DE3038727C2 - Elektronisches Uhrwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Uhrwerk mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen. Ein solches Uhrwerk ist in der älteren Patentanmeldung P 29 28 533 offenbart. Es handelt sich um ein Uhrwerk für eine Uhr mit Analoganzeige, und um eine Schnellverstellung der Anzeige zu bewirken, wird der Schrittmotor durch Schließen eines Kontakts im Eilgang betrieben. Die Eingangsschaltung, die die Position dieses Kontakts überwacht, bildet demnach die Detektorschaltung. Die zugehörige DE-OS 29 28 533 enthält keine Angaben zu den Eingangsklemmen, doch kann unterstellt werden, daß diese — im Normalfall mit einer im Uhrgehäuse untergebrachten Monozelle verbunden — auch an eine externe Spannungsquelle anschließbar sein mögen.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem anderen Problemkreis.

Am Ende der Fertigung eines Uhrwerks, das entweder einen Elektromotor und eine Analoganzeige mit Zeigern oder aber eine Digitalanzeige aufweist, ist es wünschenswert, Prüfungen vorzunehmen, etwa bezüglich des Motordrehmoments, der Minimalspeisespannung des Motorstromverbrauchs, der Aktivierung der Anzeigesegmente oder des Weckwerks oder des Kurzzeitmessers. Dies wird im allgemeinen so durchgeführt, daß man über äußere Mittel auf die Schaltung einwirkt, und zwar über zusätzliche Klemmen, die an dem integrierten Schaltkreis für diesen Zweck vorgesehen sind.

Es ist deshalb erforderlich, daß das Uhrwerk Umschaltorgane aufweist, bei denen es sich uni Druckknöpfe oder äuCere Klemmen handeln kann, an die ein Logiksignal anlegbar ist: Diese Druckknöpfe oder Klemmen müssen an eine oder mehrere zusätzliche Klemmen der integrierten Schaltung angeschlossen werden. Es versteht sich, daß diese Mittel relativ schwer und kompliziert sind. Ein Druckknopf ist ein teures Bauelement, während eine äußere Klemme nachteilig ist im Hinblick auf die Isolation der zeithaltenden Elemente. Darüber hinaus nehmen zusätzliche Eingangsklemmen des integrierten Schaltkreises viel Platz ein, so daß ihre Zahl so klein als irgend möglich gehalten werden sollte.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Uhrwerk mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen zu schaffen, das am Ende der Herstellung geprüft werden kann, ohne daß zusätzliche Klemmen oder Umschaltorgane vorzusehen sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkma-Ie gelöst.

Die Zeichnungen illustrieren schematisch und nur als Beispiele einige einfache Ausführungsformen des Uhrwerks gemäß der Erfindung.
F i g. 1 zeigt ein Blockschema eines elektronischen Uhrwerks mit Analoganzeige gemäß der Erfindung;

F i g. 2 zeigt die Form der elektrischen Spannungen an verschiedenen Punkten des Uhrwerks gemäß Fig. 1; Fi g. 3 ist ein Blockschema eines Uhrwerks mit Digitalanzeige gemäß der Erfindung; und

F i g. 4 ist eine Variante der Ausführungsform von Fig. 3.

Das Uhrwerk gemäß Fig. 1, versehen mit Organen, die eine Prüfung am Ende der Herstellung ermöglichen, weist einen Schaltkreis auf, mittels dem der Motor mit

bo zwei verschiedenen Frequenzen beaufschlagt werden kann: einmal mit der normalen Gangfrequenz und zum andern mit einer beschleunigten Frequenz, beispielsweise für die Zeiteinstellung.

Dieses Uhrwerk umfaßt einen Zeitbasisschaltkreis I bekannter Bauart, der einen Frequenzteilerschaltkreis 2 ebenfalls bekannter Bauart speist. Der letztere liefert an zwei gelrennte Ausgänge cbzw. ^Signale unterschiedlicher Frequenz, beispielsweise an Ausgang 2dein Signal

von 1 Hz und an Ausgang 2c ein Signal von 32 Hz, jeweils mit einer Impulsdauer von 7,8 ms.

Die beiden Ausgänge c und i/des Frequenzteilerkreises 2 speisen über einen Auswahlschaltkreis 3, gesteuert von einem Detektorkreis 4, die Steuerorgane 5 des An-Zeigesystems 10, hier Zeiger 25 mit einem Ziffernblatt 26. Diese Steuerorgane 5 umfassen einen Steuerschaltkreis und Impulsformerkreis 19, an dem der gesteuerte Motor 6 angeschlossen ist, sowie ein Räderwerk 1Γ, angetrieben vom Motor 6 und in Wirkverbindung mit dem Anzeigesystem 10.

Der Auswahlkreis 3 umfaßt zwei UND-Gatter 7 und 8. Einer der Eingänge des Gatters 7 Hegt am Ausgang c des Teilerkreises 2, und einer der Eingänge des Gatters 8 liegt am Ausgang t/des Teilers 2. Der Auswahlkreis 3 umfaßt darüber hinaus einen Flip-Flop 17, dessen Ausgänge Q bzw. Q an die zweiten Eingänge der Gatter 7 bzw. 8 angeschlossen sind.

Die Ausgänge e und /der Gatter 7 und 8 speisen zwei Eingänge eines ODER-Gatters 9, dessen Ausgang die Steuerorgane 5 des Anzeigesystems 10 speist

Der Auswahlkreis 3 wird gesteuert von dem Detektorkreis 4, der seinerseits an zwei Eingangsklemmen 11 und 12 angeschlossen ist, an denen eine interne Spannungsquelle der Uhr (Batterie) oder eine äußere Spannungsquelle der Uhr während Herstellung oder Prüfung anschließbar sind. Diese äußere Spannungsquelle wird im allgemeinen als »künstliche Batterie« bezeichnet. Die an die Klemmen 11 und 12 angelegte Spannung speist eine Bezugsspannungsquelle 13 sowie einen Spannungsteiler aus zwei gleichen Widerständen 14 und 15. Ein Spannungskomparator 16 vergleicht die von der Bezugsquelle 13 gelieferte Spannung mit der am Abgreifpunkt des Spannungsteilers 14, 15 stehende Spannung und liefert ein Signal a an den Takteingang CL des Flip-Flops 17. Alle Schaltkreise und elektrischen Komponenten des Uhrwerks werden ebenfalls von den Eingangsklemmen 11 und 12 gespeist.

Die Arbeitsweise des Uhrwerks gemäß F i g. 1 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf F i g. 2 erläutert.

Im Normalbetrieb liefert die Bezugsspannungsquelle 13 eine konstante Spannung von 0,9 V, und die Speisespannung Vp beträgt 1,55 V, so daß am Abgreifpunkt des Spannungsteilers 14,15 eine Spannung von 0,775 V steht, d. h. eine Spannung, die niedriger ist als die Bezugsspannung von 0,9 V. Demgemäß liegt der Ausgang des Spannungskomparators 16 auf dem Logikpegel 0. Der Flip-Flop 17 wurde auf Null gesetzt durch hier nicht dargestellte Mittel, wenn die Schaltungen unter Spannung gesetzt wurden. Es folgt daraus, daß sein Ausgang Q auf Logikpegel 0 liegt, während sein Ausgang Q auf Logikpegel 1 liegt; das Gatter 7 ist gesperrt, während das Gatter 8 entsperrt ist.

Das Gatter 8 läßt demgemäß das Signal von 1 Hz durch, geliefert vom Ausgang d des Frequenzteilers 2, und dieses Signal tritt wieder auf am Ausgang h des ODER-Gatters 9 zur Speisung des Impulsformerkreises 19. Der Motor 6 läuft demgemäß mit seiner Normalfrequenz und läßt die Zeiger 25 ebenfalls mit ihrer normalen Drehzahl umlaufen.

Um den Motor 6 auf beschleunigten Gang umzuschalten, wird die Speisespannung Vp kurzzeitig auf 2 V erhöht. Dieser Impuls Va hat zur Folge, daß mit dem Anstieg der Speisespannung auf 2 V die Mittelanzapfung des Spannungsteilers 14, 15 von 0,775 V auf 1 V steigt. Der Spannungskomparator 16 ändert demgemäß seinen Zustand, und sein Ausgangssignal a gelangt auf den Logikpegel 1. Diese Zustandsänderung läßt den Flip-Flop 5 kippen und invertiert den Logikpegel der Ausgänge Q und Q.

Demgemäß öffnet das Gatter 7, und das Gatter 8 wird gesperrt, so daß das Signal mit 32 Hz vom Ausgang c des Frequenzteilerkreises zum Ausgang h des ODER-Gatters 9 gelangt und über den Schaltkreis 19 den Motor 6 beschleunigt umlaufen läßt.

Ein neuer Impuls Vb der Speisespannungsquelle hat die Folge, daß der Flip-Flop 7 wieder kippt und der Motor demgemäß wieder mit Normaldrehzahl umläuft

Die»e Impulse Va bzw. Vb können in einfacher und praktischer Weise an den Versorgungsklemmen des Uhrwerks angelegt werden. Zu diesem Zweck wird eine äußere Spannungsquelle oder »künstliche Batterie« an die Klemmen 11 und 12 des Spannungseingangs angeschlossen. Ein Spannungsimpuls von 2 V wird von der äußeren Quelle erzeugt und hat zur Folge, drß der Motor 6 mit schneller Drehzahl umläuft, womit schnell verschiedene Funktionen des Uhrwerks geprüft werden können. Ein zweiter Impuls von 2 V, geliefert von der äußeren Quelle, ermöglicht, den Motor wieder auf seine Normaldrehzahl zurückzuführen.

Es ist in diesem Zusammenhang anzumerken, daß der Steuerkreis 19 des Motors 6 in gleicher Weise funktioniert, unabhängig davon, ob er von einer schnellen oder langsamen Frequenz angesteuert wird ynter der Voraussetzung, daß die von ihm zum Motor übertragenen Impulse bei beiden Frequenzen gleichartig sind. Demgemäß ist der Lauf des Motors bei schneller Frequenz vergleichbar mit einem Lauf bei langsamer Frequenz.

Das Uhrwerk gemäß F i g. 3 umfaßt eine Zeitbasis 101 bekannter Bauweise, die einen Frequenzteiler 102 ebenfalls bekannten Typs ansteuert. Dieser liefert auf mehrere festgelegte Ausgänge Signale unterschiedlicher Frequenzen, beispielsweise auf 102c ein Signal von 1 Hz und auf 102c/ ein Signal von 32 Hz. Diese beiden Ausgänge speisen UND-Gatter 135 bzw. 136 und dann über ein ODER-Gatter 137 einen Steuerkreis 105 des Anzeigesystems 110, das im vorliegenden Fall eine Flüssigkristallanzeige umfaßt. Dieser an sich bekannte Steuerkreis umfaßt mindestens einen Zählkreis 106, angeschlossen an den Eingang 105c, sowie einen Dekodierkreis 118, angeschlossen an den Zählkreis 106. Der Zählkreis 106 empfängt beispielsweise einen Impuls pro Sekunde, und der Dekodierkreis für die Anzeige aktiviert die verschiedenen Segmente derselben derart daß sich unterschiedliche Ziffern zur Anzeige der Sekunden, Minuten, Stunden und des Datums ergeben. Der Dekodierkreis 118 besitzt außerdem zwei Eingänge \\&k und 118/, die die Anzeigesteuerung ermöglichen: Ein Logikpegel 1 am Eingang 118Jt bewirkt die gleichzeitige Aktivierung aller Segmente der Anzeige 110; ein Logikpegel 1 am Eingang 118/bewirkt die Löschung der gesamten Anzeige UO.

Das Uhrwerk gemäß F i g. 3 umfaßt ferner einen Detektorkreis 104, identisch mit dem Kreis 4 des Uhrwerks mit Analoganzeige gemäß F i g. 1; dieser Schaltkreis erzeugt demgemäß an seinem Ausgang 104a ein Signal a, sobald die Spannung an den Klemmen Ul und 112 einen bestimmten Grenzwert übersteigt.

Das Signal a wird an den Eingang des Auswahlkreises 103 übertragen. Dieser Auswahlkreis 103 umfaßt zwei Flip-Flops_121 und 122 in Serienschaltung, wobei der Ausgang ζ) des Flip-Flops 121 mit dem Eingang CL des Flip-Flops 122 verbunden ist. Der Ausgang 121Q des Flip-Flops 121 ist verbunden mit einem der Eingänge für die UND-Gatter 132 und 134. Der Ausgang 121£>des Flip-Flops 121 liegt an einem der Eingänge der UND-

Gatter 131 und 133. Der Ausgang 122Q des Flip-Flops 122 ist verbunden mit dem zweiten Eingang der UND-Gatter 133 und 134. Der Ausgang 122<?des Flip-Flops 122 liegt am zweiten Eingang der UND-Gatter 131 und 132.

Der Eingang des Auswahlkreises 103 ist gleichzeitig der Eingang CL des Flip-Flops 121. Beim Fehlen eines Signals auf 121CZ. führen die beiden Flip-Flops, die durch nicht dargestellte Mittel beim erstmaligen Anlegen der Spannung an den Schaltkreis auf Null gestellt worden sind, einen Logikpegel 1 auf ihren Ausgängen Q, die an das UND-Gatter 131 angelegt sind und demgemäß einen Logikpegel 1 an dessen Ausgang erzeugen mit der Konsequenz, daß ein Logikpegel 1 am zweiten Eingang des UND-Gatters J35 Hegt. Dieses läßt das Signal von 1 Hz passieren, das über das ODER-Gatter 137 den Steuerkreis 105 speist und damit den Normalbetrieb des Uhrwerks ermöglicht Es kann leicht verifiziert werden, daß die drei anderen UND-Gatter 132 bis 134 gesperrt sind, und daß infolgedessen Logikpegel 0 am zweiten Eingang des UND-Gatters 136 liegt, das demgemäß gesperrt ist Ein erstes Signal a am Eingang CL des Flip-Flops 121 läßt dieses kippen, während der Flip-Flop 122 auf seinem vorhergehenden Schaltzustand bleibt. Ein Logikpegel 1 liegt nun an den Ausgängen 121Q und \22Q, womit die beiden Eingänge des UND-Gatters 132 auf 1 gebracht werden, und eine 1 am Eingang k des Dekodierkreises 118 erscheinen lassen, womit alle Segmente aktiviert werden. Ein zweites Signal a bei 121C/läßt die beiden Flip-Flops 121 und 122 kippen, und ein Logikpegel 1 erscheint bei 121 ζ) und 122Q, womit eine 1 an den beiden Eingängen des UND-Gatters 133 erscheint und infolgedessen auch am Eingang / von Schaltkreis 118, so daß die Löschung aller Segmente ausgelöst wird. Ein drittes Signal a läßt den Flip-Flop 122 kippen, während der Flip-Flop 122 in seinem vorhergehenden Schallzustand bleibt. Die Ausgänge 121Q und 122Q weisen nun Logikpegel 1 auf, womit das UND-Gatter 134 entsperrt wird und ein Logikpegel 1 am zweiten Eingang des UND-Gatters 136 erscheint. Das letztere, nunmehr entsperrt, läßt das Signal von 32 Hz durch, das über ODER-Gatter 137 den Steuerkreis 105 und die Anzeige 110 mit beschleunigter Frequenz laufen läßt Ein viertes Signal a bei Cl 121 läßt beide Flip-Flops 121 und 122 kippen, und die ursprüngliehe Situation ergibt sich wieder, wobei UND-Gatter 131 entsperrt ist und der zweite Eingang von UND-Gatter 135 auf 1 liegt

Es ist demgemäß möglich, nacheinander Normalbetrieb, gleichzeitige Aktivierung aller Anzeigesegmente

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test) und beschleunigten Lauf der Anzeige zu überprüfen.

Es ist offensichtlich, daß der Auswahlschaltkreis 103 nach F i g. 3 ersetzt werden könnte durch eine Schaltung 203 gemäß F i g. 4 mit einem Schieberegister 204. Dieser letztere kann eine große Anzahl von Ausgängen A. B, C ...Vaufweisen, die das Auslösen komplizierterer Prüfungen als der oben beschriebenen ermöglicht. Diese Ausgänge sind an einen Abtastkreis 250 angeschlossen, äquivalent demjenigen, der die Gatter 135,136 und 137 in F i g. 3 umfaßt Der Kreis 250 ist an den Steuerkreis 205 angeschlossen, der seinerseits die Anzeige speist Mit Hilfe dieses Kreises können nacheinander alle Funktionen des Uhrwerks nacheinander erregt werden: Kurzzeitzähler, Wecker, Rückwärtszähler, Datumeinstellung, Stundeneinstellung, Zeitzonenänderung usw.

Schließlich können zwei Spannungsimpulse an den Klemmen 111 und 112 mit sehr genauen Zeitintervalien angelegt werden, um auf diese Weise den Betrieb des Uhrwerks zu kontrollieren.

Alle diese Prüfungen wurden in den beschriebenen Ausführungsbeispielen durch eine Erhöhung der Speisespannung bewirkt, doch ist es offensichtlich, daß sie auch durch Inversion der Polarität an den Eingangsklemmen 11 und 12 bzw. 111,112 bewirkt werden könnten. Es ist ebenso offensichtlich, daß eine Spannungsverringerung vorgesehen werden könnte, um ein Steuersignal zu erzeugen, wenn auch diese Arbeitsweise bestimmte Nachteile gegenüber dem weiter oben beschriebenen Beispiel aufweist. Man kann nur annehmen, daß eine Spannungsabsenkung infolge eines auf die Befestigung der Batterie einwirkenden Stoßes den beschleunigten Gang des Motors im Falle der Fig. 1 auslösen könnte. Es ist aber auch klar, daß diese Nachteile annuliert werden könnten durch entsprechend ausgebildete Schaltkreise.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektronisches Uhrwerk mit einem Zeitbasisschaltkreis, einem von dem Zeitbasisschaltkreis gespeisten Frequenzteilerschaltkreis, einem an dem Frequenzteilerschaltkreis angeschlossenen Steuerschaltkreis, einem von dem Steuerschaltkreis gespeisten Anzeigesystem und Eingangsklemmen für die Versorgungsspannung, die entweder an eine interne Spannungsquelle oder an eine externe Spannungsquelle angeschlossen werden können, mit einem an die Eingangsklemmen angeschlossenen Detektorkreis zum Erzeugen eines Logiksignals in Abhängigkeit von einem bestimmten, an die Klemmen angelegten Signal, sowie mit einem Auswahlschaltkreis, der im Ansprechen auf dieses Logiksignal mindestens ein Befehlssignal erzeugt, das an mindestens einen der genannten Schaltkreise anlegbar ist, d a durch gekennzeichnet, daß der Detektorkreis für die Erzeugung des Logiksignals bei Anlegen einer von der externen Spannungsquelle gelieferten, von der internen Spannungsquelle abweichenden Versorgungsspannung ausgebildet ist.

2. Uhrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektorkreis eine Bezugsspannungsquelle sowie Komponenten zum Vergleich der Bezugsspannung mit der Spannung an den Eingangsklemmen umfaßt.

3. Uhrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektorkreis eine Bezugsspannungsquelle umfaßt, einen Spannungsteiler, der an die Eingangsklemmen angelegt ist, sowie einen Spannungskomparator, der einerseits von der Bezugsspannungsquelle und andererseits von dem Abgriff des Spannungsteilers gespeist ist.

4. Uhrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswahlkreis einen Flip-Flop umfaßt, der seinen Schaltzustand bei Empfang des Logiksignals ändert, sowie einen Abtastkreis, der im Ansprechen auf den Schaltzustand des Flip-Flops zu dem Steuerkreis ein Signal überträgt, das eine beschleunigte Funktion des Anzeigesystems ermöglicht.

5. Uhrwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswahlkreis einen zweiten Flip-Flop umfaßt, der seinen Schaltzustand in Abhängigkeit vom Schaltzustand des ersten Flip-Flops ändert, sowie einen zweiten Abtastkreis, der im Ansprechen auf die Schaltzustandsänderung des ersten und zweiten Flip-Flops ein Prüfsignal zu einem der Schaltkreise überträgt.

6. Uhrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswahlkreis einen Zähler mit Schieberegister umfaßt zum sequentiellen Übertragen eines Erregungssignals an jeden seiner Ausgänge immer dann, wenn das Logiksignal auftritt, sowie einen Abtastkreis, der an einem seiner Eingänge mit dem Erregungssignal beaufschlagt wird und ein Befehlssignal zu einem der Schaltkreise überträgt.