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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum drahtlosen Programmieren eines
Zeitzeichenempfängers,
einen drahtlos programmierbaren Zeitzeichenempfänger sowie ein Programmiergerät für eine drahtlose
Programmierung eines Zeitzeichenempfängers.
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Für eine Vielzahl
von Anwendungen des täglichen
Lebens ist die Bereitstellung einer exakten Zeitangabe von elementarer
Bedeutung. In verschiedenen Nationen wie USA, Japan, Russland, Deutschland,
etc. werden von den zuständigen
nationalen Einrichtungen exakte Zeitsignale, sogenannte Zeitzeichen,
bereitgestellt, die mit Hilfe geeigneter Empfänger (Zeitzeichenempfänger) empfangen
werden können.
Die Zeitzeichen können
für die
weitere Verarbeitung, das heißt
zur Extraktion einer präzisen Zeitangabe
in entsprechend eingerichteten Endgeräten, insbesondere in Funkuhren
oder zeitbasierten Messeinrichtungen, eingesetzt werden.
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Für die Übertragung
von Zeitzeichen sind Funkwellen, insbesondere im langwelligen Frequenzbereich
von ca. 30 kHz bis ca. 300 kHz, ein geeignetes Medium. In langwelligen
Signalen, insbesondere durch Amplitudenmodulation, codierte Zeitzeichen
haben eine sehr große
Reichweite, sie dringen in Gebäude
ein und sie können
noch mit sehr kleinen Ferritantennen empfangen werden. Hindernisse
wie Bäume
und Gebäude
bewirken bei hochfrequenten Satellitensignalen starke Signaldämpfungen,
der Empfang von Langwellensignalen wird durch derartige Hindernisse
hingegen nur wenig beeinträchtigt.
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Das
Zeitzeichen wird von einem Zeitzeichensender bereitgestellt, der
eine Signalfolge gemäß einem
vorgegebenen Protokoll sendet. Sowohl bei der gewählten Sendefrequenz
als auch beim Aufbau des Protokolls unterscheiden sich die nationalen
Zeitzeichensender. Exemplarisch ist als Zeitzeichensender die von
der Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) gesteuerte Langwellensendestation
DCF-77 zu nennen, die von mehreren Atomuhren angesteuert wird und
die ein Zeitzeichen mit einer Leistung von 50 KW auf der Frequenz
77,5 kHz im Dauerbetrieb aussendet. Eine nähere Beschreibung des Protokolls
des von der DCF77-Station ausgesendeten Zeitzeichens ist der nachstehenden
Beschreibung der 1 und 2 zu entnehmen.
Als weitere Zeitzeichensender sind exemplarisch WWVB (USA), MSF
(Grossbritannien), JJY (Japan), BPC (China) zu nennen, die Zeitinformationen
auf einer Langwellenfrequenz im Bereich zwischen 40 und 120 KHz
mittels amplitudenmodulierter Signale aussenden.
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Generell
wird zur Übertragung
der Zeitinformation ein Zeitzeichen mit einem Zeitrahmen, der genau
eine Minute lang ist, übertragen.
Dieser Zeitrahmen enthält
Werte für
die Minute, die Stunde, den Tag, den Wochentag, den Monat, das Jahr,
etc. in Form von BCD-Codes (binär
codierte Dezimalcodes), die mit Pulsdauermodulation bei 1 Hz pro
Bit übertragen
werden. Dabei ist entweder die Anstiegsflanke oder die Abfallflanke
des ersten Impulses eines Zeitrahmens genau mit 0 Sekunden synchronisiert.
Eine typische Funkuhr ist so ausgebildet, dass die Zeiteinstellung
durch Aufnahme der Zeitinformation eines Rahmens oder mehrerer Zeitrahmen
von dem Zeitpunkt an erfolgt, zu dem das Null-Sekundensignal zuerst
empfangen wurde.
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1 zeigt
das mit Bezugszeichen A gezeichnete Codierungsschema der codierten
Zeitinformation gemäß dem Protokoll
des Zeitzeichensenders DCF-77. Das Codierungsschema besteht vorliegend
aus 59 Bits, wobei jeweils 1 Bit einer Sekunde des Rahmens entspricht.
Im Verlauf einer Minute kann damit ein so genanntes Zeitzeichen-Telegramm übertragen
werden, das in binär
verschlüsselter Form
Informationen zu Zeit und Datum enthält. Die ersten 15 Bits B enthalten
eine allgemeine Codierung, beispielsweise Betriebsinformationen,
und werden derzeit nicht genutzt. Die nächsten 5 Bits C enthalten allgemeine
Informationen. So bezeichnet R das Antennenbit, A1 bezeichnet ein
Ankündigungsbit für den Übergang
der mitteleuropäischen
Zeit (MEZ) zur mitteleuropäischen
Sommerzeit (MESZ) und zurück,
Z1, Z2 bezeich nen Zonenzeitbits, A2 bezeichnet ein Ankündigungsbit
für eine
Schaltsekunde und S bezeichnet ein Startbit der codierten Zeitinformationen.
Ab dem 21. Bit bis zum 59. Bit werden die Zeit- und Datumsinformationen
im BCD-Code übertragen, wobei
die Daten jeweils für
die darauf folgende Minute gelten. Dabei enthalten die Bits im Bereich
D Informationen über
die Minute, im Bereich E Informationen über die Stunde, im Bereich
F Informationen über
den Kalendertag, im Bereich G Informationen über den Tag der Woche, im Bereich
H Informationen über
das Monat und im Bereich I Informationen über das Kalenderjahr. Diese
Informationen liegen bitweise in codierter Form vor. Jeweils am
Ende der Bereiche D, E und I sind so genannte Prüf-Bits P1, P2, P3 vorgesehen.
Das sechzigste Bit ist nicht belegt und dient dem Zweck, den Beginn
des nächsten
Rahmens anzuzeigen. M bezeichnet die Minutenmarke und damit den
Beginn des Zeitzeichens.
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Die
Struktur und die Bit-Belegung des in 1 dargestellten
Codierungsschema zur Übermittlung
von Zeitzeichen ist allgemein bekannt und beispielsweise in einem
Artikel von Peter Hetzet, "Zeitinformation
und Normalfrequenz",
Telekom Praxis, Band 1, 1993 beschrieben.
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Die Übertragung
der Zeitzeicheninformation erfolgt amplitudenmoduliert mit den einzelnen
Sekundenmarken. Die Modulation besteht aus einer Absenkung X1, X2
oder Anhebung des Trägersignals
X zu Beginn jeder Sekunde, wobei zu Beginn jeder Sekunde – mit Ausnahme
der neunundfünfzigsten
Sekunde jeder Minute – im
Falle eines vom DCF-77 Sender ausgesandten Zeitzeichens – die Trägeramplitude
für die
Dauer von 0,1 Sekunden X1 oder für
die Dauer von 0,2 Sekunden X2 auf etwa 25% der Amplitude abgesenkt
wird. Diese Absenkungen unterschiedlicher Dauer definieren jeweils
Sekundenmarken bzw. Datenbits. Diese unterschiedliche Dauer der
Sekundenmarken dient der binären
Codierung von Uhrzeit und Datum, wobei Sekundenmarken mit einer
Dauer von 0,1 Sekunden X1 der binären "0" und
solche mit einer Dauer von 0,2 Sekunden X2 der binären "1" entsprechen. Durch das Fehlen der sechzigsten
Sekundenmarke wird die nächstfolgende
Minutenmarke angekündigt.
In Kombination mit der jeweiligen Sekunde ist dann eine Auswertung
der vom Zeitzeichensender gesendeten Zeitinformation möglich. 2 zeigt
anhand eines Beispiels einen Ausschnitt eines solchen amplitudenmodulierten
Zeitzeichens, bei dem die Codierung durch eine Absenkung des HF-Signals
mit unterschiedlicher Impulslänge
erfolgt.
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Herkömmliche
Zeitzeichenempfänger,
wie sie beispielsweise in der deutschen Patentschrift
DE 35 16 810 C2 beschrieben
sind, empfangen das von dem Zeitzeichensender ausgestrahlte amplitudenmodulierte
Zeitzeichen und geben es wieder demoduliert als unterschiedlich
lange Impulse aus. Dies geschieht in Echtzeit, das heißt pro Sekunde
wird ein unterschiedlich langer Impuls am Ausgang entsprechend dem
idealisierten Zeitzeichen gemäß
2 erzeugt.
Die Zeitinformation ist dabei durch die unterschiedlich langen Impulse
des Trägers
codiert vorhanden. Von dem Zeitzeichenempfänger werden diese Impulse unterschiedlicher
Länge einem
nachgeschalteten Mikrocontroller zugeführt. Der Mikrocontroller wertet
diese Impulse aus und stellt fest, ob entsprechend der Länge dieses
Impulses dem jeweiligen Impuls ein Bitwert "1" oder "0" zugewiesen wird. Dies geschieht, indem
zunächst
der Sekundenbeginn eines jeweiligen Zeitrahmens des Zeitzeichens bestimmt
wird. Ist dieser Sekundenbeginn bekannt, kann dann aus der ermittelten
Dauer des Impulses jeweils der Bitwert "1" oder "0" ermittelt werden. Der Mikrocontroller
nimmt in der Folge nun alle 59 Bits einer Minute auf und stellt
anhand der Bitcodierungen eines jeweiligen Sekundenimpulses fest,
welche genaue Zeit und welches genaue Datum vorliegen.
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Vom
Markt her ist ein als Funkuhr mit einem Funkuhrwerk ausgeführter Zeitzeichenempfänger bekannt,
der für
den Empfang eines Zeitzeichens eingerichtet ist. Um Anpassungen
des Funkuhrwerks an unterschiedliche Betriebsbedingungen vornehmen zu
können
und gegebenenfalls eine Blockierung oder Freigabe von Funktionen
des Funkuhrwerks zu ermöglichen,
ist das Funkuhrwerk programmierbar ausgeführt. Das heißt, dass
eine oder mehrere Programmierinstruktionen, die gemäß einem
im Funkuhrwerk abgelegten Programmierprotokoll codiert sind, in
das Funkuhrwerk eingespeist werden können, um die gewünschten
Eigenschaften des Funkuhrwerks zu erzielen. Für eine Programmierung des Funkuhrwerks
ist eine drahtgebundene Übertragung
der Programmierinstruktionen vorgesehen. Zum Zweck der Programmierung
weist die bekannte Funkuhr im Bereich eines Batteriefachs mehrere
Kontaktflächen auf,
die für
den Programmiervorgang in einem Programmiergerät von mechanischen Kontaktnadeln
mit Programmiersignalen beaufschlagt werden können. Somit muss zur Durchführung des
Programmiervorgangs ein Zugang zu den Kontaktflächen of fen gelassen werden,
weiterhin muss jede Armbanduhr für
die Programmierung in das zugehörige
Programmiergerät
eingelegt werden. Beim Programmiervorgang können Instruktionen zum Freischalten
oder Sperren von Funktionen der Armbanduhr oder andere Parameter übertragen
werden. Derartige Funktionen sind üblicherweise fest in der Armbanduhr
programmiert und können
je nach Ausstattungsumfang der Armbanduhr für den Benutzer zur Verfügung gestellt
oder gesperrt werden, so dass für
Armbanduhren mit unterschiedlichem Funktionsumfang das gleiche Funkuhrwerk
verwendet werden kann.
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Eine
weitere programmierbare Funkarmbanduhr ist aus der Druckschrift
DE 196 25 041 A1 bekannt.
Die offenbarte Funkarmbanduhr kann nachträglich mittels einer Transpondereinrichtung
programmiert werden, wobei unter anderem die Funkuhrenträgerfrequenz
für die Übermittlung
von Daten verwendet wird. Hierzu wird die Armbanduhr über einen
externen manuell zu bedienenden Schalter, der in der Armbanduhr
integriert ist, in einen Programmierzustand versetzen
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe liegt darin, ein Verfahren
zur Programmierung eines Zeitzeichenempfängers, einen Zeitzeichenempfänger sowie
ein Programmiergerät
zum Programmieren eines Zeitzeichenempfängers bereitzustellen, die
eine vereinfachte Programmierung ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1, mit einem Zeitzeichenempfänger
mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie mit einem Programmiergerät mit den
Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum drahtlosen Programmieren eines Zeitzeichenempfängers umfasst
die folgenden Schritte: Aussenden einer Programmierinstruktion,
die in einem auf einen Zeitzeichenempfänger angepassten Datenformat
codiert ist, von einer Sendeeinrichtung; drahtloses Empfangen der
Programmierinstruktion mittels Empfangsmitteln eines Zeitzeichenempfängers, die
zum Empfang eines Zeitzeichens gemäß einem vorgebbaren Zeitzeichenprotokoll
eingerichtet sind; Decodieren der Programmierinstruktion durch die
Empfangsmittel und/oder durch Verarbeitungsmittel des Zeitzeichenempfängers, Speichern
der Programmierinstruk tion, die zur Ausführung in den Empfangsmitteln
und/oder in den Verarbeitungsmitteln bestimmt sind, in Speichermitteln
des Zeitzeichenempfängers.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist eine parallele Programmierung einer Vielzahl von Zeitzeichenempfängern möglich, da
die Programmierinstruktionen ohne einen mechanischen Kontakt zwischen
einem Programmiergerät
und dem Zeitzeichenempfänger übertragen
werden. Somit kann eine Programmierung eines Zeitzeichenempfängers auch
in der Massenproduktion realisiert werden, ohne dass dazu eine un wirtschaftlich
große
Anzahl von Programmiergeräten
erforderlich wäre.
Zudem kann auf die Bereitstellung von Kontaktflächen zur drahtgebundenen Einkopplung
der Programmierinstruktionen verzichtet werden, wodurch sich eine Vereinfachung
des Zeitzeichenempfängers
verwirklichen lässt.
Außerdem
ist es möglich,
den Zeitzeichenempfänger
auch nach Einbau in eine komplexere Einheit, beispielsweise in ein
Messgerät
oder in ein Haushaltsgerät,
ohne direkten mechanischen Zugriff zu programmieren. Denkbar ist
auch eine Aktualisierung von Programmierinstruktionen zu einem späteren, nach
der Fertigstellung des Zeitzeichenempfängers liegenden Zeitpunkt.
Entscheidend ist, dass für die
Programmierung des Zeitzeichenempfängers der für den Empfang des Zeitzeichens
vorgesehene Zugang genutzt wird, um eine drahtlose bzw. kontaktlose Übertragung
von Programmierinstruktionen zu bewirken. Zur Durchführung des
Verfahrens wird dem Zeitzeichenempfänger eine Programmierinstruktion zur
Verfügung
gestellt, die in einem vom Zeitzeichenempfänger decodierbaren Format abgefasst
ist. Anhand einer ersten Programmierinstruktion kann der Zeitzeichenempfänger für den Empfang
von weiteren Programmierinstruktionen bereit gemacht werden. Bei
den Empfangsmitteln des Zeitzeichenempfängers handelt es sich insbesondere
um eine analoge Empfängeranordnung,
wie sie in der deutschen Patentanmeldung
DE 103 34 990 A1 beschrieben
ist. Die Verarbeitungsmittel können
beispielsweise als Zustandsmaschine (state machine) oder als Mikrocontroller
ausgeführt
sein. Den Verarbeitungsmitteln sind intern oder separat ausgeführte Speichermittel zur
Speicherung zumindest einer Programminstruktion zugeordnet.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Programmierung
des Zeitzeichenempfängers
zumindest ein vollständiges
Zeitzeichen gemäß dem Zeitzeichenprotokoll übertragen
wird, das zusätzlich
eine Anzahl von Programmierinstruktionen umfasst. Bei einer solchen
Vorgehensweise, die insbesondere für das Zeitzeichen des deutschen DCF77-Senders
eingesetzt werden kann, ist eine Übertragung von Programmierinstruktionen
möglich, ohne
dass dazu auf die Übertragung
des Zeitzeichens verzichtet werden muss. Gemäß dem Protokoll des DCF-77-Zeitzeichens stehen
innerhalb des Zeitrahmens, der beim DCF-77 eine Dauer von 60 Sekunden
aufweist, die ersten 15 Bits zur freien Verfügung und können somit sowohl für die Übertragung einer
ersten als Programmierstatussignal dienenden Programmierinstruktion
(erstes Bit im DCF-77-Protokoll) als auch für die Übertragung von weiteren Programmierinstruktionen
(zweites bis fünfzehntes
Bit im DCF-77- Protokoll)
eingesetzt werden. Somit kann parallel eine Programmierung des Zeitzeichenempfängers und
eine Synchronisierung des Zeitzeichenempfängers auf das zur Programmierung
ausgesendete Zeitzeichen vorgenommen werden. Nach Ablauf einer Programmierphase
kann somit unmittelbar die volle Funktionsfähigkeit des Zeitzeichenempfängers inklusive
der Fähigkeit
zur korrekten Synchronisation auf das Zeitzeichen überprüft werden.
Der Nachteil einer geringen Datenrate für die Übertragung von Programmierinstruktionen
im Rahmen des Zeitzeichens (beim DCF-77-Protokoll 14 nutzbare Bit pro Minute),
die mehrere Minuten betragen kann, wird ohne Weiteres dadurch aufgefangen,
dass eine Vielzahl von Zeitzeichenempfängern parallel von einem einzigen
Programmiergerät
drahtlos programmiert werden kann.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Programmierung
des Zeitzeichenempfängers
in einem ersten Schritt ein Zeitzeichen übertragen wird, das zumindest
eine Programmierinstruktion zur Umschaltung des Zeitzeichenempfängers auf
ein Programmierprotokoll umfasst, und dass in weiteren Schritten
Programmierinstruktionen gemäß einem
im Zeitzeichenempfänger
abgelegten Programmierprotokoll übertragen
werden. Eine solche Vorgehensweise kommt in Frage, wenn der Zeitzeichenempfänger für ein Zeitzeichen-Protokoll
vorgesehen ist, in dem lediglich wenige Bits oder gar nur ein einziges
Bit zur freien Verfügung
stehen, wie dies bei den meisten Zeitzeichenprotokollen der Fall
ist. Für
eine Programmierung wird dem Zeitzeichenempfänger zunächst ein Zeitzeichen gemäß dem entsprechenden
Protokoll zur Verfügung
gestellt, in dem zumindest ein freies Bit gemäß einem im Zeitzeichenempfänger abgelegten
Protokoll so gesetzt ist, dass bei der Decodierung im Zeitzeichenempfänger erkannt
werden kann, dass ein Programmiervorgang geplant ist. Der Zeitzeichenempfänger schaltet
bei Eintreffen des entsprechenden Bits in einen Programmierzustand
um. Im Programmierzustand wird vom Programmiergerät ein vom
Zeitzeichenprotokoll abweichendes Programmierprotokoll eingesetzt,
das im Zeitzeichenempfänger
zur Decodierung der Programmierinstruktionen abgelegt ist.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Programmierung
des Zeitzeichenempfängers
Programmierinstruktionen in einem vom Zeitzeichenprotokoll abweichenden
Programmierprotokoll, das im Zeitzeichenempfänger gespeichert ist, übertragen
werden. Der Zeitzeichenempfänger
kann derart eingerichtet sein, dass er eintreffende Signale daraufhin
untersucht, ob es sich um Zeitzeichen oder um Programmierinstruktionen
handelt. Der Zeitzeichenempfänger
kann auch derart eingerichtet sein, dass er anhand eines mit dem
Zeitzeichen verknüpften
Parameters, beispielsweise anhand der Feldstärke des Zeitzeichens, oder
durch einen vom Zeitzeichen unabhängigen Parameter, beispielsweise
durch ein vom Programmiergerät
gesendetes Programmierstatussignal, in den Programmierzustand umgeschaltet
wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass das Programmiersignal zur Umschaltung
in den Programmierzustand aus einer Feldstärke des Zeitzeichens abgeleitet
wird. Hierbei kann insbesondere auf die variable Verstärkung des
in den Empfangsmitteln vorgesehenen einstellbaren Verstärkers zurückgegriffen
werden. Ein mit hoher Feldstärke
eintreffendes Signal wird anhand einer minimalen Verstärkung detektiert
und zeigt dem Zeitzeichenempfänger
an, dass eine Programmierung mit einem Programmiergerät vorgenommen
werden soll.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zeitzeichenempfänger bei Empfang
der Programmierinstruktion für
eine vorgebbare Zeitdauer in den Programmierzustand umgeschaltet
wird. Dadurch wird sichergestellt, dass der Zeitzeichenempfänger auch
ohne vollständigen
Abschluss des Programmiervorgangs immer wieder in den Empfangszustand
für das
Zeitzeichen kommt.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zeitzeichenempfänger bei Empfang
der Programmierinstruktionen bis zu einem Eintreffen einer Rücksetzinstruktion
in den Programmierzustand umgeschaltet wird. Damit kann eine variable
Anzahl von Programmierinstruktionen an den Zeitzeichenempfänger übertragen
werden. Bei Eintreffen der Rücksetzinstruktion
schaltet der Zeitzeichenempfänger
wieder zurück
in den Empfangszustand für
das Zeitzeichen und kann beispielsweise direkt anschließend an
den Programmiervorgang auf seine Empfangseigenschaften für das Zeitzeichen geprüft werden.
Dies ist von Vorteil, wenn unterschiedliche Produktionschargen von
Zeitzeichenempfängern
mit sehr unterschiedlichen Mengen an Programmierinstruktionen programmiert
werden sollen. Bei einer geringen Anzahl von zu übertragenden Programmierinstruktionen
kann bereits nach kurzer Zeit der Funktionstest mit dem Zeitzeichen
durchgeführt
werden. Bei einer Vielzahl von Programmierinstruktionen wird erst
nach deren gesamter Übertragung
eine Rückumschaltung
in den Empfangszustand vorgenommen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Programmierzustand
eine Freigabe oder Sperrung von Funktionen, die fest im Zeitzeichenempfänger vorgegeben
sind, vorgenommen wird. Die Funktionen sind im Layout, das heißt in der Hardware
des Zeitzeichenempfängers
vorgesehen und sind mit Hilfe von internen Zeigern, das heißt per Software
blockierbar bzw. freigebbar. Bei Durchführung des Programmiervorgangs
werden die jeweiligen Zeiger entsprechend der Vorgabe durch das
Programmiergerät
gesetzt und bestimmen dadurch den Funktionsumfang des Zeitzeichenempfängers. Eine typische
Anwendung für
solche freigebbaren und blockierbaren Funktionen sind Stoppuhr-
oder Kalenderfunktionen bei einer Armbanduhr mit Funkuhrwerk. Im
Funkuhrwerk sind diese Funktionen alle hardwareseitig angelegt und
werden je nach Armbanduhrmodell softwareseitig durch drahtlose Programmierung
freigegeben oder blockiert.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist eine endgültige
Blockierung des Programmierzustands nach einmaliger Durchführung der
Programmierung vorgesehen. Eine derartige Blockierung kann insbesondere
durch Setzen eines internen Zeigers in den Empfangsmitteln oder
in den Verarbeitungsmitteln oder durch Auftrennen einer oder mehrerer
elektrischer Verbindungen im Zeitzeichenempfänger, beispielsweise durch
ein von außen eingestrahltes
Signal mit hoher Feldstärke
bewirkt werden. Dadurch wird eine nachträgliche Änderung der im Programmiervorgang übertragenen
Programminstruktionen verhindert, was insbesondere bei der Festlegung
unterschiedlicher Funktionsumfänge
für den
Zeitzeichenempfänger
von Interesse ist.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Programmierzustand
eine zur Ausführung
durch die Empfangsmittel und/oder die Verarbeitungsmittel bestimmte,
frei programmierbare Instruktionsfolge in den Speichermitteln gespeichert wird.
Mit einer frei programmierbaren Instruktionsfolge können Funktionen
im Zeitzeichenempfänger
implementiert werden, die nicht bereits im Layout des Zeitzeichenempfängers angelegt
sind. Dabei kann es sich beispielsweise um länderspezifi sche Parameter zur
Dekodierung des Zeitzeichens oder um Zusatzsoftware handeln, die
im Zeitzeichenempfänger
ablaufen soll.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein programmierbarer Zeitzeichenempfänger vorgeschlagen,
der Empfangsmittel zum drahtlosen Empfangen eines elektromagnetischen
Zeitzeichens und/oder einer Programmierinstruktion sowie Verarbeitungsmittel
für eine
Verarbeitung des Zeitzeichens und/oder von Programmierinstruktionen
aufweist, wobei den Empfangsmittel und/oder den Verarbeitungsmittel
Speichermittel zugeordnet sind, die für eine zeitweilige Speicherung
von Programmierinstruktionen sowie für eine Bereitstellung der Instruktionen
an die Empfangsmittel und/oder an die Verarbeitungsmittel ausgebildet
sind, wobei die Empfangsmittel und/oder die Verarbeitungsmittel
dazu eingerichtet sind, Programmierinstruktionen aus dem Zeitzeichen
und/oder aus einem Programmiersignal zu entnehmen und die Programmierinstruktionen
in den Speichermitteln zu speichern. Bei dem Programmiersignal handelt
es sich dabei um ein mit einer Vielzahl von Programmierinstruktionen
codierten Signal des Programmiergeräts, das auf einem vom Zeitzeichenprotokoll
abweichenden Programmierprotokoll basiert.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Programmiergerät für eine drahtlose Programmierung
eines Zeitzeichenempfängers
mit Speichermitteln zur Speicherung von Instruktionen für den Zeitzeichenempfänger und
mit einer Sendeeinrichtung, insbesondere einer Langwellensendeeinrichtung,
zur Bereitstellung eines elektromagnetischen Signals, und mit einer
Steuereinrichtung, die zur Codierung der Instruktionen in das elektromagnetische
Signal eingerichtet ist, vorgeschlagen. Mit einem derartigen Programmiergerät kann eine
Vielzahl von Zeitzeichenempfängern
parallel programmiert werden, da kein mechanischer Kontakt zwischen Zeitzeichenempfänger und
Programmiergerät
erforderlich ist. Vorzugsweise wird das Programmiergerät in einem
elektromagnetisch abgeschirmten Raum installiert und die zu programmierenden
Zeitzeichenempfänger
werden, ggf. in großer
Stückzahl,
in das vom Programmiergerät
ausgesendete elektromagnetische Feld gebracht. Je nach Ausführung der
Zeitzeichenempfänger
und des Programmiergeräts
kann, insbesondere bei Zeitzeichenempfänger, die auf den Empfang und
die Auswertung von Zeitzeichen nach dem DCF-77-Protokoll eingerichtet
sind, eine parallele oder eine sequentielle Durchführung einer
Programmierung und eines auf den Zeitzeichenempfang gerichteten
Funktionstests vorgenommen werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung
zur Codierung eines Zeitzeichens mit Programmierinstruktionen gemäß einem
vorgebbaren Zeitzeichenprotokoll sowie zur Codierung einer Programmierinstruktion gemäß einem
vorgebbaren Programmierprotokoll für Zeitzeichenempfänger umschaltbar
ist. Somit kann die Programmiereinrichtung neben der Programmierfunktion
auch für
diejenigen Zeitzeichenempfänger, die
nicht für
eine parallele Durchführung
von Programmierung und Zeitzeichenempfang vorgesehen sind, in einfacher
und kostengünstiger
Weise als Prüfvorrichtung
für den
Zeitzeichenempfang eingesetzt werden.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie
aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele,
die anhand der Figuren erläutert
werden. Dabei zeigt:
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1 ein
schematische graphische Darstellung eines Zeitzeichens, das gemäß dem Protokoll des
Zeitzeichensenders DCF-77 codiert ist;
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2 einen
Ausschnitt eines idealisierten Zeitzeichens mit 5 Sekundenimpulsen;
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3 ein
Blockschaltbild eines stark vereinfacht dargestellten Zeitzeichenempfängers,
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4 ein
detailliertes Blockschaltbild eines Teils des Zeitzeichenempfängers gemäß der 3.
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5.
eine schematische Darstellung eines Programmiergeräts für eine Vielzahl
von Zeitzeichenempfängern
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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In
allen Figuren der Zeichnung werden gleiche bzw. funktionsgleiche
Elemente, Signale und Funktionen – sofern nichts anderes angegeben
ist – gleich
bezeichnet.
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Der
grundsätzliche
Aufbau und die Funktionsweise eines Zeitzeichenempfängers ist
aus der deutschen Patentschrift
DE
35 16 810 bekannt.
3 zeigt
ein Blockschaltbild eines stark vereinfacht dargestellten Zeitzeichenempfängers, der
vorliegend als Funkuhr
100 ausgebildet ist. Die Funkuhr
100 weist
eine Antenne
2 zur Aufnahme der von einem Zeitzeichensender
101 gesendeten
Zeitzeichen
3 auf. Eine integrierte Schaltung
20 mit
einer Logik- und Steuereinheit
30 ist mit der Antenne
2 verbunden.
Antenne
2 und integrierte Schaltung
20 bilden zusammen
den Empfänger
1.
Den Ausgängen
des Empfängers
1 ist
eine als Mikrocontroller
102 in der Art von Verarbeitungsmitteln
ausgeführte,
programmgesteuerte Einheit nachgeschaltet. Der Mikrokontroller
102 nimmt
die von dem Empfänger
erzeugten Datenbits auf, errechnet daraus eine exakte Uhrzeit und
ein exaktes Datum und erzeugt daraus ein Signal
105 für Uhrzeit
und Datum. Die Funkuhr
100 weist ferner eine elektronische
Uhr
103, deren Uhrzeit anhand eines Uhrenquarzes
104 gesteuert
wird, auf. Die elektronische Uhr
103 ist mit einer Anzeige
106,
zum Beispiel einem Display, verbunden, über welches die Uhrzeit angezeigt
wird.
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4 zeigt
anhand eines detaillierten Blockschaltbildes den als integrierte
Schaltung 20 ausgeführten
Teil des Zeitzeichenempfängers.
Die integrierte Schaltung 20 weist zwei Eingänge 21, 22 zur Verbindung
mit einer oder zwei nicht dargestellten Antennen auf. Durch das
Bereitstellen von zwei bzw. auch mehr Antennen ist es möglich, den
Empfänger 1 durch
Umschalten zwischen den Antennen auf unterschiedliche Zeitzeichensender
abzustimmen, die in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen arbeiten. Mit
der Umschaltung kann eine Frequenz- oder Antennenumschaltung vorgenommen
werden. Ein Regelverstärker 4 kann
mittels steuerbarer Schalter 23, 24 jeweils mit
einer der Antenneneingänge 21, 22 verbunden
werden. Der andere Eingang des Regelverstärkers 4 ist mit Eingängen 21', 22' verbunden.
In diese Eingänge
ist zum Beispiel ein Referenzsignal INI, IN2 einkoppelbar. Der Regelverstärker 4 ist
ausgangsseitig mit einem Eingang eines Nachverstärkers 7 verbunden.
Dazwischen ist ein als Kondensator ausgeführtes ausgebildetes Filter 6 angeordnet, mit
dem parasitäre
Kapazitäten
zwischen den Eingängen
QL – QH
kompensiert werden können.
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Die
integrierte Schaltung 20 weist ferner eine Schaltereinheit 25 auf.
Die Schaltereinheit 25 weist zum Beispiel mehrere umschaltbare
Filter an den Eingängen
QL – QH
auf, mittels der die Schaltereinheit 25 dazu ausgelegt
ist, ausgangsseitig mehrere Frequenzen bereitzustellen. Diese Frequenzen
lassen sich über
Steuereingänge 26, 36, 37 der
Schaltereinheit 25 einstellen. Über ein von der Schaltereinheit 25 bereitgestelltes
Steuersignal 27 ist der Regelverstärker 4 beeinflussbar,
insbesondere steuerbar. Die Schaltereinheit 25 erzeugt
ferner ein Ausgangssignal 28, welches in einen zweiten
Eingang des Nachverstärkers 7 eingekoppelt
wird. Der Nachverstärker 7 steuert
den nachgeschalteten Gleichrichter 8 an. Der Gleichrichter 8 erzeugt
ein Regelsignal 31 (AGC-Signal = Automatic Gain Control),
welches den Regelverstärker 4 ansteuert.
Der Gleichrichter 8 erzeugt ausgangsseitig ferner ein Ausgangssignal 29, beispielsweise
ein rechteckförmiges
Ausgangssignal 29 (TCO-Signal), welches einer nachgeschalteten Logik-
und Steuereinheit 30 zugeführt wird.
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Die
Logik- und Steuereinheit 30 ist mit einer Eingabe-/Ausgabe-Einrichtung 32 (I/O-Einheit) verbunden,
welche mit Eingangs/Ausgangsanschlüssen 33 der integrierten
Schaltung 20 verbunden ist. An diesen Ausgängen 33 sind
u.a. die in der Logik- und Steuereinheit 30 bearbeiteten,
decodierten und abgespeicherten Zeitzeichen abgreifbar. Ein der
integrierten Schaltung 20 nachgeschalteter – in 4 nicht
dargestellter – Mikrocontroller
bzw. eine einfacher aufgebaute Zustandsmaschine (state machine) kann
eben diese in der Logik- und Steuereinheit 30 abgelegten
und decodierten Zeitzeichen bei Bedarf auslesen. Über die
Anschlüsse 33 ist
der integrierten Schaltung 20 bzw. der Logik- und Steuereinheit 30 ferner
ein Taktsignal zuführbar.
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Zur
weiteren Steuerung der Schaltereinheit 25 ist diese mit
der Logik- und Steuereinheit 30 verbunden, welche die Logik-
und Steuereinheit 30 mit einem Steuersignal 38 ansteuert.
Die integrierte Schaltung weist ferner Anschlüsse 36, 37 auf, über die
die Logik- und Steuereinheit 30 mit Steuersignalen SS1,
SS2 beaufschlagbar ist.
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In
der 5 ist eine Programmiereinrichtung 200 dargestellt,
die für
eine gleichzeitige Programmierung einer Vielzahl von als Funkarmbanduhren ausgeführten Zeitzeichenempfängern 210 vorgesehen
ist. Die Programmiereinrichtung 200 weist mehrere Einstellknöpfe 220, 230 auf,
die für
eine Einstellung des Programmierverfahrens bzw. für eine Einstellung
der in den Zeitzeichenempfängern
freizuschaltenden Funktionen vorgesehen sind. Die Programmiereinrichtung 200 weist
eine Antenne 240 für die
Aussendung eines langwelligen Zeitzeichens bzw. Programmiersignals
auf, so dass eine drahtlose Programmierung bzw. eine Übermittlung
eines Zeitzeichens an die Zeitzeichenempfänger 210 vorgenommen
werden kann.