EP0608733A2 - Autonome Funkuhr - Google Patents

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EP0608733A2
EP0608733A2 EP94100550A EP94100550A EP0608733A2 EP 0608733 A2 EP0608733 A2 EP 0608733A2 EP 94100550 A EP94100550 A EP 94100550A EP 94100550 A EP94100550 A EP 94100550A EP 0608733 A2 EP0608733 A2 EP 0608733A2
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EP
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switched
time
receiver
coding
period
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Wolfgang Ganter
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Junghans Uhren GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04R—RADIO-CONTROLLED TIME-PIECES
    • G04R20/00—Setting the time according to the time information carried or implied by the radio signal
    • G04R20/08—Setting the time according to the time information carried or implied by the radio signal the radio signal being broadcast from a long-wave call sign, e.g. DCF77, JJY40, JJY60, MSF60 or WWVB
    • G04R20/12—Decoding time data; Circuits therefor
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04R—RADIO-CONTROLLED TIME-PIECES
    • G04R20/00—Setting the time according to the time information carried or implied by the radio signal
    • G04R20/08—Setting the time according to the time information carried or implied by the radio signal the radio signal being broadcast from a long-wave call sign, e.g. DCF77, JJY40, JJY60, MSF60 or WWVB
    • G04R20/10—Tuning or receiving; Circuits therefor

Definitions

  • the invention relates to an autonomous radio clock according to the preamble of claim 1.
  • radio clocks have been received by the applicant in a wide variety of models as wall, table or wristwatches on the market and have met with a great response.
  • 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 at the German official time transmitter, which is emitted by periodically reducing the amplitude of the long-wave carrier frequency, is described in detail in the article "Watches controlled by radio" by M. Schlegel in VDI-News No. 3 of January 21, 1977 on page 8.
  • the receiver In the case of mains-operated radio-controlled clocks, the receiver is only switched on from time to time to protect the power source (battery or solar cell memory) in order to obtain absolute time information and to compare it with the current time display, if necessary to correct.
  • the current consumption of the receiver could already be reduced to such an extent that battery-operated radio wristwatches can be implemented with sufficient runtime between two battery changes.
  • the invention has for its object to further reduce the energy requirement of the receiver of a generic radio clock in order to further extend the operating time of a battery or to realize the operation of the radio clock from weaker power sources such as electrical solar energy stores with a sufficient operating time for consumer clocks.
  • the receiver which is only switched on from time to time, does not even remain 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 a coding period and then immediately switched off again after it has been established that the information currently received was a binary logic "0" or "1". This saves on the order of 20% of that energy requirement for constant activation during the time telegram, since the longest binary information in the coding system introduced measures only 20% of the time period of the coding period.
  • the receiver is now not only switched to ready for operation only at longer time intervals (for example, hourly or at certain night hours), but then only switched on temporarily in the rhythm of the time telegrams only in time with the coding periods. 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.
  • the radio clock 11 shown operates autonomously insofar as it is equipped with an internal time keeping 12 for the periodic activation of a driver circuit 13 for the time display 14. If this is an electromechanical display, then it contains a motor 15 for the display organ 16 (pointer or drop-down flaps), the instantaneous position of which can be determined via an interrogation device 17 which feeds an incremental or absolute position decoder 18. It delivers from time to time Time (usually hourly for wall or table clocks, for wristwatches usually only once or several times at night) a switch-on signal 19 to a switching stage 20 for the circuit breaker 21.
  • time Time usually hourly for wall or table clocks, for wristwatches usually only once or several times at night
  • a power source 22 (which is shown in the block diagram as a battery, in which there is but it can also be the memory which can be charged from a solar cell) and which operates the long-wave receiver 23 which is permanently tuned to at least one time transmitter.
  • the power source 22 supplies the operating energy for the other functional parts of the radio clock 11 (illustrated in the drawing by the supply of the motor 15), namely continuously during the operation of the radio clock 11.
  • 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 grid of seconds as a shorter or longer lasting reduction in amplitude 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 the correspondence of the real-time 31 with the display time 32.
  • an electronic display is corrected directly while in the case of an electromechanical time display 14, the driver circuit 13 is temporarily not supplied with the time-keeping pulses 34, which typically occur every second, but rather with correction pulses 35 appearing in a higher repetition frequency until the pointer position (display time 32) queried via the position encoder 18 with the currently determined real time 31 matches again. Then the changeover switch 33 is switched back by the comparator 30 to time-keeping operation of the time display 14. In addition, at the latest then, for example, in poor reception conditions also previously reset the switching stage 20 via a timer 36 and thus the circuit breaker 21 is 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.
  • the receiver 23 thus only supplies the real-time decoder 29 with the basic modulation and thus no (binary) information.
  • the corresponding energy consumption from the power source 22 is saved according to the present invention.
  • the switching stage 20 prepared by the switch-on signal 19 is switched on and only in time with a period signal 38 for switching on the receiver 23 and z. B. is switched off again via a time stage 39 before the end of the coding period 37. Since the receiver demodulator supplies 26 second synchronization pulses 40 to the oscillator of the time keeping 12, when the period signal 38 is tapped from the time keeping 12, the receiver 23 is switched on in a phase-locked manner at the beginning of a coding period 37.
  • the periodic switching off of the receiver via the time stage 39 can take place shortly after the time period for the binary "1" signal has elapsed, because in this way the shorter "0" signal is also fully detected.
  • a further energy saving results, however, if the time stage 39 switches off the receiver 23, which is switched on in the cycle of the coding period 37, after a period of time between the length of the "0" signal and the length of the "1" signal:
  • the demodulator 26 then delivers a "1" signal if the amplitude of the received signal 25 is still present when the receiver 23 is switched off, that is to say when the time stage 39 has expired has not risen again to its unmodulated value, otherwise it is a "0" signal.

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Abstract

Bei einer autonomen Funkuhr (11), deren Empfänger (23) für pulslängenmodulierte binärcodierte absolute Zeitinformationen (28) zur Verringerung der Beanspruchung der Betriebs-Leistungsquelle (22) ohnehin nur von Zeit zu Zeit für den Empfang von Zeittelegrammen und deren Vergleich mit der momentanen Zeitanzeige eingeschaltet wird, soll der Energieverbrauch weiter abgesenkt werden, um beispielsweise auch Uhren - selbst Armbanduhren - aus einem solargespeisten Speicher betreiben zu können. Dafür bleibt der Empfänger nicht über die Folge der Codierungsperioden eines Zeittelegrammes eingeschaltet, sondern er wird für den Rest einer Codierungsperiode abgeschaltet, wenn keine Binärinformation mehr zu erwarten ist, und für die nächste Codierungsperiode erneut eingeschaltet. Damit läßt sich gegenüber der kontinuierlichen Einschaltung über die Gesamtheit der Codierungsperioden eines Telegrammes über 80 % des Energiebedarfes für den Betrieb des Empfängers (23) einsparen. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine autonome Funkuhr gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 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.
  • 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 erforderlichenfalls zu korrigieren. Die Stromaufnahme des Empfängers konnte schon soweit reduziert werden, daß batteriebetriebene Funkarmbanduhren bei ausreichender Laufzeit zwischen zwei Batteriewechseln realisierbar sind.
  • 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.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die gattungsgemäße autonome Funkuhr auch nach dem Kennzeichnungsteil des Hauptanspruches ausgelegt ist.
  • 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 als Empfangsinformation ohnehin nur noch die länger modulierte "1" in Betracht kommt.
  • 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.
  • 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.
  • 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 zu 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.
  • 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 länger 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 Empfangsbedingungen 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.
  • 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.
  • 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 zwischen der Länge des "0"-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.

Claims (5)

  1. Autonome Funkuhr (11) mit vorübergehend eingeschaltetem Empfänger (23) für im festen Zeitraster von Codierungsperioden (37) mit niedrigem Tastverhältnis pulslängen-binärcodierte Zeitinformationen (28),
    gekennzeichnet durch
    nur vorübergehenden Betrieb des Empfängers (23) zu Beginn einer Codierungsperiode (37).
  2. Funkuhr nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Leistungsschalter (21) für die Speisung des Empfängers (23) von einem mit der codierten Zeitinformation (28) synchronisierten Periodensignal (38) durchschaltbar ist.
  3. Funkuhr nach Anspruch 1 oder 2,
    gekennzeichnet durch
    Wieder-Abschalten des zu Beginn einer Codierungsperiode (37) eingeschalteten Empfängers (23) nach Ablauf der Zeitspanne des kurzen Binärsignales.
  4. Funkuhr nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch
    Wieder-Abschalten des zu Beginn einer Codierungsperiode (37) eingeschalteten Empfängers (23) nach Ablauf des langen Binärsignales.
  5. Funkuhr nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    gekennzeichnet durch
    Wieder-Abschalten des zu Beginn einer Codierungsperiode (37) eingeschalteten Empfängers (23) in der Zeitspanne zwischen Ablauf des kurzen und Ablauf des langen Binärsignales.
EP94100550A 1993-01-25 1994-01-15 Autonome Funkuhr Expired - Lifetime EP0608733B1 (de)

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DE9300945U DE9300945U1 (de) 1993-01-25 1993-01-25 Autonome Funkuhr
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EP0608733A2 true EP0608733A2 (de) 1994-08-03
EP0608733A3 EP0608733A3 (de) 1995-02-15
EP0608733B1 EP0608733B1 (de) 1997-09-03

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ID=6888524

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DE (2) DE9300945U1 (de)
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DE9300945U1 (de) 1994-05-26
ES2108303T3 (es) 1997-12-16
EP0608733B1 (de) 1997-09-03
DE59403898D1 (de) 1997-10-09
EP0608733A3 (de) 1995-02-15
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