeitabhängigen Nachtabschaltung eines akustischen Signalgebers 23.
  • Für die von der Umgebungshelligkeit abhängige Funktion des Entlastungs-Schalters 29 kann ein gesondertes Photoelement 30 vorgesehen sein, das von der gleichen Strahlungsenergie 27 wie die Sonnenzelle 26 beaufschlagt wird. Stattdessen kann aber auch (in der Zeichnung gestrichelt berücksichtigt) die Sonnenzelle 26 selbst die Funktion des Photoelementes 30 mit übernehmen, also außer den Speicher 25 wenigstens eine Schwellwertstufe 31 zum Öffnen der Schalter 29 bei stark abgesunkener Umgebungshelligkeit ansteuern.
  • In der Zeichnung ist ferner die zweckmäßige Möglichkeit berücksichtigt, als zusätzliches Kriterium zur Abschaltung verzichtbarer Zusatznutzen die verfügbare Betriebsenergie, also den Ladezustand des Speichers 25 über einen ebenfalls als Schwellwertstufe arbeitenden Spannungsdetektor 32 abzufragen.
  • Wenn aufgrund zurückgegangener Umgebungshelligkeit die Nachladung des Speichers 25 aus der Sonnenzelle 26 zurückgeht, und/oder wenn der Ladezustand des Speichers 25 aus irgendeinem Grunde bereits auf einen kritischen Grenzwert abgesunken ist, wird ein ODER-Glied 33 von der Helligkeits-Schwellwertstufe 31 bzw. vom Speicher-Spannungsdetektor 32 durchgeschaltet, um den Schalter 29 zu öffnen und so die verzichtbaren Zusatznutzen (21,22,23...) zur Entlastung der Betriebsspannungsquelle vom Speicher 25 abzuschalten, also die Restlaufzeit der Funkuhr 11 mit ihrer Zeitanzeige 12 und dem zeitweilig zugeschalteten Empfänger 13 im übrigen zu verlängern.
  • Die Abschaltung verzichtbarer Zusatznutzen kann pauschal, oder gestaffelt je nach den vorliegenden Helligkeits- und Speichergegebenheiten erfolgen. In der Zeichnung ist vorgesehen, mit der Schwellwertstufe 31 und dem Spannungsdetektor 32 unterschiedliche Grenzwerte abzufragen; wofür auch (entgegen der vereinfachten zeichnerischen Darstellung) parallele derartige Schaltungen eingesetzt werden können. So können weitere, schon weniger verzichtbare Funktionen der Funkuhr 11 abgeschaltet werden, wenn bei Dunkelheit die Leistungsreserve im Speicher 25 auf ein extrem niedriges Niveau abgefallen ist, also beispielsweise die Helligkeits-Schwellwertstufe 31 und der Speicher-Spannungsdetektor 32 über ein UND-Glied 34 einen weiteren Schalter 29 öffnen.
  • Im dargestellten Beispielsfalle wird dadurch auch die periodische Zuschaltung des Empfängers 13 mit seinem Demodulator 14, und deshalb auch die Funktion der Synchronisierstufe 15 für eine Beeinflussung der Zeitanzeige 12, außer Betrieb gesetzt. Ferner wird dadurch die Einspeisung in die Treiberschaltung 19.2 für die Bewegung des Minutenzeigers 17.2 aufgehoben. Der - schon fast entladene - Speicher 25 braucht nun nur noch die extrem leistungsarme zeithaltende Schaltung 28 für die zeitrichtige Weiterschaltung des Stundenzeigers 17.1 zu speisen. Da dessen Schrittmotor 18.1 nur in entsprechend großem zeitlichen Abstand einen Ansteuerimpuls erhält, ist im übrigen die Belastung des Speichers 25 auf den Leistungsbedarf der zeithaltenden Schaltung 28 reduziert, der bei modernen integrierten Schaltkreisen ohnehin kaum größer als der Selbstentladungs-Energieverlust hier in Betracht kommender Speicher 25 ist.
  • Durch ein Richtsignal 35 ist in der Zeichnung symbolisch angedeutet, daß es zweckmäßig sein kann, vor Abschaltung des Minutenzeiger-Schrittmotors 18.2 den Minutenzeiger 17.2 noch in eine definierte Stellung zu drehen, um Fehlinterpretationen (bezüglich der Winkelstellung des dann stillstehenden Minutenzeigers 17.2 in Relation zum weiterhin zeitrichtig angetriebenen Stundenzeiger 17.1) zu vermeiden. Eine solche Referenzstellung kann die Position einer Ziffer der Zeitanzeige 12, wie etwa der Ziffer "6" sein; oder irgendeine Winkelstellung, die auf dem Zifferblatt eine entsprechende Informations-Markierung trägt. Wenn dem Betrachter der Funkuhr 11 also der Minutenzeiger 17.1 in einer solchen markierten Stellung auffällt, wird er beobachten, ob der Minutenzeiger 17.1 in dieser Stellung verharrt. Wenn das der Fall ist, dann gibt nur noch die Stellung des Stundenzeigers 17.2 eine Zeitinformation wieder, weil der Minutenzeiger 17.1 ebenso wie zuvor schon alle Zusatznutzen wegen abgesunkener Leistungsreserve bei dunkler Umgebung abgeschaltet wurde.
  • Wenn die Strahlungsenergie 27 wieder ansteigt, weil etwa der Morgen dämmert oder die Beleuchtung eines Raumes eingeschaltet wurde, wird zunächst die Abschaltung über das UND-Glied 34 zurückgenommen, also der Minutenzeiger-Schrittmotor 18.2 wieder gespeist und der Empfänger 13 samt Demodulator 14 und die komplette Funktion der Synchronisierstufe 15 eingeschaltet. Die erste dekodierte Zeitinformation steht dann alsbald danach für die Korrektur der Zeigerstellung auf der Zeitanzeige 12 zur Verfügung, so daß dann wieder die komplette Zeitinformation dargeboten wird. Bei weiterem Aufladen des Speichers 25 wird auch die Durchschaltung des ODER-Gliedes 33 und damit die Abschaltung der Zusatznutzen zurückgenommen, so daß danach wieder alle Funktionen der Funkuhr 11 in Funktion sind.
  • Ein stark reduzierter schaltungstechnischer Aufwand für die gleiche Wirkung ergibt sich, wenn für die jeweils abzuschaltenden Funktionsteile auf den Schalter 29 in der Speiseleitung (gemäß Fig. 1) und die Schalter-Ansteuerung verzichtet wird und stattdessen gemäß Fig. 2 außer dem Haupt-Speicher 25 ein dagegen geringere Kapazität aufweisender und kleinbauender Zusatz-Speicher 25ʹ, der unabhängig vom Hauptspeicher 25 aus der Sonnenzelle 26 geladen wird, vorgesehen ist. Der Zusatz- Speicher 25ʹ dient der Speisung der weniger funktionswichtigen Zusatznutzen der Funkuhr 11 wie z.B. des Antriebs eines Zierpendels 22. Wenn die Bestrahlung der Sonnenzelle 26, also deren Energielieferung zurückgeht, ist die Ladung des Zusatzspeichers 25ʹ bald erschöpft und der entsprechende Zusatznutzen dadurch außer Funktion gesetzt. Der größere, nicht vom Zusatznutzen belastete, Hauptspeicher 25 weist dagegen eine Energiereserve auf, die auch über längere Zeitspanne hinweg die aus ihm gespeisten wichtigen FUnktionsteile der Uhr 11 in Betrieb hält.
  • Während vorstehend zur Vereinfachung der Darstellung als Energielieferant eine Sonnenzelle 26 vorgesehen ist, kann auch ein anderer strahlungsbetriebener Generator wie etwa ein Thermogenerator für das Laden der Speicher 25, 25ʹ zum Betrieb der Funkuhr 11 vorgesehen sein.

Claims (8)

  1. Autonome Funkuhr (11) mit zur Reduzierung der Beanspruchung der Leistungsquelle vorübergehend abschaltbaren Funktionsteilen, wobei als Leistungsquelle ein Strahlungsgenerator, z.B. eine Solarzelle (26), vorgesehen ist, der wenigstens einen Speicher (25, 25'), zum vorübergehenden Betrieb der vorübergehend abschaltbaren Funktionsteile auch noch nach Absinken der auf den Strahlungsgenerator auftreffenden Bestrahlung, speist, dadurch gekennzeichnet, daß bei geringer Bestrahlung des genannten Strahlungsgenerators infolge des genannten Absinkens weniger bis gar nicht notwendige Zusatznutzen (21, 22, 23) als verzichtbare Funktionsteile vorübergehend abschaltbar sind, indem zusätzlich zu einem Haupt-Speicher (25) des genannten Speichers (25, 25') ein unabhängig davon ladbarer Zusatz-Speicher (25') des gleichen Speichers (25, 25') von sehr viel geringer bemessener Kapazität als diejenige des Haupt-Speichers (25) für den Betrieb dieser vorübergehend abschaltbaren und verzichtbaren Funktionsteile vorgesehen ist.
  2. Funkuhr nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine abschaltbare Ansteuerung für eine Kalenderanzeige (21) vorgesehen ist.
  3. Funkuhr nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein abschaltbarer Bewegungseffekt (22) , z.B. Bewegungsfiguren oder Zierpendel, vorgesehen ist.
  4. Funkuhr nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine abschaltbare optische Anzeige vorgesehen ist.
  5. Funkuhr nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein abschaltbarer akustischer Signalgeber (23) vorgesehen ist.
  6. Funkuhr nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein abschaltbarer Empfänger (13) vorgesehen ist.
  7. Funkuhr nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß abschaltbare Zeigerantrieb-Motoren (18) vorgesehen sind.
  8. Funkuhr nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abschaltung eines Zeigerantriebs-Motors (18) ein Einfahren des zugeordneten Zeigers (17) in eine definierte Stellung vorgesehen ist.
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