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Dokumentenidentifikation DE69827362T2 03.11.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0000954770
Titel UHR MIT DETEKTIONS- UND SPARVORRICHTUNGEN IM FALLE VON NICHT AUSREICHENDER ENERGIEVERSORGUNG
Anmelder ETA SA Manufacture Horlogère Suisse, Grenchen, CH
Erfinder BERNEY, Jean-Claude, CH-1343 Les Charbonnières, CH
Vertreter Sparing · Röhl · Henseler, 40237 Düsseldorf
DE-Aktenzeichen 69827362
Vertragsstaaten CH, DE, FR, GB, IT, LI
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 21.01.1998
EP-Aktenzeichen 989002639
WO-Anmeldetag 21.01.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/CH98/00020
WO-Veröffentlichungsnummer 0098033098
WO-Veröffentlichungsdatum 30.07.1998
EP-Offenlegungsdatum 10.11.1999
EP date of grant 03.11.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.11.2005
IPC-Hauptklasse G04C 10/04

Beschreibung[de]

In einem grossen Teil der gegenwärtigen elektronischen Uhren gibt es Mittel zur Erfassung der Unzulänglichkeit der Versorgungsquelle, die EOL für "end of live" genannt werden und anzeigen, dass die Batterie das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat. Diese Erfassung, die im wesentlichen auf der Messung einer Minimalspannung der Batterie beruht, bewirkt im allgemeinen ein besonderes Verhalten der Uhr auf der Sekundenzeigerebene, und zwar ein Verhalten, das die Aufmerksamkeit des Benutzers auf die Tatsache lenken kann, dass er seine Batterie in kürzester Zeit auswechseln muss. Es gibt ebenfalls Uhren mit zwei Zeigern, die von wenigstens einem Motor angetrieben werden, in denen die Position der Zeiger von einer elektronischen Schaltung derart gesteuert werden, dass interne Daten der Schaltung, zum Beispiel Zeitdaten, angezeigt werden. Dies trifft für die TWO TIMER Uhr von Tissot zu, in der die Positionen des Stunden- und des Minutenzeigers einem internen elektronischen Zähler entsprechen müssen, der auch digital angezeigt werden kann. Dies trifft ebenfalls für die Anzeigen des Chronographen der Swatch Chrono Uhr, sowie für die STOP Swatch und Swatch Musicall Uhren zu, in denen die Zeiger entweder die Stunde und die Minute, oder eine Weckzeit oder einen internen Zähler anzeigen können. Diese Art von Vorrichtung verlangt eine perfekte Synchronisation zwischen den internen elektronischen Zählern und der Verlagerung der Zeiger auf dem Zifferblatt. Nun kann aber diese Synchronisation in den weiter oben genannten Uhren nicht mehr sichergestellt werden, wenn die Versorgung unterbrochen worden ist. Zum Beispiel beim Batterienwechsel ist es nötig, ein Verfahren für die Phaseneinstellung der Zeiger auszuführen, das ziemlich komplex ist, und das für den durchschnittlichen Benutzer nicht wirklich einfach ist.

Dies ist insofern nicht schlimm, als der Batterienwechsel im allgemeinen erst nach mehreren Jahren stattfindet und der Benutzer sich für diesen Batterienwechsel an einen zugelassenen Wiederverkäufer wendet, der selbst diesen Arbeitsgang ausführt. Es wäre viel störender im Rahmen von Uhren mit automatischem Aufladen der Versorgungsquelle durch Solarzellen oder durch einen Generator. Dieser Uhrentyp hat nämlich eine viel beschränktere Gangreserve, und es wäre für den Benutzer sehr lästig, wenn er diesen Arbeitsgang der Phaseneinstellung der Zeiger jedesmal ausführen müsste, wenn er seine Uhr während einigen Tagen zur Seite gelegt hat.

Das Dokument EP-A-591557 betrifft eine elektronische Uhr mit wenigstens zwei Zeigern, die von wenigstens einem Motor angetrieben werden, elektronischen Mitteln, die so angeordnet sind, dass sie die Zeiger auf dem Zifferblatt in der Weise positionieren, dass von den elektronischen Mitteln bestimmte interne Daten, insbesondere Zeitdaten, angezeigt werden, sowie einer Versorgungsquelle. Erfassungsmittel liefern Signale, wenn eine Unzulänglichkeit der Versorgungsquelle besteht. Bei dieser Erfassung werden die Position der Zeiger und der Wert der entsprechenden elektronischen Zähler in einem dazu vorgesehenen energieunabhängigen Speicher gespeichert.

Das Dokument EP-A-285838 betrifft eine elektronische Uhr mit wenigstens zwei Zeigern, die von wenigstens einem Motor angetrieben werden, elektronischen Mitteln, die so angeordnet sind, dass sie die Zeiger auf dem Zifferblatt in der Weise positionieren, dass von den elektronischen Mitteln bestimmte interne Daten, insbesondere Zeitdaten, angezeigt werden, sowie einer Versorgungsquelle. Gemäss diesem Dokument liefern Erfassungsmittel Signale, die der Unzulänglichkeit der Versorgungsquelle entsprechen.

Die zusätzlichen Funktionen werden dann gestoppt, und der Minutenzeiger kann in die Nullposition gebracht werden, um dem Benutzer die End of Life (EOL) Situation anzuzeigen. Der Stundenzeiger zeigt hingegen weiterhin die laufende Zeit an. Wenn wieder genügend Energie vorhanden ist, wird der Funkempfänger eingeschaltet, und das für die Junghans Uhren übliche Initialisierungsvorgehen wird durchgeführt (Nullstellung der Zeiger, Wartezeit für den Empfang eines brauchbaren Zeittelegramms, dann automatische Zeigerstellung).

Die vorliegende Erfindung hat genau zum Ziel, eine einfache und für dieses Problem wirksame Lösung zu liefern. Sie betrifft eine elektronische Uhr mit wenigstens zwei Zeigern, die von wenigstens einem Motor angetrieben werden, elektronischen Mitteln, die so angeordnet sind, dass sie die Zeiger auf dem Zifferblatt in der Weise positionieren, dass von den elektronischen Mitteln bestimmte interne Daten, insbesondere Zeitdaten, angezeigt werden, sowie einer Versorgungsquelle und Mitteln zur Erfassung der Unzulänglichkeit dieser Versorgungsquelle, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Mittel so angeordnet sind, dass sie die Gruppe der Zeiger auf Referenzpositionen führen und dort halten, wenn die Spannung der Versorgungsquelle nicht mehr ausreicht, um ständig eine korrekte Anzeige der internen Informationen durch die Zeiger zu gewährleisten, jedoch noch ausreicht, um eine korrekte Funktion der elektronischen Mittel zu gewährleisten und diesen letzteren zu ermöglichen, automatisch wieder die korrekte Anzeige der internen Informationen mittels der Zeiger herzustellen, wenn die Spannung der Versorgungsquelle wieder ausreicht, um eine solche Anzeige zu gewährleisten.

1 stellt schematisch und als Beispiel die Schaltung einer Uhr gemäss der Erfindung dar.

2 stellt schematisch und als Beispiel Mittel zur Erfassung der Unzulänglichkeit der Versorgungsquelle und die ihnen zugeordneten elektronischen Mittel dar.

3 stellt schematisch und als Beispiel die verschiedenen Betriebszonen der Mittel der 2 dar.

4 stellt schematisch und als Beispiel eine Schaltung dar, die ermöglicht, die Mittel der 2 beim Wiederherstellen der Versorgungsquelle in korrekte Anlaufbedingungen zu bringen.

5 stellt schematisch und als Beispiel eine Sicherheitsvorrichtung dar, die ermöglicht, die Position der Zeiger bei einem Batterienwechsel zu blockieren.

1 stellt schematisch und als Beispiel eine Schaltung einer Uhr gemäss der Erfindung dar. Auf dieser Figur ist eine Uhr 1 mit drei Zeigern 2, 3 und 4 dargestellt, die auf konzentrischen Wellen montiert sind. Diese Uhr umfasst Steuermittel in Form von, unter anderem, zwei Drückern 5 und 6. In unserer Beschreibung nehmen wir an, dass die verschiedenen Zeiger 2, 3 und 4 unabhängig voneinander von eigenen entsprechenden Motoren 7, 7' und 7'' angetrieben werden, aber die Erfindung betrifft auch Uhren, in denen mehrere Zeiger vom gleichen Motor angetrieben werden, wie in der TWO TIMER. In der Konfiguration der 1 wird jeder Motor von einer Kombination von elektronischen Schaltungen, 8, 8' und 8'', gesteuert, die derart angeordnet sind, dass sie die entsprechenden Zeiger auf dem Zifferblatt in der Weise positionieren, dass sie interne Daten, 9, 9' und 9'', anzeigen, die vom Zähl- und Steuerkreis der Uhr 10 geliefert werden. Gegenwärtig können sämtliche Funktionen der auf der 1 dargestellten elektronischen Mittel in sequentieller Logik ausgeführt werden, die mittels eines Mikroprozessors programmiert wird. Sie sind in Form von einer Schaltkreiskombination schematisch dargestellt worden, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern.

Der Zähl- und Steuerkreis 10 ist mit den Drückern 5 und 6 verbunden und umfasst eine Zeitbasis, die vom Quarzresonator 11 reguliert wird, der durch den kapazitiven Trimmer 12 abgerichtet wird. Die Gesamtheit der Uhr wird durch eine Versorgungsquelle gespeist, die entweder eine Batterie oder auch eine Gold Cap, ein durch einen Generator aufgeladener Akkumulator oder eine Solarzellenbatterie sein könnte. Auf 1 haben wir diese letzte Lösung durch die Gold Cap 13 dargestellt, die über die Diode 14 von einer Gruppe von Sperrschichtphotozellen 15 aufgeladen wird, die im allgemeinen auf dem Zifferblatt der Uhr angeordnet sind. Der Zähl- und Steuerkreis liefert der Schaltkreiskombination 8 Daten 9, um den Zeiger 2 zu positionieren. Diese Schaltkreiskombination 8 umfasst eine Wählerschaltung 16, deren Ausgang an einen Komparator 17 angeschlossen ist, der auch mit dem Ausgang einer Logikschaltung 18 verbunden ist, deren Zustand für die Position des Zeigers 2 auf dem Zifferblatt repräsentativ ist. Der Komparator 17 ist mit der Steuerschaltung des Motors 7 verbunden, der seinerseits mit dem Eingang der Logikschaltung 18 verbunden ist. Es liegt ein Regelkreis vor, der es darauf abzielt, die Ausgänge der Schaltungen 16 und 18 bei Gleichheit zu halten. Bei Ungleichheit wirkt der Komparator 17 auf die Steuerschaltung des Motors 7 und auf die Logikschaltung 18 ein, um sie schrittweise anzutreiben, bis die Gleichheit zwischen den Ausgängen der Schaltungen 16 und 18 wiederhergestellt ist. Somit zeigt der Zeiger 2 von den elektronischen Mitteln bestimmte interne Daten, wie sie am Ausgang der Wählerschaltung 16 geliefert werden, an. Ebenso zeigt der Zeiger 3 die Daten an, die über den Komparator 17' und die Logikschaltung 18' am Ausgang der Wählerschaltung 16' geliefert werden, während der Zeiger 4 die Daten anzeigt, die über die Vergleichsschaltung 17'' und die Logikschaltung 18'' am Ausgang der Wählerschaltung 16'' geliefert werden. Solche Systeme sind bereits beschrieben worden und funktionieren in Uhren, die weiter oben genannt worden sind. Damit das System korrekt funktioniert, muss, wie bereits gesagt, der Zustand der Logikschaltung 18 für die Position des entsprechenden Zeigers auf dem Zifferblatt repräsentativ sein. Wenn dieser Zeiger 60 Schritte pro Umdrehung macht, muss die Logikschaltung 18 somit 60 Zustände aufweisen, die den 60 möglichen Positionen des Zeigers auf dem Zifferblatt entsprechen, und ihr Nullzustand muss zum Beispiel der Position des Zeigers auf 12 Uhr (Mittag) entsprechen. In diesem Beispiel entspricht 12 Uhr der Referenzposition des Zeigers, die dem Nullzustand der Logikschaltung 18 entspricht. In der Beschreibung verwenden wir nun diese Referenzposition, aber theoretisch kann man irgendwelche Position des Zeigers, die irgendwelchem Zustand der Logikschaltung 18 entspricht, als Referenz wählen.

Wenn die Schaltung normal gespeist wird, arbeiten der Motor 7 und die Logikschaltung 18 in Übereinstimmung, und die Synchronisation zwischen der Anzeige und dem Zustand dieser Schaltung 18 kann problemlos aufrechterhalten werden. Dies trifft nicht zu, wenn die Versorgungsspannung unter eine kritische Schwelle sinkt oder ganz verschwindet. Nach einem Batterienwechsel nimmt also die Logikschaltung 18 entweder irgendeinen Zustand an oder sie nimmt den Nullzustand an, wenn man eine POR (power on reset) ausführt. Nun ist es in den bekannten und weiter oben genannten Uhren nicht möglich zu wissen, in welcher Position der entsprechende Zeiger stillgestanden ist. Es gibt also meistens eine Verschiebung, und die Logikschaltung 18 ist nicht mehr repräsentativ für die Position des Zeigers auf dem Zifferblatt. Dies trifft auch für die Schaltungen 18' und 18'' zu. Um dies zu korrigieren, ist es nötig, ein Phaseneinstellungsverfahren auszuführen, das darin besteht, zuerst die verschiedenen Zeiger auf 12 Uhr zu führen, dann die entsprechenden Logikschaltungen wieder auf 0 zu stellen. Dieses Verfahren ist relativ komplex und viele Benutzer wissen nicht, wie es angewendet werden muss. Wir beschreiben es insofern nicht näher im Detail, als dieser Verfahrenstyp für die genannten Uhren bekannt ist. Diese Beschränkung ist im Fall eines Batterienwechsels von geringer Bedeutung, denn man kann von einer Person, die diesen Arbeitsgang ausführt, erwarten, dass sie die nötigen Sachkenntnisse hat, um das Phaseneinstellungsverfahren auszuführen. In dem auf der 1 beschriebenen Fall, in dem die Versorgungsquelle von einer durch Solarzellen aufgeladenen Gold Cap sichergestellt wird, ist dies viel kritischer. Man weiss nämlich, dass die Gangreserve solcher Uhren gegenwärtig nur einige Tage beträgt, und es ist undenkbar, dass sich der Benutzer jedesmal zu einem zugelassenen Verteter begibt, wenn er seine Uhr ein bisschen zu lange zur Seite gelegt hat und sie sillgestanden ist. Ein Mittel, um zu verhindern, dass diese Phaseneinstellung der Logikschaltungen 18 und der entsprechenden Zeiger jedesmal ausgeführt werden muss, wäre, eine Nullstellung auszuführen, wenn die Versorgungsquelle nicht mehr ausreicht, jedoch noch genug gross ist, um den Betrieb der Motoren sicherzustellen. Diese Nullstellung besteht darin, die Zeiger in ihre Referenzposition zu führen und die Zeiger und die Logikschaltungen in dieser Position zu blockieren, und zwar bis die Versorgungsquelle wieder normal wird. Dies ist genau der Gegenstand von der vorliegenden Erfindung. Diese Nullstellung kann sehr einfach ausgeführt werden, indem der Ausgang der Wählerschaltung 16 auf 0 blockiert wird. Dafür umfasst diese Schaltung 16 einen Eingang 19, der den Ausgang auf 0 umschaltet, welches auch immer der Zustand des Eingangs 9 ist, was den Zeiger 2 auf 12 Uhr führt und die Logikschaltung 18 auf 0 stellt. Natürlich könnte der Eingang 19 den Ausgang der Wählerschaltung 16 auf irgendwelchen Referenzwert, der anders als 0 gewählt ist, umschalten. Die Wählerschaltungen 16' und 16'' umfassen Eingänge 19' und 19'', die ermöglichen, die Zeiger 3 und 4 auf 12 Uhr zu führen. Somit können die Zeiger 2, 3 und 4 entweder gemeinsam oder separat auf 12 Uhr gestellt werden.

2 stellt schematisch und als Beispiel Mittel zur Erfassung der Unzulänglichkeit der Versorgungsquelle und die ihnen zugeordneten elektronischen Mittel dar. Auf dieser Figur erkennt man wieder den Komparator 17 und die Logikschaltung 18, die auf den Motor 7 einwirken, um die Position des entsprechenden Zeigers auf dem Zifferblatt zu steuern. Die Wählerschaltung 16 wird von 6 UND-Toren gebildet, die an ihren ersten Eingängen die anzuzeigenden internen Daten empfangen. Die zweiten Eingänge dieser 6 UND-Tore sind mit dem Ausgang eines UND-Tors 20 verbunden. Wenn dieser Ausgang auf 1 ist, sind die 6 UND-Tore 16 leitend und die internen Daten 9 werden ihren Ausgängen und somit dem Eingang des Komparators 17 übermittelt, um angezeigt zu werden. Wenn hingegen der Ausgang des UND-Tors 20 auf 0 ist, sind die Ausgänge der UND-Tore 16 auf 0. Der vom Motor 7 angetriebene Zeiger verlagert sich bis der Zustand der Logikschaltung 18 ebenfalls auf 0 ist, was der Positionierung des Zeigers auf 12 Uhr entspricht. Diese Bedingung wird aufrechterhalten, solange der Ausgang des UND-Tors 20 auf 0 ist. Wenn dieser Ausgang wieder auf 1 übergeht, werden die internen Daten 9 erneut über den Ausgang der UND-Tore 16 dem Eingang des Komparators 17 übermittelt, und der vom Motor 7 angetriebene Zeiger kehrt in die der Anzeige dieser Daten entsprechende Position des Zifferblatts zurück.

Der Ausgang des UND-Tors 20 geht auf 0 über, wenn der eine oder der andere seiner Eingänge auf 0 übergeht. Sehen wir mal, unter welchen Bedingungen dies eintrifft. Der erste Eingang dieses Tors 20 ist mit dem Ausgang eines ODER-Tors 21 verbunden, dessen erster Eingang mit einem Spannungskomparator 22 verbunden ist, der einerseits mit einer internen Referenzspannung 23 und andererseits mit einem Netzwerk von Widerständen 24, 25 und 26 verbunden ist, welches an die Klemmen der Versorgungsquelle angeschlossen ist. Wenn die Spannung der Versorgungsquelle korrekt ist, ist der Ausgang des Spannungskomparators 22 auf 1. Wenn diese Spannung unter einen ersten Pegel sinkt, geht der Ausgang des Spannungskomparators 22 auf 0 über. Die beiden anderen Eingänge des ODER-Tors 21 sind mit den Kontakten der Drücker 5 und 6 verbunden. Diese Eingänge sind normalerweise auf 0, wenn diese Kontakte offen sind, und gehen momentan auf 1 über, wenn der Benutzer auf sie drückt.

Nehmen wir an, dass der zweite Eingang des UND-Tors 20 auf 1 ist und die Kontakte 5 und 6 offen sind. Wenn die Versorgungsquelle eine ausreichende Spannung hat, ist der Ausgang des Spannungskomparators 22 auf 1, ebenso wie der Ausgang des ODER-Tors 21 und der Ausgang des UND-Tors 20. Der vom Motor 7 angetriebene Zeiger zeigt die Daten 9 an. Wenn die Spannung der Versorgungsquelle unter einen ersten Pegel sinkt, geht der Ausgang des Spannungskomparators 22 auf 0 über, ebenso wie die Ausgänge der Tore 21, 20 und 16, und der vom Motor 7 angetriebene Zeiger positioniert sich auf 12 Uhr und verharrt in dieser Position. Es genügt jedoch, dass der Benutzer auf einen der Drücker 5 oder 6 drückt, damit der Ausgang der Tore 21 und 20 wieder auf 1 übergeht und damit die korrekte Anzeige der Daten 9 wiederhergestellt wird. Es liegt eine Zwischensituation vor, in der man die Zeiger auf 0 führt, was ermöglicht, die Aufmerksamkeit des Benutzers auf die Tatsache zu lenken, dass die Versorgungsquelle unzulänglich wird, wobei ihm ermöglicht wird, momentan die korrekte Anzeige seiner Uhr durch einen Druck auf einen der Drücker wiederherzustellen. Im besonderen Fall, in dem einer der Zeiger, zum Beispiel der Zeiger 4, verwendet wird, um die Sekunde anzuzeigen, kann man sich in dieser Zwischensituation damit begnügen, diesem Sekundenzeiger eine besondere Verlagerung zu verleihen, oder auch nur diesen Sekundenzeiger auf 0 zu führen. Im beschriebenen Fall nehmen wir jedoch an, dass die drei Zeiger auf 0 gestellt werden.

Sehen wir mal jetzt, was am zweiten mit der Klemme S verbundenen Eingang des UND-Tors 20 und am Ausgang des UND-Tors 26, das drei Eingänge umfasst, geschieht. Der erste Eingang ist mit einem Sicherheitskontakt 27 verbunden, dessen Nützlichkeit auf 5 erklärt werden wird. Wenn dieser Kontakt offen ist, gehen die Ausgänge der UND-Tore 26, 20 und 16 auf 0 über. Die Anzeige wird auf 0 gestellt, und die Zeiger positionieren sich auf 12 Uhr. Die beiden anderen Eingänge des UND-Tors 26 bestimmen Bedingungen, die entweder, wie im vorliegenden Fall, kumuliert werden können, oder die auch isoliert verwendet werden können. Der zweite Eingang des UND-Tors 26 ist mit dem Ausgang eines Spannungskomparators 28 verbunden, der zwei Eingänge umfasst, wovon einer mit der Referenzspannung 23 verbunden ist und der andere mit dem Netzwerk von Widerständen 24, 25 und 26 verbunden ist. Wenn die Spannung der Versorgungsquelle ausreicht, ist der Ausgang des Spannungskomparators 28 auf 1. Wenn diese Spannung unter einen zweiten Pegel sinkt, geht dieser Ausgang auf 0 über, ebenso wie die Ausgänge der UND-Tore 26, 20 und 16. Die Anzeige wird auf 0 gestellt, und die Zeiger positionieren sich auf 12 Uhr. Schliesslich ist der dritte Eingang des Tors 26 mit dem umgepolten Ausgang einer Verzögerungsleitung 29 verbunden, die beispielsweise von einem Schieberegister gebildet wird, das an seinem Zeiteingang vom Zählkreis alle 12 Stunden Impulse empfängt. Dieses Register 29 wird auf 0 gehalten, solange der Ausgang des Spannungskomparators 22 auf 1 ist, und es wird aktiv, wenn dieser letztere auf 0 übergeht, d. h. wenn die Spannung der Versorgungsquelle unter den ersten Erfassungspegel sinkt. Wenn die durch das Schieberegister festgelegte Verzögerung erreicht worden ist, geht sein umgepolter Ausgang auf 0 über, ebenso wie die Ausgänge der UND-Tore 26, 20 und 16. Die Anzeige wird auf 0 gestellt, und die Zeiger positionieren sich auf 12 Uhr. Es muss festgehalten werden, dass die Bedingungen, die den Übergang auf 0 des Ausgangs des UND-Tors 26 bestimmen, was die Nullstellung der Anzeige und das Beibehalten der Zeiger auf 12 Uhr bewirkt, keinesfalls durch ein Drücken auf die Drücker 5 oder 6 annulliert werden können, wie dies der Fall ist, wenn man sich in der Zwischensituation befindet. Wenn die Uhr eines Benutzers von einer Batterie gespeist wird, ist er verpflichtet, sie auswechseln zu lassen. In diesem Fall müsste das Verhalten seiner Uhr während der Zwischensituation seine Aufmerksamkeit erregt haben und ihm somit ein Auswechseln seiner Batterie vor der völligen Blockierung seiner Uhr ermöglicht haben. Wenn seine Uhr ein System für die Nachladung durch Solarzellen oder durch einen Generator umfasst, muss er sie entweder dem Licht aussetzen, oder er muss ihr ausreichende Drehbewegungen verleihen. In diesen beiden letzten Fällen ist der Durchlauf durch die Zwischensituation insofern nicht unerlässlich, als der Benutzer selbst wieder eine normale Situation herstellen kann, ohne sich an einen Vertreter zu wenden. Es muss festgehalten werden, dass die elektronische Schaltung der Uhr mit einer viel niedrigeren Spannung als die Motoren weiterhin funktioniert. Somit kann man wieder die korrekte Anzeige der Uhr haben, auch wenn diese letztere völlig blockiert gewesen ist, was nun auf 3 beschrieben wird.

3 stellt schematisch und als Beispiel die verschiedenen Betriebszonen der Mittel der 2 dar. Nehmen wir an, dass unsere Uhr von Sperrschichtphotozellen mit einer Nennspannung von 1,6 Volt gespeist wird, und dass wir einen ersten Erfassungspegel bei 1,35 Volt und einen zweiten Erfassungspegel bei 1,15 Volt haben. Ferner liegt der Verbrauch der Schaltung bei 0,2 &mgr;A und derjenige der Motoren bei 0,6 &mgr;Coulomb pro Schritt. Diese Motoren funktionieren bis zu 1 Volt korrekt. Für eine Uhr, die die Sekunde schlägt, liegt der Gesamtverbrauch bei 0,8 &mgr;A. In einer herkömmlichen Uhr ist dieser Verbrauch konstant, und er bleibt konstant, auch wenn eine Unzulänglichkeit der Spannung der Versorgungsquelle festgestellt worden ist und das EOL (end of life) System funktioniert. Somit entlädt sich die Gold Cap, welche die Gangreserve sicherstellt, weiterhin im gleichen Rhythmus, und die Uhr steht nach einigen Stunden still.

In unserem Fall erkennt man, dass es eine erste Zone 1 gibt, in der der normale Betrieb der Uhr sichergestellt ist. Dann gibt es zwischen den Erfassungspegeln 1 und 2 eine Zone 2, in der wenigstens der Sekundenzeiger, oder auch die Gesamtheit der Zeiger, auf 12 Uhr blockiert ist. Obwohl der Benutzer die normale Anzeige auf Wunsch wiederherstellen kann, wird der durchschnittliche Verbrauch der Motoren sehr gering, und der Verbrauch der Gesamtheit der Uhr wird auf 0,25 &mgr;A verringert, was eine mehr als dreifache Verminderung ist. Dies bedeutet nicht nur, dass die Entladung der Gold Cap mit dem gleichen Faktor verlangsamt wird, sondern auch dass eine dreifach schwächere Beleuchtung der Sperrschichtphotozellen ausreicht, um die Spannung zu stabilisieren und die Uhr in diesem Zustand zu halten. Wenn die Spannung unter den zweiten Erfassungspegel sinkt, geht man in die Zone 3 über, und alle Zeiger werden auf 12 Uhr blockiert. Es bleibt nur der Verbrauch der Schaltung von 0,2 &mgr;A. In dieser Zone könnte der Betrieb der Motoren nicht mehr sichergestellt werden, und eine herkömmliche Uhr würde definitiv die laufende Zeit verlieren. In unserem Fall werden die Zeiger in bekannten Positionen blockiert, und der Verbrauch wird maximal vermindert, aber die elektronische Schaltung gewährleistet weiterhin ihre verschiedenen Funktionen, insbesondere ihre Zeitfunktionen. Es ist bekannt, dass die gegenwärtigen CMOS Niederspannungsschaltungen häufig bis zu 0,8 Volt funktionieren können. NEC hat sogar Schaltungen angekündigt, die bei 0,4 Volt funktionieren. Wenn die Spannung der Versorgungsquelle wieder von der Zone 3 in die höheren Zonen steigt, wird somit die korrekte Anzeige der Funktionen durch die Zeiger automatisch wiederhergestellt. In der Zone 3 sowie in der Zone 2 ist eine sehr schwache Beleuchtung der Sperrschichtphotozellen ausreichend, um die Spannung zu stabilisieren und weiterhin einen korrekten Betrieb der Funktionen der Schaltung zu gewährleisten. Wenn hingegen die Spannung weiterhin sinkt, gelangt man in die Zone 4, in der die Schaltung diese Funktionen nicht mehr sicherstellen kann. Wenn die Spannung wieder auf ihren normalen Pegel steigt, ist es also nötig, die Uhrzeit neu einzustellen. In dieser Zone 4 können hingegen die logischen Zustände der Schaltungen 18, die für die Position der Zeiger auf dem Zifferblatt repräsentativ sind, beibehalten werden, und es ist nicht nötig, das Phaseneinstellungsverfahren auszuführen, wenn die Spannung wieder normal wird. Wenn hingegen die Spannung weiterhin sinkt und man in die Zone 5 gelangt, kann man nicht mehr gewährleisten, dass die logischen Zustände der Schaltungen 18 beibehalten werden. Natürlich stehen alle Zeiger auf 12 Uhr, aber für die Schaltungen 18 besteht die Gefahr, dass sie nicht im entsprechenden Zustand sind, wenn die Spannung wieder steigt. Es ist also nötig, ein POR (power on reset) Verfahren einzuführen, d. h. ein Verfahren für die Nullstellung dieser Logigkschaltungen 18, wenn die Spannung wieder steigt, wobei in diesem Verfahren berücksichtigt werden muss, dass diese Spannung gegebenenfalls sehr langsam steigt. Dies wird nun auf der folgenden Figur gezeigt.

4 stellt schematisch und als Beispiel eine Schaltung dar, die ermöglicht, die Mittel der 2 in korrekte Anlaufbedingungen zu bringen, wenn die Versorgungsquelle wiederhergestellt wird. Man erkennt auf dieser Figur wieder den Motor 7, die Logikschaltung 18, deren Zustand für die Position auf dem Zifferblatt des vom Motor angetriebenen Zeigers repräsentativ ist, und die Vergleichsschaltung 17. Die dem Ausgang des UND-Tors 26 der 2 entsprechende Klemme S ist mit einem ersten Eingang eines NOR-Tors 40 verbunden, dessen Ausgang mit den Reset-Eingängen der Schaltungen 17 und 18 verbunden ist. Wenn die Spannung der Versorgungsquelle korrekt ist, ist die Klemme S auf 1 und der Ausgang des Tors 40 auf 0. Wenn man in die Zone 2 der 3 übergeht, geht die Klemme S auf 0 über. Die logischen Ausgänge, die den Zustand der Schaltung 18 darstellen, sind mit einem ODER-Tor 41 verbunden, dessen Ausgang an den zweiten Eingang des NOR-Tors 40 angeschlossen ist. Wenn der Zustand der Schaltung 18 nicht auf 0 ist, ist der Ausgang des ODER-Tors 41 auf 1, und der Ausgang des NOR-Tors 40 bleibt auf 0. Die Tatsache, dass die Schaltung 18 nicht auf 0 ist, bedeutet, dass der Zeiger noch nicht die Position von 12 Uhr erreicht hat, auf welcher er blockiert werden soll. Sobald er diese Position erreicht hat, geht der Zustand der Schaltung 18 auf 0 über. Der Ausgang des ODER-Tors 41 geht auf 0 über, und der Ausgang des NOR-Tors 40 geht auf 1 über. Die Schaltungen 17 und 18 sind dann auf 0 blockiert, ebenso wie der gesamte Regelkreis, der das Senden von Impulsen an den Motor bestimmt. Man muss wieder in die Zone 2 übergehen, damit die Klemme S auf 1 übergeht und damit diese Blockierung verschwindet. Was geschieht nun, wenn die Spannung der Versorgungsquelle in die Zone 5 sinkt, oder sogar während einer gewissen Zeitspanne auf 0 übergeht. In diesem Fall muss man bei der Wiederherstellung der Spannung die Schaltungen 17 und 18 auf 0 stellen, um zu vermeiden, dass diese Schaltungen irgendeinen Zustand annehmen. Dafür ist der Ausgang des Tors 40 über eine Stromquelle 42 von sehr geringer Intensität und eine Kapazität 43 mit dem positiven Pol der Versorgung verbunden. Diese beiden Elemente ermöglichen, bei der Wiederherstellung der Spannung die Reset-Eingänge der Schaltungen 17 und 18 auf 1 zu forcieren, und sie auf 0 zu stellen, bevor der normale Betrieb der elektronischen Schaltungen wiederhergestellt ist. Somit wird die Logikschaltung 18 in den Zustand 0 gebracht, der der Position von 12 Uhr des Zeigers entspricht, und es ist nicht nötig, das Phaseneinstellungsverfahren durchzuführen.

5 stellt schematisch und als Beispiel eine Sicherheitsvorrichtung dar, die ermöglicht, die Position der Zeiger während einem Batterienwechsel zu blockieren. Wir haben nämlich gezeigt, dass es möglich ist, die Logikschaltungen 18 mit den Zeigern in Phase zu halten, indem diese letzteren auf 12 Uhr geführt und in dieser Position blockiert werden. Was geschieht nun, wenn die Batterie bei stets ausreichender Spannung getrennt wird. Die Zeiger haben keine Zeit, in die korrekte Position zu gelangen, und die Synchronisation geht verloren. Um dies zu vermeiden, kann man einen Sicherheitskontakt, wie den Kontakt 27 der 2, verwenden, den man zwangsläufig öffnen muss, bevor die Batterie getennt werden kann. Somit zeigt man der Schaltung an, dass die Versorgungsquelle schnell verschwinden kann, und man lässt ihr Zeit, die Zeiger in die Position von 12 Uhr zu führen. Auf 5 erkennt man die Batterie 50, die über eine Kontaktfeder 52, welche mittels einer in einen isolierten Kasten 54 geschraubten Schraube 53 befestigt ist, mit der gedruckten Schaltung 51 verbunden ist. Die Schraube 53 wird von einer zweiten Kontaktfeder 55 überdeckt, welche mittels der Schraube 56 befestigt ist. Die Kontaktfeder 55 ist derart angeordnet, dass sie über die Kontaktfeder 52 und den Kopf der Schraube 53 eine elektrische Verbindung zwischen dem Pluspol der Batterie und einer Kontaktzone der gedruckten Schaltung 51, welche unter dem Kopf der Schraube 56 liegt, herstellt. Man erkennt leicht, dass zuerst die Schraube 56 losgeschraubt und die Feder 55 entfernt werden muss, falls man die Batterie trennen will. Wenn man dies macht, unterbricht man die Verbindung zwischen der Kontaktzone der Schaltung und dem Pluspol der Versorgung. Diese Kombination dient als Sicherheitsvorrichtung, wie dies auf 2 beschrieben ist. Wenn man die Batterie einsetzt, bleiben die Zeiger auf 12 Uhr blockiert, bis die Kontaktfeder 55 wieder angeordnet worden ist. Wenn man die Batterie herausnimmt, muss man zuerst den Kontakt 55 entfernen, was den Zeigern Zeit lässt, sich auf 12 Uhr zu positionieren, bevor die Batterie getrennt werden kann.

Es existieren noch zahlreiche Kombinationen, die die vorliegende Erfindung anwenden, aber deren Beschreibung würde nichts zu einem besseren Verständnis dieser Erfindung beitragen.


Anspruch[de]
  1. Elektronische Uhr mit wenigstens zwei Zeigern, die von wenigstens einem Motor angetrieben werden, elektronischen Mitteln, die so angeordnet sind, dass sie die Zeiger auf dem Zifferblatt in der Weise positionieren, dass von den elektronischen Mitteln bestimmte interne Daten, insbesondere Zeitdaten, angezeigt werden, sowie einer Versorgungsquelle und Mitteln zur Erfassung einer ungenügenden Spannung dieser Versorgungsquelle, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Mittel so angeordnet sind, dass sie die Gruppe der Zeiger auf Referenzpositionen führen und dort halten, wenn die Spannung der Versorgungsquelle nicht mehr ausreicht, um ständig eine korrekte Anzeige der internen Informationen durch die Zeiger zu gewährleisten, jedoch noch ausreicht, um eine korrekte Funktion der elektronischen Mittel zu gewährleisten und diesen letzteren zu ermöglichen, automatisch wieder die korrekte Anzeige der internen Informationen mittels der Zeiger herzustellen, wenn die Spannung der Versorgungsquelle wieder ausreicht, um eine solche Anzeige zu gewährleisten.
  2. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzpositionen der Position von 12 Uhr der Stundeneinteilung entsprechen.
  3. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel so angeordnet sind, dass sie eine der Erfassung der Unzulänglichkeit der Versorgungsquelle vorhergehende Zwischensituation bestimmen, wobei die elektronischen Mittel so angeordnet sind, dass sie ein besonderes Verhalten der Zeiger in Reaktion auf die Erfassung dieser Zwischensituation bestimmen.
  4. Uhr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Mittel einerseits so angeordnet sind, dass sie die Gruppe der Zeiger auf Referenzpositionen führen, wenn die Erfassungsmittel Signale liefern, die der Zwischensituation entsprechen, und andererseits so angeordnet sind, dass sie auf Wunsch momentan die korrekte Anzeige der internen Daten wiederherstellen.
  5. Uhr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel zwei Detektoren für die Spannungspegel der Versorgungsquelle umfassen, wobei diese Mittel so angeordnet sind, dass sie an die elektronischen Mittel Signale liefern, die der Unzulänglichkeit der Versorgungsquelle entsprechen, wenn deren Spannung niedriger als der niedrigste Pegel wird, und Signale liefern, die der Zwischensituation entsprechen, wenn die Spannung zwischen den zwei oben genannten Spannungspegeln liegt.
  6. Uhr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel wenigstens einen Detektor für den Spannungspegel der Versorgungsquelle umfassen, der einem Zeitzähler zugeordnet ist, wobei diese Mittel so angeordnet sind, dass sie den Zeitzähler starten, wenn die Versorgungsspannung niedriger als der Spannungspegel wird, und zunächst Signale liefern, die der Zwischensituation entsprechen, und dann Signale liefern, die der Unzulänglichkeit der Versorgungsquelle entsprechen, wenn der Zeitzähler einen Zustand erreicht, der einer vorgegebenen Dauer entspricht.
  7. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Mittel so angeordnet sind, dass sie die Gruppe der Zeiger in Reaktion auf eine Änderung des Zustands eines Sicherheitskontakts auf Referenzpositionen führen und dort halten.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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