DE2831213A1

DE2831213A1 - Elektronische uhr

Info

Publication number: DE2831213A1
Application number: DE19782831213
Authority: DE
Inventors: Masataka Ikenishi; Shozo Kushida; Joichi Miyazaki; Hiromasa Nakanishi; Masaharu Shida; Makoto Ueda
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1977-08-04
Filing date: 1978-07-15
Publication date: 1979-02-15
Also published as: FR2399689A1; CH628489B; JPS5428176A; GB2005053A; GB2005053B; FR2399689B1; CH628489GA3; US4241433A

Description

DIPL.-PHYS. F. ENDLICH oermering 14.7.1978

U TELEFON

PHONE MÖNCHEN 84 36 3β TELEGRAMMADRESSE: „ CABLE ADDRE6S : PATENDUCH MÜNCHEN DIPL.-PHYS. F. ENDLICH POSTFACH, D - 8034 GERMERtNO

TELEX: 52 1730 PATE

Anwaltsakte: D-4473

Anmelderini Kabushiki Kaisha Daini Seikoshi, Tokyo / Japan

Elektronische uhr

Die Erfindung betrifft eine elektronische uhr, bei welcher die Zeit mittels Zeiger angezeigt wird, welche durch einen Schrittschaltmotor bewegt werden.

Bei elektronischen Uhren, welche die Zeit in analoger Form mittels Zeiger anzeigen können, ist eine Ausführungsform bekannt, bei welcher der Schrittschaltmotor als Antriebseinrichtung für die Zeiger verwendet wird. In dieser elektronischen Uhr bleiben die Zeiger manchmal stehen, wenn sich der Schrittschaltmotor bei Einwirkung eines starken magnetischen Gleichfeldes oder bei einer sehr niedrigen Temperatur in einem nicht betriebsfähigen bzw. -bereiten Zustand befindet.

Die Erfindung soll daher eine elektronische Uhr schaffen, bei welcher, wenn der Schrittschaltmotor aus irgendwelchen Gründen zeitweilig nicht betriebsfähig bzw. -bereit ist, die Anzahl der Zustände, während der*der Motor nicht betriebsbereit ist, in einem Speicher gespeichert wird, und nach der Rückkehr des Motors in den'

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betriebsbereiten Zustand die Zeiger automatisch durch schnelles Weiterstellen um die Summe der verlorengegangenen Zeit auf die der genauen Zeit entsprechende Stellung eingestellt werden.

Bei einer elektronischen Uhr gemäß der Erfindung wird der nicht betriebsbereite Zustand des Schrittschaltmotors durch eine den nicht betriebsbereiten Zustand festeilende Schaltung gefühlt, und die Anzahl der Zeiten wird gespeichert, während welcher sie nicht auf den Normalimpuls einer Periode ansprechen kann,in der der Schrittschaltmotor die Basis der Zeitmessung wird. Nachdem der betriebsfähige Zustand des Schrittschaltmotors durch die eine Drehbewegung fühlende Schaltung festgestellt ist, wird der Motor automatisch durch den ein schnelles Weiterstellen bewirkenden Impuls um den Wert schnell weitergestellt, der dem nicht betriebsfähigen bzw. -bereiten Zustand proportional ist, so daß, selbst wenn der Zeiger zeitweilig infolge des nicht betriebsbereiten Zustandes des Schrittschaltmotors unter dem Einfluß eines starken magnetischen Gleichfeldes stehenbleibt, die Zeiger automatisch in eine die richtige Zeit anzeigende Stellung gebracht bzw. bewegt werden. Hierdurch ist dann die Störung insbesondere bei einer elektronischen Uhr mit analoger Anzeige vermieden, bei welcher der herkömmliche Schrittschaltmotor verwendet ist, so daß auf diese Weise bei der praktischen Anwendung der Erfindung der vorbestimmte Zweck erreicht und eine beachtliche Wirkung erzielt ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der elektronischen uhr gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein zeitliches Ablaufdiagramm der Impulse, die von der Impulse erzeugenden Schaltung in der Schaltung der Fig. erzeugt sind;

Fig. 3 eine Schaltung einer Ausführungsform der ein schnelles

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- -2a-

Weiterstellen bewirkenden Steuerschaltung in Fig. 1;

Fig. 4 eine Schaltung einer Ausführungsform der die Drehbewegung fühlenden Schaltung in Fig. 1;

Fig. 5 eine Schaltung einer Ausführungsform der Treiberschaltung und der den nicht betriebsbereiten Zustand fühlenden Schaltung in Fig. 1;

Fig. 6 ein zeitliches Ablaufdiagramm, in welcher die Ausgangsänderung an jedem Teil der Schaltung in Fig. 5 bei normalem Betrieb wiedergegeben ist;

Fig: 7 und 8 Betriebsdiagramme des Schrittschaltmotors;

Fig. 9 Wellenformen des durch die Wicklung des Schrittschaltmotors fließenden Stroms;

Fig.10 eine Wellenform der Anschlußspannung eines Widerstandes in. der den nicht betriebsbereiten Zustand fühlenden Schaltung in Fig. 5; und

Fig. 11 das zeitliche Ablaufdiagramm der Ausgangsänderung in jedem Schaltungsteil des Schrittschaltmotors zu einem Zeitpunkt, während welchem, dieser nicht betriebsbereit ist.

In Fig. 1 ein Blockschaltbild der elektronischen Uhr gemäß der Erfindung dargestellt. Hierbei liefert ein Schwingkreis 1 ein Ausgangssignal einer Frequenz von beispielsweise 32.738Hz. Der Ausgang des Schwingkreises wird an eine Freuqenzteilerschaltung 2 angelegt, welche aus fünfzehn in Kaskade geschalteten Frequenzteilerstufen besteht, durch welche die Frequenz jeweils halbiert wird. Die Ausgänge Q₆ bis Q₁ - von den Frequenzteilerstufen 6 bis 15 werden an eine impulserzeugende Schaltung 3 mit fünf Ausgangsanschlüssen ange-

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legt, wobei an dem Ausgangsanschluß 3a ein Normalimpuls 0a entsprechend der folgenden logischen Gleichung erzeugt wird:

0a = Q₉-Q₁₀-O₁₁-Q₁₂-Q₁₃-Q₁₄-Q₁₅

Am Ausgangsanschluß 3b wird der invertierende Impuls 0b entsprechend der folgenden logischen Gleichung erzeugt:

0b = Q₉-Q₁₀-Q₁₁.

In ähnlicher Weise wird am Ausgangsanschluß 3c ein erster Fühlimpuls 0c entsprechend der folgenden logischen Gleichung erzeugt:

0c = Q₆-Q₇-Q₈-Q₉-Q₁₀-Q₁₁-Q₁₂-Q₁S ·0ΐ4·^δΐ5 ·

Am Anschluß 3d wird der zweite Fühlimpuls 0d entsprechend der folgenden logischen Gleichung erzeugt:

0d = Q₆-Q₇-Q₈-Q₁₀-Q₁₁ -

Und am Anschluß 3.e wird der dritte Fühlimpuls 0e entsprechend der folgenden logischen Gleichung erzeugt:

0e = Q₆-Q₇-Q₈-Q₉-Q₁₀-Q₁₁ _

Der Normalimpuls 0a ist ein Impuls mit 1Hz, welcher der Bezugsimpuls für die Zeitmessung ist, wobei die Periode 1 sek und die Impulsdauer 7,8 msek ist. Der erste Fühlimpuls 0c hat eine Frequenz von 1Hz bei einer Periode von 1 sek und einer Impulsbreite von 1 msek, Der zweite Fühlimpuls 0d hat eine Frequenz von 16Hz bei einer Periode von 62,5 msek und einer Impulsbreite von 1 msek. Der dritte
Fühlimpuls 0ehat ebenfalls eine Frequenz von 16Hz bei einer Periode von 62,5 msek und einer Impulsbreite von 1 mseki. Der Anstiegszeitpunkt bzw. die Vorderflanke des ersten Fühlimpulses 0c ist gegenüber dem Normalimpuls 0a um 38 msek in der Phase verschoben, während der Anstiegszeitpunkt bzw. die Anstiegsflanke des zweiten Fühlim-

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pulses 0d gegenüber dem ein schnelles Weiterstellen bewirkenden Impuls 0b in ähnlicher Weise in der Phase um 38 msek verschoben ist. Der Fühlimpuls 0e ist gegenüber dem Fühlimpuls 0d in der Phase um 3,9 msek verschoben. In Fig. 2 ist ein zeitliches Ablaufdiagramm für jeden Impuls dargestellt, der am Ausgang der impulserzeugenden Schaltung 3 anliegt.

Der Normalimpuls 0a und der ein schnelles Weiterstellen bewirkende Impuls 0b der impulserzeugenden Schaltung 3 werden über die ein· schnelles Weiterstellen bewirkende Steuerschaltung 4 an die Treiberschaltung 5 angelegt. Hierbei wird ein Treiber- oder Steuerimpuls erhalten, dessen Polarität sich abwechselnd entsprechend dem Normalimpuls Φβ. oder dem Impuls 0b ändert, die an die Treiberschaltung angelegt werden. Der Steuerimpuls wird an die Wicklung des Schrittschaltmotors angelegt, wodurch der Rotor des Schrittschaltmotors 6 intermittierend in der vorbestimmten Richtung gedreht wird. Durch die Betätigung des Schrittschaltmotors 6 kann dann ein Anzeigemechanismus mit einem Zeiger 8 angetrieben werden, welcher in analoger Form die Zeit anzeigt.

Mittels einer Fühlschaltung 9 wird der nicht betriebsbereite bzw. ; -fähige Zustand des Schrittschaltmotors 6 festgestellt, wenn die ; Uhr einem starken magnetischen Gleichfeld oder einer bestimmten |

ι Umgebung, beispielsweise einer sehr niedrigen Temperatur ausgesetzt wird. Die Fühlschaltung 9 gibt ein den nicht betriebsbereiten Zustand anzeigendes Signal ab, sobald der Schrittschaltmotor 6 aussetzt, selbst wenn an die Treiberschaltung 5 der Steuerimpuls angelegt wird. Das den nicht betriebsbereiten Zustand anzeigende Signal wird entweder durch die zeitliche Abstimmung des ersten Fühlimpulses 0c oder des zweiten Fühlimpulses 0d erzeugt und wird in der Steμerschaltung 4 gezählt. Die Steuerschaltung 4 speichert die Anzahl der Zeiten, während welcher der Schrittschaltmotor 6 nicht betriebsbereit ist, indem'sie das den nicht betriebsbereiten Zustand anzeigende Signal zählt. Die Steuerschaltung gibt dann anstelle des Normalimpulses 0a den für ein schnelles Weiterschalten vorgesehenen Impulses 0b an die Treiberschaltung 5 ab, wenn in der Drehbewegungs-Fühlschaltung 10 die Rückkehr des Schrittschalt-

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motors 6 in de;η betriebsbereiten Zustand festgestellt wird, wobei dann der Schrittschaltmotor 6 schnell angetrieben und der Zeiger 8 auf einmal in eine die richtige Zeit anzeigende Stellung bewegt wird. Dadurch wird dann die Anzeige des Zeigers 8 korrigiert, welcher durch das schrittweise Weiterschalten des Schrittschaltmotors 6 verzögert wird. '

Die Arbeitsweise der in Fig. 1 wiedergegebenen Schaltung nach der Erfindung wird nunmehr anhand der Fig. 3 beschrieben. In diesem Fall kann jedoch eine Schaltungsanordnung, die beispielsweise den Schwingkreis 1, die Frequenzteilerschaltung 2 und die impulser zeugende Schaltung 3 aufweist, ohne weiteres durch Verwenden einer herkömmlichen logischen Schaltung erhalten werden, so daß sich eine ins einzelne gehende Beschreibung dieser Schaltunganordnung erübrigt.

In Fig. 3 ist der Aufbau der ein schnelles Weiterstellen bewir-' kenden Steuerschaltung 4 beschrieben, die ein erstes Flip-Flop 11 aufweist, an dessen Setzanschluß S das den nicht betriebs- \

bereiten Zustand anzeigende Signal A angelegt wird, das von der ; Fühlschaltung 9 erzeugt wird. Der Ausgang Q des Flip-Flops 11 wird j an einen Steueranschluß CO eines Vorwärts/RückwärtsZählers 12 I (der nachstehend nur noch als Zähler bezeichnet wird) sowie an den Setzanschluß S eines zweiten Flip-Flops 13 angelegt. Der Ausgang Q des zweiten Flip-Flops wird an den einen Eingangsanschluß eines NOR-Glieds 14 und an einen Eingangsanschluß eines UND-Glieds 19 in einer ersten Verknüpfungs- oder Ansteuerschaltung 16 angelegt. Der Ausgang Q des ersten Flip-Flops 11 wird an den Eingangsanschluß eines UND-Glieds in der ersten Ansteuerschaltung 16 sowie an den Eingangsanschluß eines UND-Glieds 33 in der Treiberschaltung 5 angelegt, was später noch genauer beschrieben wird. Darüber hinaus wird ein Drehbewegungssignal B₇ welches von der Drehbewegungsfühlschaltung 10 erzeugt wird, an den Rücksetzanschluß R des ersten Flip-Flops 11 angelegt.

Die erste Ansteuerschaltung 16 weist ein exclusives NOR-Glied 17,

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ORIGINAL INSPECTED

an das der erste und der zweite Fühlimpulß 0c und (id angelegt werden, ein NOR-Glied 18, an das der Ausgang des NOR-Glieds 17 und der Ausgang Q des zweiten Flip-Flops 13 angelegt werden, ein UND-Glied 19, an welches das den nicht betriebsbereiten Zustand anzeigendes Signal A und der Ausgang Q des ersten Flip-Flops 11 angelegt werden, ein UND-Glied 20, on das der Ausgang Q des Flip*- Flops 11 und der Ausgang des NOR-Glieds 18 angelegt werden_t und ein ODER-Glied 21 auf, an das die Ausgänge der zwei UND-Glieder 19 und 20 angelegt werden. Der Ausgang der ersten Ansteuerschaltung 16, welcher der Ausgang des ODER-Glieds 21 ist, wird an den TaktanschluB CL des Zählers.12 angelegt. Eine zweite Verknüpfungsoder Ansteuersehaltung 22 weist ein UND-Glied 23,an dasder Ausgang eines Inverters 15, der den Ausgang des NOR-Glieds 14 invertiert, und der Normalimpule 0aangelegt werden, ein UND-Glied 24 , an das der Ausgang des NOR-Glieds 14 und der Impuls 0b angelegt werden, und ei» ODER.-Glied 25 auf, an das die Ausgänge der UND-Glieder 23 und 24 angelegt werden. Eine dritte Verknüpfungs- oder Ahsteuerschaitung 26 weist ein UND-Glied 27, an das der Ausgang des Inverters 15 und der erste Fühlimpuls 0c angelegt werden, ein zweites UND-Glied 28,· an das der Ausgang des NOR-Glieds 17 und der zweite Fühlimpuls 0d angelegt werden, und ein ODER-Glied 29 auf, an das die Ausgänge der beiden UND-Glieder 28 und 29 angelegt werden. Der Ausgang der dritten Ansteuersehaltung 26 ist der Ausgang des ODER-Glieds 29, und der erste oder zweite Fühlimpuls 0c und 0d werden wahlweise an die den nicht betriebsbereiten Zustand anzeigende Fühlschaltung 9 angelegt. Der Zähler 12 zählt in Vorwärtsrichtung, wenn das an den Steueranschluß CO anzulegende Signal ein hohes Potential hat, d.h. eine* logische "1" ist, während er rückwärts zählt, wenn das Signal niedrig ist, d.h. eine logische "0" ist. Der Ausgang des Zählers 12 wird an ein NOR-Glied 30 angelegt, dessen Ausgang an den Rücksetzanschluß R des zweiten Flip-Flops 13 angelegt wird.

In Fig. 4 ist die Drehbewegungs-Fühlschaltung 10 dargestellt, welche ein drittes Flip-Flop 31 in welchem das den nicht betriebsbereiten Zustand anzeigende Signal A von der Fühlschaltung 9 und der Ausgang des ODER-Glieds 25 in der ersten Ansteuersehaltung 16 an den Setzanschluß S bzw. an den Rücksetzanschluß R

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ORIGINAL INSPECTED

angelegt werden_; und ein UND-Glied 32 aufv7eist,bei dem an einen Eingangsanschluß der Ausgang Q des dritten Flip-Flops 31 und an den anderen Eingangsanschluß der dritte Fühlimpuls 0e angelegt wird. Der Ausgang der Drehbewegungsfühlschaltung 10 wird an dem UND-Glied 32 erhalten und an den Rücksetzanschluß R des ersten Flip-Flops in der Steuerschaltung 4 angelegt.

In Fig. 5 ist der Aufbau der Treiberschaltung 5 und der den nicht betriebsbereiten Zustand feststellenden Fühlschaltung 9 dargestellt. Die Treiberschaltung 5 hat ein UND-Glied 33, an welches das Signal 11 von dem Ausgang Q des ersten Flip-Flops 11 in der Steuerschaltung 4 und entweder der Normalimpuls 0a oder der Impuls 0b angelegt werden, die über die dritte Ansteuerschaltung der Steuerschaltung 4 durchgelassen werden, ein Flip-Flop 34 als invertierende Steuerschaltung, an dessen Taktanschluß CL der Ausgang des UND-Glieds 33 angelegt wird, einen Inverter 35, in welchem der Normalimpuls 0a oder der Impuls 0b invertiert werden, ein NOR-Glied 36, an das die Ausgänge des Flip-Flops 34 und des Inverters 35 angelegt werden, ein NOR-Glied 37, an das der Ausgang Q des Flip-Flops 34 und der Ausgang des Inverters 35 angelegt werden, ein UND-Glied 38, an das der erste Fühlimpuls 0c oder der zweite Fühlimpuls 0d angelegt werden, ein UND-Glied 39, an das der Ausgang Q des Flip-Flops 34 und entweder der erste Fühlimpuls 0c oder der zweite Fühlimpuls 0d angelegt werden, ein ODER-Flied 40, an das die Ausgänge von dem NOR-Glied 36 und dem UND-Glied 38 angelegt werden, ein ODER-Glied 41, an das die Ausgänge von dem NOR-Glied 37 und dem UND-Glied 39 angelegt werden, einen positiven MOS-Halbleiter 42 (wobei im folgenden von positiven bzw. negativen MOS gesprochen wird), an dessen Steuerelektrode der Ausgang des ODER-Glieds 40 angelegt wird, einen negativen MOS 43, , an dessen Steuerelektrode der Ausgang des ODER-Glieds 36 angelegt wird, einen positiven MOS 44, an dessen Steuereleltrode der Ausgang des· ODER-Glieds 41 angelegt wird,, und einen negativen MOS 45, an dessen Steuerelektrode der Ausgang des NOR-Glieds 47 angelegt wird. Die Quellenelektroden der positiven MOS ¹S 42 und 44 sind mit dem hohes Potential führenden Anschluß V"_DD der

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Energiequelle verbunden, während die Quellenelektroden der negativen MOS's 43 und 45 mit Erde verbunden sind. Der Ausgang der Treiberschaltung 5 wird sowohl an der gemeinsamen Verbindung46a der Senkenelektrode der positiven MOS's 42 und 43 als auch an der Verbindung 46b der negativen MOS's 44 und 45 abgenommen. Die Wicklung 47 des Schrittschaltmotors 6 ist zwischen die Verbindungen -46a und 46b geschaltet.

Die den nicht betriebsbereiten Zustand feststellende Fühlschaltung 9 hat einen negativen MOS 48 als Schaltelement, an dessen Steuerelektrode der erste oder zweite Fühlimpuls 0c oder 0 über das UND-Glied 38 angelegt wird, einen positiven MOS 49 als ein Schaltelement, an dessen Steuerelektrode der zweite Fühlimpuls 0d über das UND-Glied 39 angelegt wird, einen Widerstand 50 als Fühlelement, von welchem eine Seite mit den Quellenelektroden der negativen MOS's 48 und 4 9 und dessen andere Seite mit Erdpotential verbunden ist, einen Inverter 51 mit einem C-MOS als einem binären logischen Schaltelement, an welchem die Anschlußspannung des Widerstands 50 angelegt ist, und einen Inverter 52, welcher dessen Ausgang umkehrt. Das den nicht betriebsbereiten Zustand anzeigende Signal A wird von dem Inverter ,52 aus abgegeben.

In Fig. 6 ist das zeitliche Ablaufdiagramm von Wellenformen an jedem Element der Treiberschaltung 5 und der Fühlschaltung 9 der elektronischen Uhr während des normalen Betriebs dargestellt. Die Wellenform 34Q zeigt den Ausgang Q des Flip-Flops 34; die Wellenform 34 Q den Ausgang Q des Flip-Flops 34, die Wellenform 36 S den Ausgang des NOR-Glieds 36, die Wellenform 37S den Ausgang des NOR-Glieds 37, die Wellenform 38S den Ausgang des UND-Glieds 38; die Wellenform 39S den Ausgang des UND-Glieds 39, die Wellenform 4OS den Ausgang des ODER-Glieds 40, die Wellenform 41S den Ausgang des ODER-Glieds 41, die Wellenform 45 S die Spannung an der Verbindung 46a, die Wellenform 46bS die Spannung an der Verbindung 46b, die Wellenform Dp den an die Wicklung 47 anzulegenden Treiberimpuls, die Wellenform A das den nicht betriebsbereiten Zustand anzeigende Signal, das von der entsprechenden Fühlschaltung 9 erzeugt wird,

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die Wellenform V., die Schwellenwertspannung des als binäre logische Schaltung vorgesehenen Inverters 51. Wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, wird das den nicht betriebsbereiten Zustand anzeigende Signal Ä bei Normalbetrieb nicht erzeugt.

Als nächstes wird die Arbeitsweise der Schaltung anhand dear Fig. 7 bis 10 erläutert, wobei der Schrittschaltmotor 6 nicht betriebsbereit bzw. betriebsfähig ist^ und das den nicht betriebsbereiten Zustand anzeigende Signal A entweder entsprechend dem ersten oder dem zweiten Fühlimpuls 0c oder 0d erzeugt wird.

In Fig. 7 und 8 wird anhand von Betriebsdiagrairanen die Arbeitsweise des Schrittschaltmotors6 beschrieben. In einem Stator 53, der magnetisch mit einem nicht dargestellten Magnetkern verbunden ist, auf welchen die Wicklung 47 aufgebracht sein sollte, sind Nuten 55a und 55b ausgebildet, welche die Drehrichtung des Rotors 54 festlegen, der an zwei Polen in Richtung des Durchmessers magnetisiert ist. In ähnlicher Weise sind magnetische sättigbare Teile 56a und 56b vorgesehen. Wenn der Strom nicht durch die Wicklung 47 fließt, steht der Rotor 54 in einer Stellung still, in welcher ein Winkel von etwa 90° zwischen der Verbindungslinie der beiden Nuten 55a und 55b sowie dem magnetischen Pol des Rotors gebildet ist. Wenn der Strom durch die Wicklung 47 fließt, ist der magnetische Widerstand (die Reluktanz des Magnetkreises von der Wicklung 47 aus gesehen sehr niedrig, und die Zeitkonstante t· der RL-Serienschaltung ist groß, bevor die sättigbaren Teile 56a und 56b des Stators 53 gesättigt sind, so daß infolgedessen eine leicht ansteigende Kurve in der Stromwellenform zeigt.

Diese Kennlinie kann durch die folgende Formel ausgedrückt werden: T= N²/(R χ Rm) ,.

wobei L die Induktivität der Wicklung 47, N_; die Anzahl der Windungen der Wicklung 47 und Rm der magnetische Widerstand ist.

Wenn die sättigbaren Teile 56a und 56b des Stators 53 sich sättigen,

- TO -

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- Ιβτ-

wird die Zeitkonstante C des Magnetkreises infolge einer Zunahme der Reluktanz Rm klein, da die magnetische Permeabilität des gesättigten Teils gleich der der Luft wird, so daß dann infolgedessen die Stromwellenform plötzlich ansteigt. In der elektronischen Uhr gemäß der Erfindung kann der nicht betriebsbereite Zustand des Schrittschaltmotors dadurch gefühlt werden, daß die Zeitkonstante der RL-Serienschaltung aufgrund von Unterschieden in der Richtung des Stroms, der durch die Wicklung fließt und der Stellung des Rotors verschieden wird. Die Gründe für diese Unterschiede in der Zeitkonstanten werden anschließend beschrieben.

In Fig. 7 ist der Zustand des Magnetfeldes dargestellt, wenn sich der Rotor 54 entgegen der Richtung des durch die Wicklung 47 fließenden Stroms in der drehbaren Stellung befindet. Von dem Rotor 54 werden die mit 57a und 57b bezeichneten magnetischen Flüsse erzeugt. In Wirklichkeit gibt es auch noch einen magnetischen Fluß, welcher ihn mit der Wicklung 47 verkettet/ dies ist jedoch in der Zeichnung weggelassen. Wenn der Strom in Richtung des Pfeils durch die Wicklung 47 fließt, werden die Magnetflüsse 58a und 58b, welche jeweils durch die Wicklung 47 erzeugt werden, durch die von dem Rotor 57 erzeugten magnetischen Flüsse 57a und 57b verstärkt und sättigen sich daher schnell. Daraufhin kommt^ es in dem Stator 53 zu einem magnetischen Fluß, der zum Drehen des Rotors 54 ausreicht. Dieser magnetische Fluß ist jedoch in den Zeichnungen v/eggelassen. In Fig. 9 ist die Wellenform 59 des Stroms wiedergegeben, der zu diesem Zeitpunkt durch die Wicklung 47 fließt.

Nunmehr wird der Fall beschrieben, daß die Stromrichtung zu der in Fig. 7 entgegengesetzt ist und der Rotor 54 nicht gedreht werden kann. Die durch den Rotor 54 und die Wicklung 47 erzeugten, magnetischen Flüsse heben sich jeweils in den sättigbaren Teilen 56a und 56b des Stators 53 aus, und es ist viel Zeit erforderlich, damit die magnetischen Flüsse die sättigbaren Teile 56a und 56b sättigen. Die Wellenform 60 in Fig. 9 gibt die Wellenform des Stroms wieder, der in diesem Fall durch die Wicklung 47 fließt. In Fig. 9 ist mit dem Buchstaben F die Zeitdifferenz wiedergegeben,

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bevor die sättigbaren Teile 56a und 56b des Stators 53 sich sättigen, Aus den zwei Stromwellenformen 59 und 60 in Fig. 9 ist zu ersehen, daß die Induktivität der Wicklung 47 klein, wenn sich der Rotor dreht und daß sie in dem Bereich G groß ist, wenn er nicht gedreht wird.

Die Stelle "H" in Fig. 9 entspricht der Impulsbreite des ersten Fühlimpuls 0c und des zweiten Fühlimpulses 0d, und die Stromänderung in der Wicklung 47 infolge des Impulses 0c und des Impuls* 0d endet an der Stelle H.

In Fig. 10 ist die Änderung des Zustandes der Spannung an den Anschlüssen des Widerstands 50 dargestellt, wenn sich der durch die Wicklung' 47 fließende Strom so ändert, wie durch die Wellenformen 59 und 60 in Fig. 9 dargestellt ist, wobei die Spannungswellenform 61 die Wellenformwiedergibt, wenn sich der Rotor 54 in der drehbaren Stellung befindet, während die Spannungswellenform 62 die Wellenform wiedergibt, wenn sich der Rotor 54 in der nicht drehbaren Stellung befindet. Wenn die Richtung des durch die Wicklung 47 fließenden Stroms die ist, in welcher sich der Rotor 54 drehen kann, wird die Anschlußspannung am Widerstand 50, welche eine Teilspannung der Versorgungsspannung ist, höher als die Schwellenwertspannung V,- des Inverters 51, wie in Fig. 10 dargestellt ist,und der Ausgang des Inverters 52 wird eine logische "0" . Wenn die Richtung des durch die Wicklung 47 fließenden Stroms eine solche ist, daß der Rotor 54 nicht""gedreht werden kann, wird die Anschlußspannung am Widerstand 50 nicht höher alfe die Schwellenwertspannung V.. des Inverters 51, wie durch die Wellenform 52 dargestellt ist und der Ausgang des Inverters 51 bleibt eine logische "1".

Wenn, wie in Fig. 6 dargestellt, der Schrittschaltmotor 6 normal betrieben wird, wird entweder der MOS-Transistor 48 oder der MOS-Transistor 49 in der den nicht betriebsbereiten Zustand feststellenden Fühlschaltung 9 entsprechend dem ersten Fühlimpuls 0c leitend, während der MOS-Transistor 42 oder der MOS-Transistor 44 in der

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Treiberschaltung 5 nicht leitend wird. Folglich ist eine geschlossene Schleife durch den Transistor 44, die Wicklung 47,
den Transistor 48 und den Widerstand 50 gebildet oder es ist eine geschlossene Schleife durch den Transistor 42, die Wicklung 47,
den Transistor 49 und den Widerstand 50 gebildet, so daß die Anschlußspannung des Widerstands 50 sich so ändert, wie durch die
Wellenform 5OX in Fig. 6 dargestellt ist. In diesem Fall ist die
Richtung des Stroms, der durch die Wicklung 47 entsprechend dem
ersten Fühlimpuls 0c fließt, der auf den Normalimpuls 0a folgt, ^ dieselbe wie die des durch die' Wicklung 47 fließenden Stroms, so
daß der Strom infolge des ersten Fühlimpulses 0c in einer solchen Richtung fließt, daß der Rotor 54 nicht gedreht werden kann. In
diesem Fall geht die Anschlußspannung des Widerstands 50 unter die Schwellenwertspannung V₊. des Inverters 51, und das den nicht betriebsbereiten Zustand anzeigende Signal wird von der Fühlschaltung 9 abgegeben.

Fig. 11 zeigt das zeitliche Ablaufdiagramm, das den Betrieb jedes Teils der Schaltung der elektronischen Uhr für den Fall wiedergibt, daß sie in einem starken magnetischen Gleichfeld angeordnet ist und der Schrittschaltmotor 6 stillgesetzt ist. In Fig. 11 ist die Wellenform 11Q der Ausgang Q des erstenF lip "Flops 11 . die
Wellenform CL das Taktsignal, das an den Taktanschluß des Zählers 12 anzulegen ist, und das von dem ODER-Glied 21 in der ersten Ansteuerschaltung 16 erzeugt wird, die Wellenform 3OS, der Ausgang
des NOR-Glieds 30, dieWellenform 25 S der Ausgang des ODER-Glieds 25 in der zweiten Ansteuerschaltung 22, die Wellenform 33S,der
Ausgang des UND-Glieds 33 in der Treiberschaltung 5, die Wellenform 31Q, der Ausgang Q des dritten Flip-Flops 31, die Wellenform B
das Drehbewegungssignal, das erzeugt wird, wenn sich der Motor 6
dreht, und das von dem UND-Glied 32 in der Drehbewegungsfühlschaltung 10 erzeugt wird, und die Wellenform 5OX ist die Anschlußspannung des Widerstands 50.

In Fig. 11 ist die Ausgangsänderung jedes Schaltungsteils wieder-

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gegeben, wobei der Schrittschaltmotor 6 auf den Normalimpuls 0a anspricht, welcher zum Zeitpunkt to erzeugt wird, während der Schrittschaltmotor 6 nicht auf die Normalimpulse anspricht, die zu den Zeitpunkten t.. und t₂ anliegen; -der Motor aber wieder durch den zum Zeitpunkt t.. auftretenden Impuls 0a betätigt wird, so daß der Schrittschaltmotor 6 sich insgesamt nur bei den zwei Normalimpulse 0a in dem nicht betriebsfähigen Zustand befindet. Wenn der Motor zum Zeitpunkt t.. nicht durch den Impuls 0a angetrieben wird, wird das den nicht betriebsbereiten Zustand anzeigende Signal A von der Fühlschaltung 9 entsprechend dem ersten Fühlimpuls 0c erzeugt, wodurch das dritte Flip-Flop 31 gesetzt wird\ Der Ausgang Q des ersten Flip-Flops 11 wird dann nämlich eine logische "1", und gleichzeitig wird der Zähler 12 in den Vorwärtszählbetrieb gesteuert, während der Taktimpuls, der dem nicht betriebsbereiten Zustand anzeigenden Signal A entspricht, an den Zähler 30 angelegt wird. Sobald der Zähler 3Ö eins zählt, wird der Ausgang des NOR-Glieds 30 eine logische "0", und das zweite Flip-Flop 13 wird gesetzt. Obwohl das dritte Flip-Flop 31 entsprechend dem zum Zeitpunkt t_ auftretenden Normalimpuls 0a rückgesetzt ist, wird das dritte Flip-Flop 31 wieder durch das den nicht betriebsbereiten Zustand anzeigende Signal A gesetzt, das wieder bei dem nicht betriebsbereiten Zustand des Schrittschaltmotors 6 auftritt, so daß das Drehbewegungssignal B von der Drehbewegungsfühlschaltung 10 nicht erzeugt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Taktimpuls durch das zweite, den nichtbetriebsbereiten Zustand anzeigende Signal A an den Zähler 12 angelegt, und der Inhalt des Zählers wird 2. Wenn der Schrittschaltmotor 6 durch den Impuls 0a zum Zeitpunkt t_ betätigt wird, dann wird kein den nicht betriebsbereiten Zustand anzeigendes Signal A entsprechend dem nächsten ersten Fühlimpuls 0a erzeugt, so daß das dritte Flip-Flp 31, welches durch, den Impuls 0a rückgesetzt worden ist, in dem rückgesetzten Zustand gehalten wird, so daß auf diese Weise das Drehbewegungssignal B von dem UND-Glied 32 in der Drehbewegungsfühlschaltung 10 entsprechend dem dritten Fühlimpuls 0 erzeugt wird.

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Das erste Flip-Flop 11 wird durch das Drehbewegungssignal B rückgesetzt, und der Ausgang Q wird eine logische "0", so daß die Arbeitsweise des Zählers 12 von dem Vorwärts- auf den Rückwärtszählbetrieb geändert wird. In diesem Zustand wird dann der Ausgang des NOR-Glieds 14 eine logische "1", und der Impuls, der von der zweiten Ansteuerschaltung 22 aus an die Treiberschaltung 5 angelegt wird, wird von dem Normalimpuls 0a mit 1Hz in den ein schnelles Weiterstellen bewirkenden Impuls 0b geändert. Zur selben Zeit wird der Ausgang der dritten Ansteuerschaltung 26, der an die Fühlschaltung 9 angelegt wird, von dem ersten Fühlimpuls 0c mit 1Hz in den zweiten Fühlimpuls 0d mit 16 Hz geändert. Folglich wird der Schrittschaltmotor 6 entsprechend dem ein schnelles Weiterstellen bewirkenden Impuls 0b zum Zeitpunkt t31 betrieben, und gleichzeitig wird der Takt entsprechend dem zweiten Fühlimpuls 0d von der ersten Ansteuerschaltung 16 aus an den Zähler 12 angelegt, so daß der Zählerstand des Zählers 12 sich von 2 auf 1 ändert. Der Motor wird dann wieder mit dem ein schnelles Weiterstellen bewirkenden Impuls 0b zu dem späteren Zeitpunkt t₃₂ betätigt, und der Takt wird an den Zähler 12 angelegt, wodurch dessen Zählerstand 0 wird. Folglich wird der Ausgang des NOR-Glieds 30 eine logische "1", und das zweite Flip-Flop 13 wird zurückgesetzt, so daß derAusgang jedes Schaltungsteils in den normalen Betriebszustand kommt.

Wenn, wie oben beschrieben, der Schrittschaltmotor aus irgendwelchen Gründen sich in dem nicht betriebsbereiten Zustand befindet, wird die Anzahl der nicht betriebsbereiten Zustände mittels des Zählers 12 gezählt. Wenn dann der Schrittschaltmotor 6 in den betriebsbereiten Zustand kommt, wird das schnelle Weiterstellen automatisch entsprechend der Anzahl der nicht betriebsbereiten Zustände mittels des ein schnelles Weiterschalten bewirkenden Impulses 0b durchgeführt, und der Zeiger 8 wird in die der normalen bzw. richtigen Zeit entsprechende Stellung gebracht, so daß die infolge des nicht betriebsbereiten Zustandes angezeigte Zeit korrigiert ist. Wenn in diesem Fall die Kapazität des Zählers größer gemacht wird, kann die mittels des Zeigers 8 angezeigte Zeit auf die normale, richtige Zeit zurückgestellt werden, selbst wenn der Schrittschaltmotor 6 über mehrere Stunden nicht betätigt worden ist,

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obwohl es dann viel Zeit in Anspruch nimmt, um den Zählerstand des Zählers 12 nach dem Zurückbringen auf die richtige Arbeitsweise auf null zurückzustellen. Wenn bei der vorbeschriebenen Arbeitsweise der Schrittschaltmotor 6 während des schnellen Weitersteilens des Motors 6 nicht wieder betrieben wird, wird der Zähler 12 bei Anliegen des den nicht betriebsbereiten Zustand anzeigenden Signals wieder auf Vorwärtszählen geschaltet, und die Anzahl der nicht betriebsbereiten Zustände bzw. Zeiten wird gespeichert, um auf diese Weise automatisch ein schnelles Weiterstellen nach einem Umkehren der Betriebsweise zu erhalten.

Da in der vorbeschriebenen, elektronischen Uhr gemäß der Erfindung der nicht betriebsbereite Zustand des Schrittschaltmotors mit Hilfe des Kurvenverlaufs des durch die Wicklung fließenden elektrischen Stroms festgestellt und gefühlt wird, kann dies durchgeführt werden, ohne daß der betriebsbereit gemachte Schrittschaltmotor geändert wird. Wenn außerdem der Unterschied im Sättigungszeitpunkt infolge der Rotorstellung in der magnetisierbaren magnetischen Bahn des Schrittschaltmotors, bei welchen der Stator aus einem Stück besteht, zu fühlen ist, kann die Schaltung aus Schaltungselementen, wie Transistoren und Widerständen, aufgebaut werden, welche, ohne daß die Kosten erhöht werden, in Form von integrierten Schaltungen ausgeführt werden können. Darüber hinaus kann dadurch, daß ein Zwischenanschluß an einem Widerstand vorgesehen wird, der als Fühlelement in der den nicht betriebsbereiten Zustand fühlenden Schaltung verwendet ist, und dadurch, daß der Widerstandswert durch Vorsehen eines Verlängerungswiderstands der integrierten Schaltung entsprechend gewählt werden kann, eine Korrektur von Abweichungen der Widerstände, die während der Herstellung der integrierten Schaltung entstanden sind, durchgeführt werden, und eine derartige integrierte Schaltung kann dann in Verbindung mit dem Schrittschaltmotor verwendet werden. Bei dererfindungsgemäßen Ausführungsform ist ein Widerstand als Fühlelement verwendet/ Dies kann jedoch in Form eines passiven Elements auch eine Spule oder ein Kondensator sein. Die Schaltung kann jedoch auch mit einem aktiven Element, wie beispielsweise einemMOS-Feldeffekttransistor aus-

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geführt werden. Wenn ein Inverter mit einem C-MOS-Transistor als binäre logische Schaltung in der den nicht betriebsbereiten Zustand feststellenden Fühlschaltung verwendet wird, wird die Schwellenwertspannung die Hälfte der der Energieversoraunq,, so daß eine Fühlschaltung aufgebaut werden kann, welche frei von Einflüssen aufgrund von Schwankungen der Versorgungsspannung ist.

Ende der Beschreibung

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Claims

Patentansprüche

f 1 ./ Elektronische Uhr, gekennzeichnet durch einen Schwingkreis (1), der ein Ausgangssignal mit einer vorbestimmten Frequenz abgibt; durch eine Frequenzteilerschaltung (2) zum Teilen des Ausgangssignals, die eine Anzahl Frequenzteilerstufen aufweist; durch eine impulserzeugende Schaltung (3), um entsprechend dem Ausgang der Teilerstufen der Frequenzteilerschaltung (2) einen Normalimpuls (0a) mit einer vorgegebenen Periode als Zeitmeßbasis und um einen ein schnelles Weiterstellen bewirkenden Impuls(0b)mit einer Periode zu erhalten, die kürzer als die des Normalimpulses (0a) ist; durch einen Schrittschaltmotor (6) zum Bewegen des Zeigers (8), welcher die Zeit anzeigt; durch eine Treiberschaltung

(5) zum Betrieben des Schrittschaltmotors (6) entsprechend dem zugeführten Normal impuls (0a); durch eine Fühlschaltung(9), um bei Anliegen des Normalimpulses (0a) den nicht betriebsbereiten Zustand des Schrittschaltmotors (6) festzustellen und um das den nicht betriebsbereiten Zustand anzeigende Signal entsprechend der Anzahl der nicht betriebsbereiten Zustände abzugeben; durch eine Drehbewegungsfühlschaltung (10) zum Fühlen des Anlaufbetriebs des Schrittschaltmotors (6) , wenn dieser bei dem Normalimpuls (0a) in den nicht betriebsbereiten Zustand gebracht worden ist, und durch eine Steuerschaltung (4) zum schnellen Weiterschalten des Schrittschaltmotors (S)₁ wenn anstelle des Normalimpulses (0 a) eine Anzahl der den nicht betriebsbereiten Zustand anzeigenden Signale an der Treiberschaltung (5) entsprechend dem ein schnelles Weiterschalten

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bewirkenden Impuls(0b) am Ausgang der Drehbewegungsfühlschaltung (10) zugeführt sind.
2. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die impulserzeugende Schaltung (3) Schaltungen aufweist, um einen ersten Fühlimpuls (0c) mit derselben Periode wie der Normaliirvnuls (0a.) zusammen mit dem ein schnelles Weiterschal-

/den
ten bewirken Impuls (0b) zu erzeugen, der sich aber in der Phase unterscheidet, um einen zweiten Fühlimpuls (0d ) zu erzeugen, welcher dieselbe Periode, aber eine andere Phase als der ein schnelles Weiterschalten bewirkende Impuls (0b) hat, und um einen dritten Fühlimpuls (0e) zu erzeugen, welcher abgesehen von dem Normalimpuls (0a) und dem ein schnelles Weiterschalten bewirkenden Impuls (0b) dieselbe Periode,aber eine andere Phase als der zweite Fühlimpuls (0d) hat, daß der nicht betriebsbereite Zustand des Schrittschaltmotors (6) durch die Fühlschaltung (9) entsprechend dem ersten oder zweiten Fühlimpuls (0c oder 0d) gefühlt wird, und daß der Anlaufbetrieb des Schrittschaltmotors (6) entsprechend dem dritten Fühlimpuls (0e) durch die Drehbewegungsfühlschaltung (10) gefühlt wird.
3. Elektronische Uhr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ein schnelles Weiterschalten bewirkende Steuerschaltung (4) folgende Schaltelemente aufweist, ein erstes Flip-Flop (11), das entsprechend dem Ausgang der den nicht betriebsbereiten Zustand feststellenden Fühlschaltung (9) gesetzt und entsprechend dem Ausgang der Drehbewegungsfühlschaltung (10) rückgesetzt wird, einen Vorwärts-/Rückwärtszähler (12), um durch den Ausgang des ersten Flip-Flops (11) entweder den Vorwärts- oder den Rückwärtszählbetrieb zu steuern, ein zweites Flip-Flop (13), das durch den Ausgang des ersten Flip-Flops (11) gesetzt und entsprechend dem Zustand rückgesetzt wird, wenn der Zählerstand des Zählers (12) null wird, eine erste Ansteuerschaltung (16),· die auf den Ausgang des ersten (11) und des zweiten Flip-Flops (13) anspricht, um den Normalimpuls (0a) als Taktimpuls an den Zähler (12) anzulegen, wenn dieser (12) vorwärtszählt, und um den zweiten Impuls an den Zähler

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(12) als Takt anzulegen, eine zweite Ansteuerschaltung (22), um den ein schnelles Weiterschalten bewirkenden Impuls an die Treiberschaltung (5) entsprechend dem Ausgang des zweiten Flip-Flops (13) anzulegen, wenn der Zähler (12) rückwärts zählt, und eine dritte Ansteuerschaltung (29) , um wahlweise den ersten (0c) oder den zweiten Fühlimpuls (0d) der den nicht betriebsbereiten Zustand feststellenden Fühlschaltung (9) zuzuführen.
4. Elektronische Uhr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberschaltung eine Umkehrsteuerschaltung (34), um entsprechend den Normalimpuls (0a) oder entsprechend dem ein schnelles Weiterstellen bewirkenden Impuls (0b) abwechselnd die Richtung des durch die Wicklung (47) des Schrittschaltmotors (6) fließenden Motors umzukehren, und eine Verknüpfungsschaltung aufweist, um das Anlegen des Normalimpulses (0a) oder des ein schnelles Weiterstellen bewirkenden Impulses (0b) entsprechend dem Ausgang des ersten Flip-Flops (11) in der Fühlschaltung (9) zu dem Zeitpunkt zu unterbrechen, wenn der Schrittschaltmotor (6) nicht betriebsbereit ist.
5. Elektronische Uhr nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den nicht betriebsbereiten Zustand feststellende Fühlschaltung (9) zwei Schaltelemente (48,49), die entweder entsprechend dem ersten Fühlimpuls (0c) oder entsprechend dem zweiten Fühlimpuls (0d) wahlweise ein- und ausgeschaltet werden und welche jeweils mit einem Ende der Wicklung (47) des Schrittschaltmotors (6) verbunden sind, ein Fühlelement (50), um den durch die Wicklung (47) fließenden Strom über die Schaltelemente (48,49), die angeschaltet worden sind, in eine Teilspannung der Versorgungsspannung umzuwandeln, und eine binäre logische Schaltung (-51 ,52) aufweist, an welche der Ausgang des Fühlelements (50) angelegt wird.
6. Elektronische Uhr nach Anspruch 5, dadurch g e k e η nzeichne t, daß das Fühlelement passive Elemente aufweist und daß die Spannung an dem mit dem Schaltelement verbundenen Ende an die binäre, logische Schaltung (51,52) angelegt wird.

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