-
"Elektronische Armbanduhr" Die Erfindung betrifft eine aus Halbleiterelementen
aufgebaute elektronische Armbanduhr, bei der keine beweglichen Teile verwendet werden
und die eine Datumsanzeige ausweist, für die die gleichen elektrooptischen Elemente
verwendet werden wie für die Zeitanzeige. Insbesondere bszient sich die Erfindung
auf eine Uhr der genannten Art mit einer Datumsanzeige zur Wiedergabe des Tages
und des Monats sowie der Zeit in Stunden und Ilinuten.
-
Batteriegespeiste Armbanduhren und andere kleine, tragbare Zeitmesser
verschiedener Art sind bekannt und im Mandel erhältlich.
Die erste
wirtschaftlich erfolgreiche, batteriegespeiste Armbanduhr dieser Art ist in der
US-PS Re 26 137 beschrieben. Elektrische Uhren dieser Art versenden eine Unruh und
eine Spirale, die durch das Zusammenwirken zwischen einer stromführenden Spule und
einem durch kleine Dauermagnete erzeugten Magnetfeld angetrieben werden.
-
In den letzten Jahren nun wurden Arrabanduhren entwickelt, die keinen
elektromechanischen Schwinger als Haupt-Zeitnormal aufweisen. Diese Konstruktionen
verwenden zum größten Teil einen kristallgesteuerten Hochfrequenz-Oszillator als
Frequenznormal in Verbindung mit einer Frequenz-Wandlerschaltung zur Erzeugung eines
Antriebssignals mit einer geeigneten Zeithaltefrequenz. Es ergaben sich hierbei
jedoch Schwierigkeiten bei der Entwicklung einer Oszillator-Frequenzwandler-Kombination,
die nicht nur die erforderliche Frequenzstabilität, sondern auch genügend kleine
Stromaufnahme und geringe Größe aufweist und sich somit in der Praxis für batteriegespeiste
Armbanduhren eignet.
-
In der US-PS 3 560 998 ist eine Mochfrequenzoszillator-Uhr beschrieben,
die komplementäre MOS-Schaltungen mit niedrigem Strombedarf aufeist. Die Oszillator-Freauenzwandler-Kombination
gemäß dieser Patentschrift eignet sich für den Antrieb herkömmlicher Uhrzeiger,
die über einem Zifferblatt angeordnet sind, oder wahlweise zur selektiven Betätigung
der Anzeigeelemente einer optischen Zeitanzeige in Abhängigkeit von einem Antriebs-Ausgangssignal
des Wandlers. Die US-PS 3 576 099 offenbart eine verbesserte Uhrenkonstruktion,
bei welcher die optische Zeitanzeige aus mehreren lichtemibtierenden Dioden besteht,
die intermittierend erregt werden, wodurch minimale Leistungsaufnahme und verlängerte
Betriebslebensdauer der Uhr-Batterie gewährleistet werden.
-
Eine verbesserte Uhrenkonstruktion dieser allgemeinen Art unter Verwendung
von Halbleiterschaltungen und integrierter Schaltkreise ist in der DT-OS 21 13 350.6
beschrieben.
-
Der Erfindung liegt demgegenüber in erster Linie die Aufgabe zugrunde,
Uhrenkonstruktionen der Gattung, wie sie in den genannten Patentschriften beschrieben
sind, so zu verbessern, daß für die Zeithaltefunktion keine beweglichen Teile benötigt
werden. Insbesondere soll eine vollständig aus lIalbleiter- oder Festkörper-Bauteilen
aufgebaute elektronische Armbanduhr angestrebt werden, bei welcher die Zeitanzeige
aus einer Anzahl lichtemittierender Dioden besteht.
-
Die Erfindung ist bei einem elektronischen Zeitmesser der eingangs
genannten Gattung ganz allgemein dadurch gekennzeichnet, daß praktisch alle elektrischen
Bauteile in integrierter Large-Scale-Schaltkreistechm.ik aufgebaut und verbunden
sind, wodurch sowohl die Fertigungskosten als auch die Größe der Uhrenbauteile vermindert
werden. Infolge der VenJendung derartiger Schaltungen ist es möglich, genormte,
massengefertigte elektrische Bauteile zu verwenden. Hierdurch werden nicht nur die
Fertigungskosten der Uhr erheblich gesenkt, sondern es wird auch infolge der Größenreduzierung
in einem herkömmlichen Armbanduhrgehäuse mehr Raum für die Uhren-Batterie und andere
Bauteile der Armbanduhr zur Verfügung gestellt.
-
Eine erfindungsgemäße Armbanduhr weist ein vorzugsweise auf einer
Frequenz von 32 768 Hz arbeitendes Zeitnormal auf, das als kristallgesteuerter Umsetzer
in komplementärer IWiOS-Technik ausgebildet ist, der als Oszillator dient. Die Ausgangssignale
des Frequenznormals werden über einen Frequenz':Jandler geleitet, der vorzwJsweisc
als mehrstufiger, binärer Frequenzteiler aus komplementären MOS-Transistoren
aufgebaut
ist. Das Signal wird auf ein Ausgangs signal von 1 Hz, d.h. einem Impuls pro Sekunde
heruntergeteilt. Die Arizeige-Betätigungseinrichtung besteht aus einer Anzahl von
Registern und Gattern sowie einem Dekoder, der eine elektrooptische Zeitanzeige,
vorzugsweise in Form einer Balkensegmentanordnung lichtemittierender Dioden ansteuert
Weitere, über die integrierte Schaltung durchführbare Funktionen sind Zeiteinstellen,
Rückstellen, Schalten und Steuerung der Anzeigeintensität.
-
Durch Verwendung von logischen NOR- und NAND-Schaltkreisen sowie komplementären
MOS-Transistoren ist es erfindungsgemäß möglich, eine Uhr in Festkörpertechnik aufzubauen,
bei welcher bis auf einige wenige Teile alle elektrischen Bauteile unter Anwendung
des Large-Scale-Integrationsverfahrens, des sogen. LSI-Verfahrens ausgebildet sein
können.
-
Erfindungsgemäß wirkt also ein Frequenznormal in Form eines Kristalloszillators
über eine elektronische Teilerschaltung mit Treiberstufen in Festkörpertechnik,
um in zeitlicher Aufeinanderfolge lichtemittierende Dioden einer elektrooptischen
Anzeige an Spannung zu legen. Iliedriger Stronverbrauch sowie geringe Größe und
niedriges Gewicht werden durch die Venzendung von komplementären 140:3- Schaltkrei
sen erreicht, die im wesentlichen einen miniaturisierten Festprogramm-Rechner bilden.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für Armbanduhren, bei welchen praktisch alle
elektrischen Schaltkreise unter Anwendung integrierter Large-Scale-Technik aufgebaut
werden können.
-
Die Zeitanzeige der Uhr weist vorzugsweise ein rot gefärbtes Filter
auf, welches das kalte Rotlicht einer Anzahl lichtemittierender Galliumarsenidphosphid-Dioden
durchläßt, die vorzugsweise in einem aus sieben Balken bestehenden
Schema
angeordnet sind. Die lichtemittierenden Dioden werden in entsprechender Zeitbeziehung
zu einer effektiven Helligkeit angeregt, welche durch eine einen lichtempfindlichen
Detektor bzw. Fühler aufweisende Intensitätsregelschaltung bestimmt wird. An der
Vorderseite der Uhr ist neben der Zeitanzeige ein Druckknopf-Abfrageschalter angeordnet,
der in gedrücktem Zustand augenblicklich die betreffenden Zeitanzeigestationen aktiviert.
Die Minuten- und Stundenanzeigen sind dabei so programmiert, daß sie bei einfacher
Berührung des Abfrageschalters 1 1/4 Sekunden lag aufleuchten. Bei weiterem Drücken
dieses Schalters erlöschen die Minuten- und Stundenanzeigen und erscheint sogleich
die Sekundenanzeige. Die Sekunden werden fortlaufend weiter angezeigt, solange der
Benutzer den Abfrageschalter drückt. Die Berechnung der genauen Zeit erfolgt kontinuierlich
und genau unabhängig davon, ob die Zeit angezeigt wird oder nicht.
-
Das Stellen der Uhr erfolgt durch Betätigung entweder eines Stunden-
oder eines Minuten-Stellschalters. Ersterer läßt die Stundenanzeige schnell weiterlaufen,
ohne die Zeithaltefunktion der 1nuten und Sekunden zu beeinflussen. Bei Betätigung
des Minuten-Stellschalters wird die Sekundenanzeige automatisch auf Null gestellt,
während die Minutenanzeige bis zur gewünschten Anzeige wleitergeschaltet wird.
-
Eine erfindungsgemäß aufgebaute Uhr ist unabhängig von den Umgebungsbedingungen,
unter denen sie sich befindet, praktisch stoßsicher und wasserdicht. Die elektrischen
Bauteile und die Zeitanzeige können in einer klaren Vergußmasse eingekapselt sein,
so daß die Elektronik weder durch mechanische Kräfte noch durch Korrosion beeinflußt
wird. Da keine herkömmliche zelle zum Aufziehen oder Stellen der Uhr vorhanden ist,
entfallen die bei der Abd chtuRg einer dünnen Welle auftretenden Probleme. Normalerweise
ist weder Wartung
noch Instandsetzung nötig, da die Bauteile gekapselt
und äußeren Einflüssen unzugänglich sind. Alle elektrischen Halbleiterbauteile,
einschließlich der lichtemittierenden Dioden, besitzen praktisch unbegrenzte Betriebslebensdauer.
-
Ein bedeutsames Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung einer
integrierten Schaltung mit einem einzigen Dekoder zum Entschlüsseln der wiederzugebenden
Zeitinformation. Neben der Wiedergabe der Zeit kann die Zeitanzeige in Verbindung
mit dem Dekoder auch zur Darstellung des Datums, d.h. des Tages und Monats, sowie
beispielsweise zur Angabe der Tages- oder fiachtstunden herangezogen werden.
-
Die Anzeigeziffern werden einzeln ausgewertet bzw. angesteuert, und
es sind spezielle Anschiüsse vorgesehen, um die Zeitanzeige jederzeit zur Verwendung
als Uhr oder als Wecker einzuschalten oder um spezielle Informationen, wie Datum,
Monat, Tages- oder Nachtstunde, einzugeben. Darüber hinaus ist ein Anschluß als
Abgriff und für ein 2 Hz-Nachstell-Signal für das Stundenregister zur Verwendung
bei einer Kalenderschaltung vorgesehen, so daß die Schaltung der Uhr in Verbindung
mit anderen Schaltungen benutzt werden kann, um auf der gleichen Zeitanzeige die
Tages- und flonatsangaben des Datums anzuzeigen.
-
Bei der Erfindung ist eine getrennte Kalenderschaltung an die grundsätzliche
LSI-Zeitrecnnerschaltung angeschlossen.
-
Der Uhr ist ein zweiter Abfrage- oder Datumsschalter hinzugefügt,
so daß die Uhr beim Drücken dieses Schalters auf der Stundenanzeige den Monat, auf
der Doppelpunkt-Anzeige die Tages- oder Nachstunde - der obere Punkt bedeutet Tagesstunde
und der untere Punkt Iachtstunde - anzeigt, während auf der i4inuten/Sekundenanzeige
das Datum erscheint. Die Schaltung zählt automatisch auf 30 oder 31 Tage, ertsprechend
dem jeweiligen Monat des Jahres, und zählt ausserdem im
Februar
automatisch auf 29. Der "Ablese"- bzw. der erste Abfrageschalter und der Stundenstell-Schalter
dienen in Verbindung mit dem Datumsschalter zum Stellen der Kalenderanzeige. Beim
Stellen der von der Uhr angezeigten Stunden wird die Tages/Nacht-Anzeige der Datumsanzeige
ohne Änderung des Datums bei Tagesstunden automatisch rückgestellt.
-
Zum Stellen der Tagesanzeige wird der Datums-Druckschalter gedrückt,
so daß das Datum auf der Anzeige wiedergegeben wird, worauf der "Ablese"- bza1.
der erste Abfrageschalter gedrückt wird. Die Tagesanzeige wird dabei mit einer Schnelligkeit
von einem Tag pro Sekunde weitergeschaltet, während gleichzeitig die Tag-/bTachtstunden-hnzeige
mit einer Frequenz von 2 Hz weitergeschaltet wird. Beim Loslassen des "Ablese"-Schalters
bleibt die Datumsanzeige auf dem gewünschten Datum sowie auf der gewünschten Tages-oder
Nachtstundenanzeige stehen. Zum Stellen des Monats wird der Datumsknopf gedrückt,
um das Datum anzuzeigen.
-
Sodann wird der Stundenstell-Schalter geschlossen, so daß die Monatsanzeige
mit einer Schnelligleit von zwei Monaten pro Sekunde weiterläuft. Wird der Stundenstell-Schalter
wieder geöffnet, so ist die Monatsanzeige auf gewünschte Gleise gestellt. Die Anzeige
zeigt beim Schließen des Datumsschalters stets das volle Datum - d.h. sowohl den
Tag als auch den Monat - an, und diese Anzeige wird unabhängig von den anderen Schaltern
so lange geboten, wie der Datumsschalter geschlossen ist.
-
Mit der Erfindung wurde gemäß der Aufgabenstellung eine verbesserte
elektronische Halbleiter-Armbanduhr geschaffen, bei welcher praktisch alle elektrischen
Bauteile aus integrierten Large-Scale-Schaltkreisen bestehen und die eine Kalenderanzeige
aufweist, durch welche der Tag, der Monat sowie die Tages- oder Nachtstunde in Digitalform
wiedergegeben werden.
-
Diese elektronische Armbanduhr weist vorzugsweise eine Sicht-Zeitanzeige
auf, bei der das Datum durch die gleichen Sicht-Anzeigeelemente angezeigt wird,
die zur Wiedergabe der Zeit benutzt werden.
-
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausftihrung,form der =rfindung anhand
der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
-
Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer übliche Größe
besitzenden Herren-Armbanduhr mit Merkmalen nach der Erfindung, Fig. 2 ein vereinfachtes
Blockschaltbild der Hauptbauteile der Armbanduhr gemäß Fig. 1, Fig. 3 ein detaillierteres
Schaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Armbanduhr, welches in
Blockschaltbildform die integrierte Large Scale-Zeitrechnerschaltung und die damit
verbundene Kalenderschaltung zeigt, Fig. 4 ein detailliertes Blockschaltbild der
integrierten Large Scale-Zeitrechnerschaltung gemäß Fig. 3, Fig. 5 die Anordnung
der lichtemittierenden Dioden-Balkensegmente bei der erfindungsgemäßen Uhr und Fig.
6 ein detailliertes Schaltbild des Kalender-Schaltungsabschnitts der Uhr gemäß Fig.
3.
-
Die in Fig. 1-dargestellte erfindungsgemäße Uhr 10 ist so ausgebildet,
daß sie in ein Uhrengehäuse 12 ungefähr der Größe des Gehäuses einer herkömmlichen
Herrenarmbanduhr paßt.
Das Gehäuse 12 ist mit einem Uhrenarmband
14 verbunden und weist ein Sicht-Fenster 16 auf, durch welches die Zeit, wie bei
20 angedeutet, in Digitalforn angezeigt wird. Das Fenster kann zur Verbesserung
der Darstellung gewünschtenfalls durch ein Rotlichtfilter abgedeckt sein. Am Gehäuse
12 ist ein Druckknopf-Abfrageschalter 18 angeordnet, mit dessen Hilfe die Zeitanzeige
20 betätigt werden kann, wenn der Benutzer der Uhr die Zeit abzulesen wünscht.
-
Im Normalbetrieb wird die Zeit kontinuierlich berechnet, aber nicht
durch das Fenster 16 angezeigt. Dies bedeutet, daß normalerweise keine Zeitanzeige
durch das Fenster 16 sichtbar ist, so daß im normalenzeise vorherrschenden Zustand
Batterieenergie eingespart wird. Auch wenn die Zeit im Fenster 16 nicht angezeigt
wird, hält die Uhr 10 jederzeit die genaue Zeit, die sich zu jedem beliebigen Zeitpunkt
genau anzeigen l'3t. Will der Benutzer die genaue Zeit wissen, so drückt er mit
dem Finger auf den Druckknopf 18, worauf die genaue Zeit augenblicklich bei 20 im
Fenster 16 angezeigt wird. In Fig. 1 ist z.B. eine aus lichtemibtierenden Dioden
bestehende Zeitanzeige dargestellt, welche die Zeitanzeige von 10:10 liefert. Die
Stunden und Minuten, d.h. die Ziffern 10:10, werden durch das Fenster 16 während
einer vorbestimmten Zeitspanne von vorzugsweise 1 1/4 Sekunden angezeigt, und zwar
unabhängig davon, ob der Druckknopf 18 geknickt bleibt oder nicht. Die genaue Anzeige
zeitspanne ist so gewählt, daß dem Benutzer genügend Zeit zum Ablesen der Zeitanzeige
in Stunden und minuten bleibt. Falls sich die Minuten- oder Stundenzahl während
der Darstellung ändert, wird dies augenblicklich während des Ablesens durch sileiterschalten
der Minuten- oder Stundenanzeige auf die nächste Ziffer, im vorliegenden Fall auf
11 angezeigt. Wenn der Druckknopf 18 nach 1 1/4 Sekunden weiter gedrückt bleibt,
werden die Stunden- und ;4inutenziffern der Anzeige gelöscht und verschwinden Im
Fenster 16, während gleichzeitig die Sekunden
im Fenster 16 angezeigt
werden. Die weiterlaufenden Selunden von 0 bis 59 bleiben über das Fenster.16 so
lange sichtbar, bis der Druckknopf 18 losgelassen wird.
-
Der Druckschalter 18 ist ein Ablese- oder Abfrageschalter, der gedrückt
wird, wenn der Benutzer eine Anzeige der Zeit wünscht. In die Gnr 10 gemäß Fig.
1 ist ein zweiter Druckschalter 22 in Form einer länglichen Leiste eingebaut, der
im folgenden als Datumsschalter bezeichnet wird. Wenn der Druckschalter des Datumsschalters
gedrückt wird, werden das Datum in Tag und Monat sowie die Tages- oder ITachtstunden
der Zeit durch die gleichen Dioden angezeigt, welche die Zeitanzeige beim Drücken
des Druckschalters 18 liefern. Im Gegensatz zur Zeitanzeige werden jedoch beim Drücken
des Datums-Druckschalters 22 die betreffenden Daten so lange angezeigt, wie der
Schalter 22 gedrückt bleibt, während sie beim Loslassen des Druckschalters 22 augenblicklich
erlöschen.
-
In Fig. 2 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild der Hauptbestandteile
der Uhr 10 gemäß Fig. 1 dargestellt. Die Uhr weist eine Zeitbasis bzw. ein Frequenznormal
26 auf, das vorzugsweise ein elektrisches Ausgangssignal mit einer Freauenz von
32 768 Hz auf einer Leitung 28 liefert. Diese vergleichsweise hohe Frequenz wird
einem Frequenz-Wandler 30 in Form eines Frequenzteilers eingespeist, welcher die
vom Frequenznormal 26 gelieferte Frequenz derart teilt, daß das auf der Leitung
32 erscheinende Ausgangssignal vom slandler 30 eine Frequenz von 1 Hz besitzt. Dieses
Signal wird einer Anzeige-Betätigungseinrichtung 34 eingespeist, die ihrerseits
die Zeitanzeige 20 der Uhr über eine elektrische Leitung 36 ansteuert. Obgleich
nur die Stunden- und i4inutenanzeigen dargestellt sind, ist aus den vorherigen Ausführungen
ersichtlich, daß zunächst die Stunden und Minuten während einer vorbestimmten Zeitspanne
angezeigt werden, und
wenn dann der Druckknopf 18 gedrückt bleibt,
erlöschen die Stunden und Ilinuten und werden die Sekunden sichtbar.
-
Für die Iqinuten und die Sekunden werden jeweils die gleichen Anzeige-Dioden
verwendet, da diese Anzeigen nicht gleichzeitig erscheinen, so daß die Stromaufnahme
von der Uhr-Eatterie auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden kann.
-
Aufbau und Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Uhr sind in der DT-OS
21 13 350.6 näher erläutert.
-
In bevorzugter Ausführungsform besteht die Zeitanzeige aus einer Anordnung
von sieben Balkensegmenten aus lichtemittierenden Dioden, vorzugsweise aus Galliumarsenidphosphid,
das bei Erregung Licht im sichtbaren Rotbereich ausstrahlt.
-
Obgleich eine Zeitanzeige in Form von sieben Balkensegmenten bevorzugt
wird, können ersichtlicherweise auch andere Arten von Zeitanzeigen, eta eine aus
siebenundzwanzig Punkten bestehende IIatrix-Anzeige, angewandt werden. Das Frequenznormal
2s gemäß Fig 2 ist vorzugsweise ein kristallgesteuerter Oszillator mit einem komplementären
Paar von in integrierter Schaltkreistechnik ausgeführten knreicherungstyp-Transistoren
in Form eines P-Kanal-Transistors und eines M-Ranal-Transistors, die als komplementäres
Paar zusammengeschaltet sind. Der Frequenzteiler 30 ist vorzugsweise vom Typ gemäß
der US-PS 3 560 998, auf die hiermit Bezug genommen wird. Er besteht aus einer mehrstufigen
binären Teilerkette, bei der jede Teilerstufe wiederum durch ein oder mehrere komplementäre
Paare von HOS-Transistoren in integrierter Schaltkreistechnik gebildet wird.
-
Fig. 3 ist ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Uhr 10, in welchem
gleiche Teile mit jetreils denselben Bezugsziffern bezeichnet sind. Der integrierte
Schaltungsteil des Zeitrechnerteils der Uhr ist durch den großen Block 70 dargestellt,
der
aus einem oder mehreren integrierten Schaltkreisplättchen bzw. chips bestehen kann,
in bevorzugter Ausführungsform aber durch einen einzigen Chip gebildet wird. In
jedem Fall ist zu beachten, daß alle im Block 70 enthaltenen Bauteile nach integrierten
Large-Scale-Schaltungstechniken hergestellt sind. An den großen Block 70 ist eine
zweite integrierte Large-Scale-Schaltung als Kalenderschaltung 141 angeschlossen,
welche die Kalenderanzeige der Uhr 10 steuert. Neben den beiden integrierten Schaltungen
70 und 141 weist die Uhr 10 eine Batterie 72 auf, bei der es sich beispielsweise
um eine herkömmliche 3 V-Armbanduhrenbatterie handeln kann, die aus zwei in Reihe
geschalteten 1,5 V-Zellen besteht. An die Plus-Seite der Batterie ist ein Widerstand
73 angeschlossen, und die Batterie speist die lichtemittierende Dioden-Zeitanzeige
38, die gemäß Fig. 3 aus zwei Stundenstationen in Form einer Einerstation 74 und
einer Zehnerstation 76 sowie zwei kombinierten Minuten- und Sekundenstationen in
Form einer Einerstation 78 und einer Zehnerstation 80 besteht. Daneben weist die
Zeitanzeige 38 zwei einen Doppelpunkt bildende Punkte 81 und 83 auf, die jeweils
durch eine einzige lichtemittierende Diode gebildet werden. Die Anzeige stationen
werden über mehrere Zuleitungen 79 von der an die Batterie 72 angeschlossenen integrierten
Schaltung 70 her gespeist. Der Stromkreis ist von den Zuleitungen 79 zu den Anoden
der lichtemittierenden Dioden geschlossen, deren Kathoden über Ansteuer- oder ISN-Schalttransistoren
82, 84, 86, 88, 90 und 92 einzeln an die andere Seite der Spannungsquelle angeschlossen
sind. Hierbei ist je eine getrennte Zuleitung 79 für die Gesamtzahl der in einer
Anzeigestation befindlichen Balkensegmente vorgesehen. Dies bedeutet, daß bei einer
aus sieben Balkensegmenten bestehenden Zeitanzeige sieben Zuleitungen 79 vorgesehen
sind, von denen je eine auf noch zu erläuternde Weise an ein einzelnes Balkensegment
jeder Station, mit Ausnahme der Stunden-Zehnerstation, angeschlossen ist. Alle Kathoden
jeder Station sind dagegen gemeinsam über den N-Flächentransistor
für
die betreffende Anzeige geschaltet. Die Kathoden der beiden Balkensegmente 94 und
96 für die Stunden-Zehncranzeige sind, ebenso wie die Punkte 81 und 83 des Doppelpunktes,
mit dem Transistor 82 verbunden. Alle Kathoden der Stunden-Einerstation 74 sind
mit dem Transistor 84 verbunden. Die Anzeigestationen 78 und 80 dienen zur Anzeige
sowohl der Minuten als auch der Sekunden, so daß die Kathoden aller Dioden der Station
80 mit dem als Minutentransistor bezeichneten Transistor 86 und dem als Sekundentransistor
wirkenden Transistor 90 verbunden sind. Auf ähnliche Weise sind alle Dioden-Kathoden
der Anzeigestation 78 mit einem Minutentransistor 88 und einem Sekundentransistor
92 verbunden. Die Basis-Elektroden dieser Transistoren sind über strombegrenzende
Widerstände 98, 100, 102, 104, 106 und 108 zur integrierten Schaltung 70 zurückgeschaltet,
während ihre Emitter gemeinsam an Masse liegen, d.h. an der Minusklemme der als
Spannungsquelle dienenden Batterie 72, wie dies bei 110 angedeutet ist. -Die Anoden
der Balkensegment-Dioden werden von bipolaren Treibertransistoren aus an Spannung
gelegt, die in Fig. 3 als PIS-Plächentransistoren 112, 114, 116, 118, 120, 122 und
124 dargestellt sind. Da die größte Anzahl von Balkensegmenten an einer vorgegebenen
Anzeigestation sieben beträgt, sind sieben Treibertransistoren und sieben Zuleitungen
79 vorgesehen. Die Kollektoren der Transistoren sind über einzeln zugeordnete strombegrenzende
Widerstände 120 mit den Anzeige-Dioden verbunden, während die Basis-Elektroden der
Treibertransistoren über Schutzwiderstä.nde 128 mit der integrierten Schaltung 70
verbunden sind. Ihre Emitter sind bei 130 gemeinsam an die Plusklemme der Batterie
72 angeschlossen.
-
Die äußeren Bauteile des Oszillators 26 gemäß Fig. 3 sind der Kristall
64, der variable Kondensator 66 (Abstitrirn-Kondensator
) sowie
der Vorspann-Widerstand 62 und die #-Netzwerk-Kondensatoren C2, C3 und C4. Die restlichen
Abschnitte des Oszillators 26 sind in der integrierten Schaltung 70 gemäß Fig. 3
untergebracht, wie dies in der DD-OS 22 29 533.6 näher erläutert ist. Außerhalb
der integrierten Schaltung befindet sich auch ein Abfrage- bzw.
-
Ableseschalter 32, der beim Drücken des Druckknopfs 18 gemäß Fig.
1 geschlossen wird. Weitere handbetätigte, ausserhalb der integrierten Schaltung
70 befindliche Schalter sind ein Minuten- und ein Stunden-Stellschalter 134 bzw.
136. Diese Schalter sind von der Plusklemne der Batterie 72 über letztere zur Zeitrechnerschaltung
70 oder zur Kalenderschaltung 141 geschaltet, wie dies noch näher erläutert werden
wird. Gewünschtenfalls können Reihenwiderstände 135, 137 und 139 für die Schalter
in die integrierte Scnaltung einbezogen sein.
-
Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Uhr
besteht ein Merkmal darin, daß die Intensität des von den Anzeige-Dioden ausgestrahlten
Lichts entsprechend den UmgebungslichtverhEltnissen variiert wird. Dies bedeutet,
daß die Lichtintensität der Dioden bei hellem Umgebungslicht zur Gewährleistung
größeren Kontrasts, beispielsweise beim Ablesen unter Tageslichtbedingungen, erhöht
wird und abnimmt, wenn das Umgebungslicht scfriächer wird. Die in Fig. 3 bei 144
dargestellte automatische Anzeige-Intensitätsregelschaltung weist einen photoompfindlichen
Widerstand 146 auf, der auf passende leise an der Vorderseite der Uhr montiert und
mit der Pluskleinme der Batterie 72 sowie einem Widerstand 148 und einem Kondensator
150 verbunden ist. Diese Bauteile sind über einen Reihenwiderstand 152 an die Pluskiemme
der Spannungsquelle angeschlossen.
-
Die Fig. 4a, 4b und 4c bilden gemeinsam als Fig. 4 ein Ein zelheiten
zeigendes Blockschaltbild der integrierten Scha1-tung 70 gemäß Fig. 3, bei welchem
gleiche Teile jeweils mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Fig. 5 veranschaulicht
die Anordnung der lichtemittierenden Diodensegmente der Zeitanzeige.
-
Gemäß Fig. 4 und 5 wird ein Signal mit einer Frequenz von 32 768 Hz
vom Oszillator 26 über die Zuleitung 28 an eine Teiler-Eingangsklemme 160 gelegt.
Der Frequenzteiler 30 ist ein 14-stufiger, nicht rückstellbarer Zähler, der den
Frequenzwandler 30 gemäß Fig. 2 bildet. Der Zähler wird durch vierzehn Stufen binärer
Flip-Flops in einer Zählkette gebildet, von denen jede Stufe, wie erwähnt, aus Xomplementären
1405-Transistoren besteht. Das Ausgangssignal der zwölften Stufe des Teilers, das
eine Frequenz von 8 Hz besitzt, wird über eine Leitung 162 an den Eingang eines
dreistufigen, rückstellbaren Zählers 154 aus drei Stufen komplementär-symmetrischer
lIOS-Transiscor-Flip-Flops angelegt, die auf einer Leitung 166 ein Ausgangssignal
mit einer Frequenz von 1 Hz erzeugen. Das 8 Hz-Signal vom Teiler wird ausserdem
über eine Leitung 168 an einen vierstufigen Flip-Flop-Dekadenzähler bzw. Steuer-Taktgeber
170 angelegt, dessen Ausgangs signal ein eine Zeitspanne von 1 1/4 Sekunden festlegendes
Taktgeber-Flip-Flop 248 ansteuert.
-
Das auf der Leitung 166 liegende 1 Hz-Signal wird einem Einer-Sekunden-Speicherregister
172 eingegeben, das durch zehn dividiert und dessen Ausgangs signal wiederum an
ein durch sechs teilendes Zehner-Sekunden-Register 174 angelegt wird. Der Ausgang
des letzteren ist wiederum mit einem seinerseits durch zehn teilenden Einer-Minuten-Register
176 verbunden, dessen Ausgang an ein durch sechs teilendes Zehnerlviinuten-Register
178 angeschlossen ist. Der Ausgang des
Registers 178 ist wiederum
mit einem durch zwölf dividierenden Stundenregister 180 verbunden. Diese Register
bestehen sämtlich aus binären Ketten von komplementären MCS-Transistorpaaren und
die einzelnen Stufen, mit Ausnahme der Steuert anschlüsse, entsprechen in jeder
Hinsicht den einzelnen Stufen der binären Teiler 30 und 164. Eine genauere Erläuterung
einer Einzel stufe, die eine Stufe des Teilers 30, des Teilers 164 oder eines der
Register 172, 174, 176, 178 und 180 bildet, findet sich in der US-PS 3 560 998.
-
Die Einer-Sekunden der Zeit angebende Ausgangsignale werden im Register
172 erzeugt und über vier Auswahl-Gatter 182 sowie vier Eingangs-Gatter 184 einem
Dekoder 186 eingespeist. Der Dekoder 186 wandelt die binär verschlüsselten 8-4-2-1-Dezimalsignale
vom Register 172 in entsprechende Treibersignale für die Zeitanzeigen um, die dann
über Pufferverstärker 188 an die lichtemittierenden Dioden der Zeitanzeige angelegt
werden. Die einzelnen Balkensegmente sind mit a bis g bezeichnet, und das Verhältnis
der Segmente und ihrer gegenseitigen Verbindungen zu den Ausgängen der Pufferverstärker
188 ist in Fig. 5 dargestellt. Fig. 5 zeigt die Zehner-Stunden-Station 76 und die
Einer-Stunden-Station 74 zusammen mit den Doppelpunkten 81 und 83. Obgleich in Fig.5
nur die Stunden-Station 74 dargestellt ist, ist zu beachten, daß die Ausgänge der
Pufferverstärke; 188 auch an die entsprechenden Balkensegmente der kombinierten
Minuten- und Sekunden-Stationen 78 und 80 gemäß Fig. 3 angeschlossen sind, von denen
jede in jeder Beziehung der Station 74 entspricht.
-
Dies bedeutet, daß ein Ausgangssignal vom Pufferverstärker 188 nicht
nur an das Balkensegment a der Station 74, sondern auch an das entsprechende Segment
der Stationen 78 und 80 gemäß Fig. 3 angelegt wird. Die entsprechend bezeichneten
anderen Ausgärige der Pufferverstärker 188 sind an die entsprechenden anderen Balkensegmente
jeder Station 74, 78 und 80 angeschlossen. Die Ausgänge b und c sind auch an die
Anoden
der Doppelpunkt-Dioden angeschlossen, während die Ausgänge
a und d der Pufferverstärker 188 mit den Anoden der beiden Dioden 94 und 96 verbunden
sind, welche die Stundenanzeige bilden. Diese Dioden sind gleichzeitig aktiviert
oder aber abgeschaltet, so daß sie entsprechend der Zehner-Zeitziffer der Stundenanzeige
entweder eine "1" anzeigen oder überhaupt keine Anzeige liefern.
-
Das Register 174 gemäß Fig. 4 ist auf ähnliche Weise über vier Ubertrarungs-
bzw. Wähl-Gatter 190 an die ningangs-Gatter 184 und den Dekoder 186 angeschlossen,
wobei die Eingangs-Gatter 184 und der Dekoder 186 allen Registern gemeinsam zugeordnet
sind. Das Register 176 ist über das Auswahl-Gatter 192 an die Eingangs-Gatter 184
angeschlossen, während das Register 178 auf ähnliche Weise über Ausrahl-Gatter 194
mit den Eingangs-Gattern verbunden ist.
-
Schließlich ist das S-tunden-Register 180 über zwei Sätze 196 und
200 von Auswahl-Gattern mit den Eingangs-Gattern verbunden. Die integrierte Schaltung
70 gemäß Fig. 4 erfüllt die Funktionen der Zeitbasiserzeugung, der Zeitspeicherung
und der Informationsentschlüsselung sowie die zusätzlichen Funktionen der Zeitanzeige-Taktsteuerung,
der automatischen Intecsitätsregelung und der Zeitanzeige-Auswahl. Die Schaltung
ist für den Betrieb mit 2,5 - 3,2 V und für die Verwendung von 25,4 mm großen Zeitanzeigen
aus lichbemittierenden Dioden ausgelegt. Der Zeitbasis-Generatorabschnitt der Schaltung
besteht aus äußeren Bauteilen (Kristall, Widerstand und Triinmerkondensator), einem
als Oszillator verwendeten Unsetzer und einem 14-stufigen, nicht rückstellbaren
Zähler 30 sowie den 3-stufigen, rückstellbaren Zähler 164.
-
Der 14-stufige Zähler 30 liefert die im ganzen System für Funktionen
wie - Taktgebung, Stellen, Rückstellen, Schalten und Zeitanzeige-IntensitätsregeSung
verwendeten Frecuenzen.
-
Der 3-stufige Zähler 154 ist rückstellbar, weil er während des Minuten-Stellvorgangs
als "Halte"-Kreis dient. Nachdem
die Minuten gestellt worden sind,
bleibt dieser Zähler in der Betriebsart "Rückstellen", in welcher ein Signal an
der.
-
Ubertragung in das Sekundon-Speicherregister 172 gehindert wird, bis
der Ablese- bzw. Abfrageknopf 18 (Fig. 1) gedrückt und der Abfrage-Schalter 132
(Fig. 3) geschl ossen worden ist. Dieser Zähler besteht aus drei Stufen, damit der
Fehler beim Ingangsetzen nöchstens 1/8 Sekunden beträgt.
-
Der Zeitspeicherabschnitt der Schaltung besteht aus drei Registern,
von denen zwei durch 60 und eines durch 12 dividieren. Das erste, durch 50 teilende
Register ist ruckstellbar und dient zum Speichern der Sekunden. Beide durch 60 teilende
Register sind in durch zehn und durch sechs teilende Abschritte unterteilt, so daß
das erste dieser Register durch die Registerabschnitte 172 und 174 und das zweite
durch die Registerabschnitte 176 und 178 gebildet wird.
-
Diese Unberteilung ist vorgesehen, weil die Zeitinformation in Form
von Dezimalzahlen angezeigt werden muß. Das durch zwölf teilende Register 180 zeigt
die Ziffern 1 bis 12 an und stellt auf 1 zurück. Dies geschieht dadurch, daß das
erste Flip-Flop 202 in dem durch die Klammer 204 angedeuteten, durch ze'nn teilenden
Abschnitt nicht-rückstellbar gemacht wird. Die ersten vier Flip-Flops innerhalb
der Klammer 204 stellen den durch zehn teilenden Abschn tt- dar, das nächste Flip-Flop
206 steuert die Zenner der Stundenanzeige und das letzte Flip-Flop dient zur Gewährleistung
einer Zwangs-Rückstellung. Im Zählzustand 10 werden 8 und 2 abgegriffen. Hierdurch
werden die Zehner des Stulaen-Flip-Flops 206 gesetzt und wird das Rückstell-Flip-Flop
208 angestoßen, welches die Stufen 2, 4 und 8 rückstellt. Die Stufe 1, d.h.
-
das Flip-Flop 202 steht bereits auf "O", so daß die Einer-Stunden
zu Null entschlüsselt werden. Bei 13 greift jedoch ein UND-Gatter 210 die Zehner-Stunden
in den Stufen 1 und 2 ab. Hierdurch kippt das Zehner-Stunden-Flip-Flop 206 über
die Leitung 212 zurück auf Null und werden die Stufen 2, 4
und
8 über die Leitung; 214 rückgestellt. Die Stufe 1, d.h.
-
das Flip-Flop 202,wird nicht rückgestellt, so daß die Zahl "1" entschlüsselt
wird. Dies geschieht jedoch so schnell, daß die Zahl 13 niemals angezeigt wird.
-
Ein Merkmal nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht
darin, daß nur ein Dekoder 186 in Verbindung mit einer Auftast- bzw. Ansteuerschaltung
216 verwendet wird, mit deren Hilfe die Ziffern einzeln angesteuert werden. Die
sechs mit A, E, C, D, E und F bezeichneten Ansteuerausgänge der Schaltung 216 liegen
an den entsprechenden und ähnlich bezeichneten Leitungen 218, 220, 222, 224, 226
und 228 der Auswahl-Gatter 182, 190, 192, 194 und zweier Sätze in der Gruppe 196,
so daß diese Auswahl-Gatter entsprechend den Ansteuerausgangssignalen aktiviert
werden. Ein zweiter Satz von mit S,, S2, S 54, S5 und S6 bezeichneten Ansteuerschaltung-Ausgangssignalen
wird in Form entsprechend bezeichneter Eingangssignale gemäß Fig. 3 an die Ansteuer-Transistoren
82 - 92 gelegt. Die Ansteuer-Ausgangssignale sind derart, daß die Anzeigenreihenfolge
wie folgt festgelegt ist: (a) Zehner-Stunden und Doppelpunkt; (b) Einer-Stunden;
(c) Zehner-Minuten; (d) Einer-Minuten oder (a) keine Anzeige; (b) keine Anzeige;
(c) Zehner-Sekunden; (d) Einer-Sekunden, falls Sekunden angezeigt werden; hierauf
wiederholt sich der Zyklus.
-
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß ein gemeinsamer Dekoder 186 für alle
darzustellenden Ziffern verwendet wird. Das Hochfrequenz-Ausgangssignal des Oszillators
26 wird in seiner Frequenz durch eine Reihe von binären Teilerstufen im Frquenzteiler
30 verringert. Letzierer erzeugt verschiedene Ausgangsfrequenzen einschließlich
eines 8 Hz-Ausgangssignals, das dem Register 164 eingegeben wird, um ein 1 Hz-Ausgangssignal
auf der Leitung 166 zu erzeugen. Dieses 1 fIz-Ausgangssignal wird den Zählregistern
172, 174, 176, 178 und 180 eingegeben, in denen es entsprechend den für die Darstellung
der Sekunden, Minuten und Stunden erforderlichen Ziffern durch 10, durch 6, durch
10, durch 6 und durch 12 dividiert wird. Die binär verschlüsselten Dezimalausgangssignale
aller Teiler in den Zählregistern werden den entsprechenden Auswahl-Gattern 182,
190, 192, 194 und 196 eingegeben, die wiederum durch die Ansteuerschaltung 216 gesteuert
werden, wobei die über die Eingangs-Gatter 184 in die Dekoder-Treiberstufe 186 gelangende
Zahl durch diese Schaltung bestimmt wird.
-
Im Betrieb der Vorrichtung steuert der Taktgeber 170 die Ansteuerschaltung.
Wenn der Abfrageschalter gedrückt wird, werden die Minuten und Stunden 1 1/4 Sekunden
lang angezeigt; bleibt der Abfrageschalter dann gedrückt, so schaltet die Anzeige
automatisch auf die Sekundenanzeige um. Infolgedessen muß die Ansteuerschaltung
zu jedem Zeitpunkt jeweils nur vier Ziffern ansteuern, obgleich sie alle sechs Ziffern
kontrolliert. Machdem die Ansteuerschaltung 216 das herauszulesende Register gewählt
hat, wird die in binär verschlüsselter Dezimalform in diesen Register gespeicherte
Zeitinformation über den Satz der durch die Ansteuerschaltung geöffneten Auswaill-Gatter
sowie die Lingang s- Gatter 184 übertragen, die als Zwischenfläche zum Dekoder 186
wirken.
-
Dieser Dekoder wandelt die BCD-, d.h. binär verschlüsselte Dezimal-Information
in das für die Bildung verständlicher
Ziffern erforderliche Ausgangssignal
tun. Die Ansteuerschaltung 216 bestimmt nicht nur, welches Zählregister herausgelesen
wird, sondern schließt auch die Anodenschaltung für die entsprechenden Zifferndioden.
Infolgedessen kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt nur jeweils eine Ziffer eingeschaltet
sein, da die Ansteuerung jedoch sehr schnell vor sich geht, hat es den Anschein,
als ob bis zu vier Ziffern gleichzeitig aufleuchten würden.
-
Der Frequenzteiler 30 erzeugt ein 256 Hz-Ausgangssignal (#7 und #7)
und ein 128 Hz-Ausgangssignal (#8 und #8), die an ausgewählte der vier NAND-Gatter
215 in der Ansteuerschaltung 216 angelegt werden. Diese Signale werden ihrerseits
über @ier NOR-Gatter 217 übertragen, die über die Leitung 256 ein Signal von einem
Taktgebersteuer-Flip-Flop 248 empfangen. Die Ausgangssignale A, B, C, D, E und F
der Schaltung 216 werden an die entsprechenden Sätze von Auswahl-Gattern 1o2, 190,
192, 194 und 196 angelegt, um zu bestimmen, welche Ziffern auf beschriebene Weise
darzustellen sind. Die anderen Ansteuer-Ausgangssignale S1 bis werden an die Basis-Elektroden
der Transistoren 82 bis 92 (Fig. 3) angelegt, vm die Anoden-Kathoden-Stromkreise
der Anzeige-Dioden zu schließen. Auf diese Weise kann die Ansteuerschaltung bestimmen,
welche Information von welchen Register zum Dekoder 186 übertragen wird, und diese
BCD-Information muß die Eingangs-Gatter 184 durchlaufen, die vorgesehen sind, um
eine Interferenz bzw. Störung zwischen den verschiedenen Ausgangs signalen der Auswahl-Gatter
bei deren Eintritt in den Dekoder zu verhindern. Das Ausgangssignal der Dekoder-Treiberstufe
186 liefert über die Treibertransistoren 112 bis 124 (Fig. 3) Leistung zu den- Segmenten
oder Anzeige-Dioden, die zur Darstellung der der BCD-Eingangszahl entsprechenden
Ziffern aktiviert werden sollen.
-
Die Zeitanzeige-Intensitätssteuerung oder -regelung wird durch Änderung
des Betriebs zyklus bzw. der Periode des Woer eine Leitung 230 der Ansteuerschaltung
216 aufgeprägten Ansteuer-Treibersignals erreicht, das auch als EIN-AUS-Signal über
eine Leitung 232 an die Eingangs-Gatter 184 angelegt wird. Das auf der Leitung 232
liegende Signal gewährleistet, daß die Dioden, selbst wenn sie eingeschaltet sind,
mit einer Frequenz von z.B. 128 Hz ein- und ausschalten bzw.
-
blinken, so daß sie ständig eingeschaltet zu sein scheinen.
-
Das auf der Leitung 232 liegende EIN-AUS-Signal und das mm steuer-Treibersignal
230 sind mithin ein 128 Hz-Signal oder eine Reihe von Impulsen kurzer Breite mit
einer Folgefrequenz von 128 Hz, wobei die Impulsbreite zur Änderund der durchschnittlichen
Periode des Signals variierbar ist. Dies geschieht durch Abgriff von mit 2, 03,
#4, 5 und 6 bezeichneten Signalen von der dritten, der vierten, der fünlten bzw.
der sechsten Stufe des Freauenzteilers 30 und Anlegung derselben an die fünf Eingänge
eines NAND-Gatters 234.
-
Das auf der Leitung 236 erscheinende Ausgangssignal dieses Gatters
ist eine Reihe von 51? Hz-Impulsen mit sehr kurzer Impulsbreite, die über ein NAND-Gatter
238 und über eine - als Klemme 9 bezeichnete - Klemme 240 an den Anzeigeintensitäts-Regler
240 (Fig. 3) angelegt werden. Ein mit dem Lichtfühler 146 und dem Parallelwiderstand
148 in Reihe geschalteter Widerstand 152 gewährleistet erhöhte Linearität, und die
Schaltung wirkt im wesentlichen als Multivibrator, der mit einer Frequenz von 512
Hz durch den Frequenzteiler 30 und das NAND-Gatter 234 angestoßen wird. Die Länge
des durch den Multivibrator 144 erzeugten und an die - in Fig.4 als Klemme 10 bezeichnete
- Klemme 242 angelegten Ausgangsimpulses wird in erster Linie durch den Fesiert-Kondensator
150 und das lichtempfindliche Widerstandsnetz 146, 148, 152 gemäß Fig.- 3 bestimmt.
Diese 512 Hz-Impulse, die variable Breite und mithin variable Periode entsprechend
der Umgebungslichtintensität besitzen, werden über die Leitung 230 an die
Ansteuerschaltung
216 und als EIN-AUS- bzw. Blinksignale an die Eingangs-Gatter 184 angelegt, um die
Beleuchtungsperiode der Anzeige-Dioden zu steuern. Die Betriebsperiode jeder Ziffer
beträgt maximal 25 C,3f und wird durch die Schaltung 144 so verändert, daß sie im
Dunkeln nur 0,78 % (d.h.
-
3,12 % von 25 rÖ) beträgt. Die für die Minutenanzeige benutzten Ansteuersignale
werden auch für die Sekundenanzeige benutzt, doch wird bei der dargestellten bevorzugten
Ausführungsform zusätzlich die Minutenanzeige auch zur Darstellung der Sekunden
verwendet.
-
Der in Fig. 4 bei 170 angedeutete Anzeige-Taktgeber schaltet die Stunden-
und Minutenanzeige nach 1 1/4 Sekunden automatisch ab. Bei kurzzeitigem Drücken
des Abfrageschalters 18 wird entsprechend der Hana-ochalter 132 (Fig. 3) geschlossen,
wodurch ein Stellkreis geschlossen wird, d.h. die Leitung B+ wird mit der Klemme
244 (Fig. 4) verbunden, die an die Leitung 246 angeschlossen ist und zum Stellen
eines Taktgeber-Flip-Flop 248 dient. Dieses Flip-Flop wird erst dann rückgestellt,
wenn der Dekadenzähler 170 zehn Impulse eines über die Leitung 168 an ihn angelegten
8 Hz-Signals gezählt hat. Solange sich das Flip-Flop 248 in der Setzphase befindet,
legt es das entsprechende Signal an die Leitung 250, so daß nur die Stunden und
Minuten angezeigt werden. Wenn der Abfrageknopf gedrückt bleibt, nachdem der Dekadenzähler
170 einen Zyklus beendet und über die Leitung 252 ein Rückstellsignal geliefert
hat, schaltet die Zeitanzeige automatisch auf eine Wiedergabe der Sekundenanzeige
um.
-
Der Frequenzteiler 30 ist eine 14-stufige Binär-Vorrichtung und erzeugt
auf einer Leitung 254 ein 2 iiz-Ausgangssignal, das mit einem 4 Hz-Signal auf einer
Leitung 256, einem 8 Ez-Signal auf einer Leitung 258 und einem 16 Hz-Signal auf
einer
Leitung 259 in einem NAND-Gatter 260 kombiniert wird und
auf einer Leitung 262 ein 2 Hz-Stellsignal von sehr kurzer Impulsbreite liefert.
Dieses Signal wird durch ein NAND-Gatter 264 an den Eingang des Minuten-Registers
176 und über ein NAND-Gatter 266 an den ICingang des Stunden-Registers 180 angelegt.
Bein Schließen des Stunden-Stellschalters 136 (Fig. 3) wird die Leitung B+ mit einer
Klemme 163 verbunden und gelangt das kurze IAlpulsbreite besitzende 2 Hz-Stellsignal
über ein NAND-Gatter 266 zum Stunden-Register, um die Stundenanzeige mit der "hohen"
Geschwindigkeit von 2 Stunden pro Sekunde zu verstellen. Beim Schliessen des Minuten-Stellschalters
134 (Fig. 3) wird die Leitung B+ mit einer Minutenstell-Klemme 270 verbunden und
gelangt das 2 Hz-Stellsignal über das Gatter 264 an den Eingang des Minuteneiner-Registers
196. Dies stellt dann eine "langsame" bmr. Feineinstellung dar, bei der die Minutenanzeige
pro Sekunde um 2 Minuten weitergeschaltet wird. Eine Anzeige während des Stellvorgangs
wird dadurch gewährleistet, daß die Stundenstell-Klemme 268 und die Minutenstell-Klemme
270 über das NOR-Gatter 272 mit der an die Klemmen 240 und 242 angeschlossenen Anzeigeintensitäts-Steuerschaltung
verbunden sind.
-
Bei Betätigung des Minuten-Stellschalters wird ein Rückstellimpuls
von der Minutenstell-Klemme 270 über die ITOR-Gatter 274 an eine Leitung 276 angelegt,
welcher den Zahler 164 und die Sckunden-Register 172 und 174 auf Null zurückstellt.
-
Auf diese leise wird die Sekundenanzeige beim Stellen der Minuten
automatisch auf Null gestellt. Die Zählung wird in den Sekunden-Registern wieder
aufgenommen, sobald der Druckknopf 18 gedrückt und der Abfrageschalter 132 geschlossen
ist.
-
Der Dekoder 186 dient zur Umwandlung der binär verschlüsselten 8-4-2-1-Dezimalkode
von den Registern in einen Siebensegment
-Anzeigekode für die Zeitanzeigestationen,
der für die einer und Zehner der Sekunden, die Einer und Zeluicr der Minuten sowie
die Einer der Stunden benutzt wird. Wie erwähnt, sind die Zehnerziffern der Stundenanzeige
entweder ein- oder abgeschaltet, so daß entweder eine "1" angezeigt oder keine Anzeige
geliefert wird. Die Zehnerziffer der Stundenanzeige ist mit den Ausgängen a und
d des Dekoders verbunden, während der Doppelpunkt mit den Ausgängen b und c verbunden
ist, so daß eine binär verschlüsselte Dezimalziffer 1 nur den Doppelpunkt und eine
binär verschlüsselte Dezimalziffer "0" den Doppelpunkt und die Stundenzehner aufleuchten
läßt. Die richtig verschlüsselte Information wird in der integrierten Large-Scale-Schaltung
70 selbst erzeugt. Ein besonderes Merkmal des Dekoders besteht darin, daß ihm spezielle
Informationen nach folgender Tabelle eingespeist werden können: TABELLE BCD-Eingangssignal
a b c d Anzeige 0000 1: Stunden 1000 0 1 0 0 1 # AM(vormittags) 0 1 1 0 1 # PM(nachmittags)
Monat 0 1 0 1 8 A1«vormittags) 0 1 1 1 ° PM(nachmittags) Dies bedeutet, daß die
Zeitanzeige in Verbindung mit dem Dekoder zur Anzeige des Tages- und Monatsdatums
verwendet werden
kann, während die Vormittags- und Nachmittags-Stunden,
d.h. die Stunden vor bzw. nach 12:00 Uhr, durch den einen oder den anderen Punkt
des Doppelpunktes angezeigt werden.
-
Diese spezielle Information wird über die mit Q1 bis Q4 bezeichneten
Leitungen 274, 176, 178 und 280 eingegeben, die sämtlich unter der Steuerung durch
einen Dateneingang stehen, der mit der Übertragungsgatter-Steuerleitung 156 gemäß
Fig. 3 verbunden ist. Der Dateneingang bewirkt das Durchschalten oder Sperren eines
beliebigen Signals über die allgemein bei 284 angedeuteten entsprechenden tsbertragungsgatter.
wenn der Dateneingang mit B+ verbunden ist, sind die Übertragungsgatter 284 kurzgeschlossen.
-
Gemäß Fig. 3 besteht ein Merkmal der Erfindung darin, daß die Uhr
eine Kalender-Anzeigeschaltung 141 aufweist, um mittels der gleichen Anzeigestationen
74 bis 80 (einschließlich des Doppelpunkts) das Datum in Tag und lIonat sowie die
Tages- und Nachtstunden der Zeit wiederzugeben. Gemäß Fig.3 ist die Kalenderschaltung
mit der integrierten Rechnerschaltung 70 sowie mit dem Ablese- oder Abfrageschalter
132, dem Minuten-Stellschalter 134, den Stunden-Stellschalter 136 und einem Datumsschalter
138 verbunden, der beim Dicken des Druckschalters 22 gemäß Fig. 1 geschlossen wird.
Die Kalenderschaltung 141 empfängt von der Zeitrechnerschalter 70 (a) über eine
Leitung 286 ein Eingangssignal zur Kalenderschaltungs-ICLemme 5 vom Abgriff 12 der
integrierten Schaltung, (b) auf der Leitung 288 ein kurzes 2 Hz-Nachstellsignal
zur Kalenderschaltungs-Klemme 6 von der Zeitrechner-Klemme 16, (c) auf einer Leitung
290 eine Signalfrequenz zur inneren Ansteuerklemme 12 der Kalenderschaltung von
der Klemme 9 der integrierten Schaltung 70 und
(d) auf einer Leitung
292 ein Synchronisiersignal vom Ausgang S1 der Schaltung 70 zu einer Ansteuerklemme
II der Kalenderschaltung 141.
-
Das auf der Leitung 292 liegende Signal kann ein Signal von nur 1,5
V sein, wenn die Speisespannung 2,5 V beträgt, und muß einen niedrigen Eingangs-Schwellenwert
besitzen.
-
Die Kalenderschaltung 141 liefert der integrierten Schaltung 70 (a)
ein binär verschlüsseltes bzti, BCD-Signal auf Leitungen 294 von Klemmen 1, 2, 3
und 4 der Kalenderschaltung zu den mit Q1 - Q4 bezeichneten Klemmen der Schaltung
70 sowie (b) ein Stunden-Stellsignal auf einer Leitung 296 von der Klemme 10 der
Fozenderschaltur.g zur Klemme 11 der Schaltung 70.
-
Beiden Schaltungen 70 und 141 ist folgendes gemeinsam: (a) Ein "Ablese"-Eingangssignal
auf der Leitung 296, das an die Klemme 2 der Schaltung 70 und an die Klemme 7 der
Schaltung 141 angelegt wird, und (b) ein Daten-Eingangssignal auf der Leitung 298
vom Datenschalter 138, das an die Klemmen 13, 14 und 15 der Schaltung 70 sowie an
die Klemme 8 der Schaltung 141 angelegt wird.
-
Das Stunden-Stellsignal vom Schalter 138 wird über die Leitung 297
nur an die Kalenderschaltungs-Klemme 9 angelegt, während das Minuten-Stellsignal
vom i4inuten-Stellschalter 134 über eine--Leitung 299 nur der Klemme 1 der Schaltung
70 aufgeprägt wird.
-
Fig. 6a und 6b, die gemeinsam die vollständige Fig.6 bilden, veranschaulichen
ein detailliertes Schaltbild der ISalenderschaltun 141 gemäß Fig. 3. In Fig. 6 sind
die den vorher beschriebenen Teilen entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugs
ziffern bezeichnet, und die in Fig. 6 mit 1 - 12 bezeichneten Kalenderschaltungs-Klemmen
entsprechen den vorher beschriebenen, in Fig. 3 mit 1 - 12 bezeichneten Klemmen.
Gemäß Fig. 6 besteht die Scha].tung aus einer Anzahl von logischen Elementen, einschließlich
ITOR- und NAND-Gattern sowie Umsetzern 301 - 340. Zuden ist eine Anzahl von Flip-Flops
FF-1 bis FF-17 vorgesehen. Die Schaltung weist im allgemeinen einen Tag/Nacht-Zähler
342, einen Tages-Zähler 344 und einen Monats-Zähler 346 auf. breitere Bauteile der
Schaltung sind eine allgemein mit 348 bezeichnete Ansteuerschaltung sowie vier Übertragungs-Gatter
350, 352, 354 und 356. Die an den Ausgängen der Ansteuerschaltung 348 auftretenden
Signale S'1 bis S'4 werden an die entsprechend bezeichneten Zuleitungen der betreffenden
übertragungs-Gatter 350 bis 356 angelegt. Die Ausgangssignale von diesen Gattern
werden über ODßR-Gatter 333, 334, 335 und 336 zu den binär verschlüsselten Dezimal-Ausgangsklemmen
1, 2, 3 und 4 geleitet, wobei diese Gatter unter der Steuerung eines auf einer Leitung
358 von der Ansteuerschaltung 34S gelieferten Ausgangssignals A stehen.
-
Im Betrieb der Kalenderschaltung gemäß Fig0 6 geht bei (einer Anzeige
von) 12 Stunden, 00 Minuten und 00 Sekunden das an der Klemme 5 der Schaltung 141
anliegende Signal, das über die Leitung 286 (Fig. 3) von der Zeitrechnerschaltung
70 geliefert wird, auf einen hohen Wert über und stößt das Flip-Flop FF-1 (Fig.
6) an. Letzteres dient nur dazu, über das NOR-Gatter 301 ein kurzes Signal - von
weniger als 0,5 Sekunden Dauer - aus einem Ein-Uhr-Signal zu machen, d.h. das Ausgangssignal
von der Schaltung 70 auf der Leitung 285 ist während einer Stunde, nämlich von 12:00:00
Uhr
bis 12:59:59 Uhr, hoch, und das Plip-Flop FF-1 wandelt dieses
Ein-Uhr-Signal in ein kurzes Signal von weniger als 0,5 s Daucr um. Dieses kurze
Signal steuert über das NAND-Gatter 302 das Flip-Flop FF-2 an, welches das AM-PM-Flip-Flop
darstellt. Das Flip-r.lop FF-3 bildet ein kurzes Signal aus dem Ausgangs signal
des Flip-Flops FF-2. Die Flip-Flops FF-4 bis FF-7 bilden einen Dekadenzähler, und
die Flip-Flops FF-8 und FF-9 werden für die Zehnergruppen der Tage benutzt. Das
Ausgangssignal vom AM-Flip-Flop FF-2 wird über eine Leitung 360 an das Übertragungsgatter
350 angelegt, und das Ausgangssignal des Tageiner-Zählers, der aus dem durch die
Flip-Flops FF-4 bis FF-7 gebildeten Dekadenzähler besteht, wird über Leitungen 362
an das Ubertragungsgatter 352 angelegt, während das Ausgangssignal des durch die
Flip-Flops FF-8 und FF-9 gebildeten Tagzehner-Zählers über logische Gatter an das
Übertragungsgatter 354 angelegt wird. Diese Gatter, in Form der Gatter 303 bis 306,
unterdrücken den Tagzehner, wenn dieser itull beträgt. Die Flip-Flops FF-10 bis
FF-14 bilden einen Zähler, welcher bis zehn zählt und den Monats-Zähler bildet.
Ein System von Gattern 307 bis 318 tastet den jeweiligen Monat ab und steuert den
Tag-Zähler, um je nach Fall auf 30 oder 31 und im Februar auf 29 zu zählen. Die
Ausgangs signale der Monats-Zähler werden über Leitungen 364 an das Übdertragungsgatter
356 angelegt. Die Steuersignale werden über Leitungen 366 und 368 vom Monats-Zähler
zu den Tag-Zählern geleitet, so daß der Tag-Zähler entsprechend dem jeweiligen Monat,
d.h. entsprechend der Einstellung des Monats-Zählers 346, auf 29, 30 oder 31 zählt.
-
Wenn der Druckschalter 22 (Fig. 1) gedrückt wird, schließt er den
Datumsschalter 138 (Fig. 3), der dabei positive Speisespannung von der Batterie
an die Kalender-Kiemme' 8 (Fig. 3 und 6) anlegt. Wenn dieses Signal der Klemme 8
aufgeprägt wird, beaufschlagt es gemäß Fig. 3 auch die Klemmen 13, 14
und
15 der Schaltung 70. An der Schaltung 70 schaltet dieses Signal die Zeitanzeige
(Klemme 13) ein, öffnet die die Eingänge Q1 bis Q4 steuernden Gatter (Klemme 14)
-und bewirkt eine interne Sperrung der Zeit über die Übertragungsgatter A, B, C
und D (Klemme 15). Dies bedeutet, daß alle über die Leitungen 294 (Fig. 3) in die
Eingänge a1 -eingegebenen BCD-Informationen wiedergegeben werden können.
-
Diese Eingänge sind in Fig. 4b bei 274, 276, 278 und 280 dargestellt.
-
Die Kalenderschaltung 141 vermag die BCD-Form der Datums-und Monats-Information
an ihren Ausgangsklemmen 1 - 4 zu liefern, vorausgesetzt, daß sie synchronisiert
und auf der richtigen Frequenz angesteuert ist. Zu diesem Zweck wird auf der Leitung
290 (Fig. 3) ein Ansteuerfrequenz-Signal (512 Hz) an der Ausgangsklemme 9 der Schaltung
70 geliefert und an die Kalenderklemme 12 angelegt. Dieses Ansteuersignal wird in
den Flip-Flops FF-16 und FF-17 (Fig.6) dividiert, um an den Ausgängen S'1 bis S'4
von NOR-Gattern 337 bis 340 die passenden Signale zu bieten. Es wird jedoch erst
dann durch das mit der Kalenderklemme 12 gekoppelte NOR-Gatter 319 durchgelassen,
wenn das von der Klemme S1 der Schaltung 70 an die Kalenderklemme 11 2ngelegte Signal
vom hohen auf den niedrigen Wert übergeht und dabei das Flip-Flop FF-15 anstößt
und das Gatter 319 das Signal an der Klemme 12 durchschalten läßt.
-
Zum Stellen der Kalenderanzeige ist es zunächst nötig, den Datumsschalter
138 (Fig. 3) durch andauerndes Drücken der Leiste 22 zu schließen und geschlossen
zu halten, wodurch B bzw. eine logische 1 an die Kalenderklemme 8 angelegt wird
und das Tages- und Monatsdatum durch die Schaltung 70 über die Dioden angezeigt
werden kann. Wenn der "Ablese"-Schalter 132 nunmehr geschlossen ist, wird eine logische
1
(B+) an die Kalenderklemme 7 angelegt, und das Ausgangssignal des NAND-Gatters 323
geht auf einen niedrigen Wert über und stößt das durch die NOR-Gatter 321 und 322
gebildete Flip-Flop an. Infolgedessen kann das 2 Hz-Signal das Flip-Flop FF-2 über
die Gatter 302 und 328 anstoßen. Dies bedeutet, daß ein 2 Hz-Signal an der CL-Klemme
des Flip-Flops FF-2 anstelle des Eingangssignals erscheint, welches das Datum mit
einer Frequenz von 1 Hz und die AIwI/P-id-, d.h.
-
Tages/Nacht-Anzeige mit 2 Hz stellt. Zum Stellen des Monats wird der
gleiche Vorgang mittels des Datumsschalters und des Stundenstell-Schalters 136 durchgeführt.
Wenn diese Schalter beide geschlossen sind, wird eine logische 1 an die Klemmen
8 und 9 der Kalenderschaltung angelegt, welche über die Gatter 324 - 327 durchgeschaltet
wird und das Ausgangssignal des Datumszählers über eine Leitung 370 durch ein 2
Hz-Signal ersetzt, welches den Monatszähler mit einer Frequenz von 2 Hz antreibt.
Wenn Datum und Monat nicht angezeigt werden, wird die Ansteuerschaltung 348 rückgestellt
und werden die Gatter 333 bis 340 abgeschaltet, um beim Einschalten der Zeitanzeige
das Auftreten überflüssiger Signale oder Signalabschnitte zu verhindern.
-
Wenn der Stunden-Stellschalter 136 geschlossen ist, wird eine logische
"1" an die Kalenderklemme 9 angelegt, und wenn an der Kalenderklemme 8 eine logische
"O" anliegt, wird hierdurch eine logische "1" an der Kalenderklemme 10 erzeugt,
die über die Leitung 296 an die Schaltung 70 angelegt wird, um die Stundenanzeige
der Uhr zu stellen; außerdem wird dieses Signal über die Gatter 329 - 332 durchgeschaltet,
um das Flip-Flop FF-3 rückzustellen oder rückgestellt zu halten, während das Gatter
329 bereit ist, um das nächste kurze 2 Hz-Signal das Flip-Flop FF-2 über das Gatter
330. rückstellen zu lassen, so daß der AM-PM-Zähler schließlich auf ASI, d.h. die
Zeit vor 12:00 Uhr rückgestellt wird, ohne das Datum zu ändern.
-
Aus der vorstehenden Beschreibung ist somit ersichtlich, daß mit der
Erfindung eine;verbesserte Halbleiter- bzw. Festkörper-Uhr, insbesondere eine solche
mit einer Kalenderanzeige geschaffen wurde. Bei der erfindungseemäßen Uhr wird die
Kalender- bzw. Datumsinformation über die gleichen Zeitanzeigeelemente angezeigt,
die für die Zeitanzeige benutzt werden. Dies geschieht speziell in der leise, daß
in der Uhr eine zweite integrierte Large-Scale-Schaltung in Form der Kalenderschaltung
141 vorgesehen wird. Obgleich vorstehend eine bevorzugte Ausführungsform sowie bestimmte,
besonders bedeutsame Betriebsbedingungen im einzelnen erläutert sind, sind selbstverständlich
verschieden Abwandlungen möglich.
-
Bei der bevorzugten Ausführungsform bestehen die lichtemittierenden
Dioden aus Galliumarsenidphosphid-Dioden der in der US-PS 3 576 099 näher dargestellten
und beschriebenen Art. Ersichtlichenieise kann aber die Zeitanzeige eine beliebige
von mehreren an sich möglichen Formen besitzen.
-
Beispielsweise kann die optische Zeitanzeige aus bekannten Vorrichtungen,wie
ttiniaturglühlampen, anderen Art von lichtemittierenden Dioden oder den bekannten
Flüssigkristallen oder auch aus weniger bekannten Vorrichtungen, wie ferroelektrischen
Kristallen oder elektrolumineszenten Anzeigeelementen und dergl., bestehen. Ebenso
können die Schalter jede beliebige Form besitzen; in bevorzugter Ausführungsform
bestehen jedoch der Ableseschalter 132, der Datumsschalter 138, der Stunden-Stellschalter
136 und der Minuten-Stellschalter 134 sämtlich aus magnetischen Zungen- oder Reed-Schaltern
der in der DT-OS 22 17 666.5 beschriebenen Art. Vorzugsweise werden der Abfrage-
bzw. Ableseschalter 132 und der Datumsschalter 138 durch Dauermagnete betätigt,
die von ihren jeweiligen Druckschaltern 18 bzw. 22 gehalten werden. Der Stunden-Stellschalter
136 und der I;Iinuten-Stellschalter 134 werden auf die in obiger Offenlegungsschrift
beschriebenen
Weise durch einen getrennten Dauermagneten betätigt, der von Hand neben dem betreffenden
Schalter an die Außenseite des Uhrengehäuses herangebracht wird.