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.