CN110462528B - 用于调节电子手表的工作频率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于调节电子手表(10)的工作频率的方法，该方法通过安装在便携式电子设备(12)中的计算机应用程序进行，该调节方法包括由该计算机应用程序执行的以下步骤：‑在便携式电子设备中产生脉冲参考信号；‑将脉冲参考信号转换成由光脉冲组成的调制光信号；‑通过光源或通过对便携式电子设备(12)的屏幕(36)发射的光的调制向电子手表(10)传输该调制光信号，并且包括由电子手表(10)执行的以下步骤：‑从由光学传感器(16)接收的调制光信号重构脉冲参考信号；‑根据脉冲参考信号校正存储在电子手表(10)的调节电路(32)的存储器(33)中的抑制值。

Description

用于调节电子手表的工作频率的方法

技术领域

本发明涉及电子手表的领域。本发明更具体地涉及一种用于调节(调整，设定)电子手表—尤其是设有石英振荡器的电子手表—的工作或时钟频率的方法。

背景技术

电子手表机芯通常具有提供时间信号的时基和接收该时间信号的显示模块，该时间信号由时钟脉冲组成。时基包括时钟电路和分频器电路。时钟电路由石英振荡器组成，该振荡器向分频器电路提供时钟信号，该时钟信号具有确定的时钟频率。分频器电路由输出时钟脉冲组成的时间信号的一系列分频器组成。对于电子手表、特别是模拟显示类型的电子手表，时钟信号通常具有1Hz的频率，从而秒针由步进电机以秒的节奏—也就是在每秒6°的圆弧上—致动。

然而，在工业生产中，很难生产具有明确定义的参考频率的振荡器以便在一系列分频器的输出端获得参考频率单位(例如1Hz)下的时钟脉冲。这种振荡器通常被安排成在生产阶段的后期制造，其参考频率在稍高的频率范围内。为了最好地调节由时基产生的时间信号，已知将时基与抑制或调节电路相结合，抑制或调节电路在分频器电路的输入端提供抑制信号，该抑制信号用于在抑制周期(例如持续约一分钟)期间去除多个时钟脉冲，用于参考频率的平均校正。专用的测量和编程设备可以确定工作频率相对于参考时钟的偏差，并对要去除的脉冲进行编程，使得电子手表的工作频率尽可能接近参考时钟频率。

为了校准电子手表的工作频率，目前必须使用专门的测量和编程设备。然而，这种设备的缺点是价格昂贵。因此，原则上，电子手表的工作频率只能在手表上市前的质量控制期间或售后服务操作期间进行校准，对于售后服务操作，手表必须返回工厂或拥有该设备的客户服务网点。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提出一种调节电子手表的工作频率的方法，该方法的优点是不需要专门的测量和编程设备，并且实施非常方便。

为此，根据本发明的一个方面，提出了一种借助于安装在便携式电子设备中的计算机应用程序来调节电子手表的工作频率的方法，该便携式电子设备尤其包括微控制器、光源和屏幕，其中，该电子手表包括电子模块，该电子模块包括：

-振荡器和分频器电路，该分频器电路布置在振荡器的下游，并且配置成传输与所述工作频率相对应的脉冲信号，

-工作频率调节电路，该调节电路包括存储抑制值的存储器，该调节电路被设置成根据抑制值来抑制由分频器电路传输的一个或更多个脉冲，

-通信单元，该通信单元用于与便携式电子设备通信，该通信单元包括光学传感器，该光学传感器布置成接收光脉冲序列形式的信号，该信号被称为调制光信号，

-微控制器，该微控制器布置成根据由通信单元接收的调制光信号来控制所述工作频率调节电路，

该调节方法包括由计算机应用程序执行的以下步骤：

-在便携式电子设备中产生脉冲参考信号，

-将所述脉冲参考信号转换成由光脉冲组成的调制光信号，

-经由光源或经由对由便携式电子设备的屏幕发射的光的调制，向电子手表的通信单元的光学传感器传输所述调制光信号，

该方法还包括由电子手表的微控制器执行的以下步骤：

-从由光学传感器接收的调制光信号开始来重构脉冲参考信号，

-根据该脉冲参考信号(随着该脉冲参考信号的变化)来校正存储在调节电路的存储器中的抑制值。

该方法使得通过根据校正的抑制值来抑制由分频器电路传输的一个或更多个脉冲以便校正电子手表的工作频率成为可能。

在本申请中，“抑制值”是指：

-在时间校准操作期间、例如在销售手表之前，存储在工作频率调节电路的存储器中的值，用以避免工作频率相对于测量设备的参考时钟的偏差。该测量设备例如是威奇电子公司出售的类型，并且还根据该频率计算与分频器中要去除的脉冲的数量相对应的抑制值，使得工作频率尽可能接近测量设备的参考时钟频率；或者

-在根据本申请中公开的调节方法的后续工作频率校正期间存储在工作频率调节电路的存储器中的抑制值。

此外，在本申请中，“校正抑制值”指的是用新值替换频率调节电路的存储器中的抑制值，或者通过应用偏移(补偿)来校正该抑制值。

此外，在本申请中，“调制光信号”是指一系列光脉冲，它们的持续时间和间隔可以根据由信号编码的信息而变化。例如，每个光脉冲可以表示比特值“1”，光脉冲的每个缺失表示比特值“0”，使得调制光信号可以编码例如32比特的数值，该数值表示用于替换或校正抑制值的参考值。

此外，该方法可以包括具有下列技术特征的优选实施例，这些技术特征可以单独存在或者以任何技术上可能的组合而存在。

根据一个优选实施例，所述脉冲参考信号包括新的抑制值的编码，所述新的抑制值用于在校正步骤期间替换存储在存储器中的抑制值。

根据一个优选实施例，所述脉冲参考信号包括偏移值的编码，该偏移值用于在校正步骤期间增大或减小存储在存储器中的抑制值。

根据一个优选实施例，该便携式电子设备的屏幕包括用以输入用于产生脉冲参考信号的数值的接口。

根据一个优选实施例，该电子手表包括预先与协调世界时UTC同步的实时时钟，该脉冲参考信号包括协调世界时UTC的编码，该电子手表的微控制器配置为连续地:

-从脉冲参考信号重构的协调世界时UTC；

-将所述重构的协调世界时UTC与由电子手表的实时时钟给出的时间进行比较；

-根据该比较的结果校正存储在存储器中的初始抑制值。

根据一个优选实施例，用于产生脉冲参考信号的协调世界时由便携式电子设备的微控制器通过网络时间协议(NTP)经由外部源时钟获得。

根据一个优选实施例，该便携式电子设备还包括全球导航卫星系统(GNSS)；以及，用于产生脉冲参考信号的协调世界时UTC由该便携式电子设备的微控制器借助于所述全球导航卫星系统获得。

根据一个优选实施例，该便携式电子设备能连接到移动电话网络，用于产生脉冲参考信号的协调世界时UTC通过所述网络获得。

根据一个优选实施例，该方法包括由电子手表的微控制器执行的以下步骤：向便携式电子设备或远程服务器发送表示差分数值的信号，该差分数值对应于校正前和校正后电子手表的实时时钟的频率之差。

根据一个优选实施例，发送差分数值的步骤通过由光脉冲组成的第二调制信号的光传输执行，所述第二调制信号由电子手表的光发射器发送到便携式电子设备的光传感器。

根据一个优选实施例，该电子手表的存储器存储至少一个温度校正参数，所述脉冲参考信号包括至少一个校正后的温度校正参数的编码，该方法包括以下步骤：根据脉冲参考信号校正存储在调节电路的存储器中的温度校正参数。

附图说明

通过下面参考附图以非限制性示例给出的描述，其他特征和优点将会清楚地显现，在附图中：

-图1示出用于实施根据本发明的方法的电子手表和便携式电子设备的透视图，

-图2示出图1的手表的电子模块的框图。

具体实施方式

参考图1，电子手表10被配置成与便携式电子设备12—例如智能手机或平板电脑—通信。便携式电子设备12被配置为向电子手表10发送调制的光信号，以便调整手表的工作频率。为此，电子手表10具有表盘11，该表盘包括孔15或对光波来说透明的部分。光学传感器16—例如光电二极管或光电晶体管—布置在该孔15中或该透明部分的下方。在未示出的变型中，光学传感器16可以集成在电子手表10的表壳中间件(中框)14中，特别是如果所述壳体中间件14由透明塑料制成的话。在另一未示出的变型中，光学传感器16可以布置在具有透明后盖的表壳的背面，以便例如通过蓝宝石玻璃可见。电子手表10还包括模拟型时间显示装置18，该显示装置包括由步进电机(未示出)驱动的指针。在一个变型中，时间显示装置可以是数字类型的。

在图2中，电子手表配备有电子模块20，该电子模块20包括微控制器21、用于给微控制器21供电的电源单元22—例如蓄电池或干电池、以及用于为电子手表的工作频率计时(使之有节拍)的时钟单元24。该时钟单元24包括振荡器26以及分频器电路28，该振荡器26例如是石英振荡器，该振荡器26提供由以确定的时钟频率产生的脉冲组成的时钟信号S2，该分频器电路28布置在振荡器26的下游，在第一输入端接收来自时钟信号S2的时钟脉冲，并且输出电子手表的工作频率的脉冲信号S1。信号S1发送到手表的步进电机线圈的端子，以便驱动时间显示器的指针。电子模块20还包括通信单元30和调节电路32，该通信单元30尤其包括连接到微控制器21的光学传感器16，该调节电路32用于调节电子手表的工作频率。调节电路32包括存储器33，例如随机存取存储器(RAM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)或闪存(Flash)类型，该存储器被配置成将抑制值存储在合适的寄存器中。调节电路32向分频器电路28的第二输入端提供抑制信号S3。分频器电路28连接到调节电路32，以便向其传输控制信号S4，一方面使调节电路32与单元24同步以便对电子手表的工作频率计时，另一方面控制抑制信号的周期性发送。调节电路32优选地作用于分频器电路28的第二级的输出，其中对于32Hz的石英振荡器，信号频率是例如接近16kHz的频率。分频器电路28的第二级的编程脉冲数例如每60秒被移除一次。

参考图1，便携式电子设备12尤其包括光源35，光源35例如是通常用作照相机闪光灯的一个或多个发光二极管。电子设备12还包括触摸屏36和微控制器(未示出)。电子设备12还包括用于调节电子手表10的工作频率的计算机应用程序。该计算机应用程序可以从计算机服务器下载，并与

和

操作系统兼容。

在一个实施例中，当计算机应用程序启动时，便携式电子设备12的微控制器执行一系列指令，以便执行以下步骤:i)在便携式电子设备12中产生代表参考值的脉冲参考信号；ii)将脉冲参考信号转换成调制光信号；然后iii)通过将手表和电子设备彼此相距很短的距离相对放置，或者彼此抵靠放置，从而经由光源35将调制光信号传输到电子手表10的光传感器16。

根据该实施例，电子手表的工作频率相对于参考时钟的偏差(或速率误差)由威奇电子股份有限公司(Witschi Electronic SA)出售的专用测量设备预先确定。该设备能估计在相对于参考时钟的确定周期内的工作频率偏差(或速率误差)。例如，可以通过测量设备的感应传感器在两秒钟的时间内测量步进电机的第一和第三脉冲之间的边沿来确定工作频率。或者，电子手表工作频率的偏差可以由表的用户通过周期性地将电子手表显示的时间与参考时钟进行比较来直接确定。然而，工作频率的调整会不太准确。基于估计的偏差，可以计算前述抑制值并将其输入存储器33。

便携式电子设备12的屏幕36包括被配置为当计算机应用程序运行时允许输入数值的接口。在一个实施例中，该数值对应于新的工作频率偏差值，旨在替换或校正存储在存储器33中的抑制值。该数值可以用例如对应于每年、每月或每天的秒数的格式来表示。计算机应用程序被配置成控制便携式电子设备12的光源35，以便向电子手表10传输代表该数值的调制光信号。该数值是一个带符号的数字，以考虑工作频率的正或负偏差，也就是手表指示的时间相对于参考时钟是快还是慢。

在工作频率调节操作期间，使用/佩戴电子手表10的人例如通过致动推动件将电子手表10配置为调节模式，通过转动表的表圈或表冠或者对表冠进行单次按压或一系列按压使其处于某一角度位置。然后，使用/佩戴手表的人将便携式电子设备12的光源35定位在设置在表壳14上的孔或透明部分15附近，使得光学传感器16可以直接接收和捕获由光源35传输的光信号。然后，通过与便携式电子设备12的接口交互—例如通过按压触摸屏36的特定区域—开始向光学传感器16传输调制的光信号。在调整的光信号的对应于约几秒钟周期的传输期间，手表的光传感器16接收光脉冲序列。光信号传输一结束，微控制器21就分析传输的数据是否能被解密，然后向光发射器41发送信号(警告光)，以向用户指示光源35传输的整个调制光信号是否已经被正确传输。警示灯可以是能扩散绿色和红色的发光二极管，以向使用/佩戴手表的人指示传输是否成功完成(绿灯)或者传输中是否存在错误(红灯)。用于指示成功传输或传输中的错误—即传输状态—的其他装置可以例如通过根据传输状态(成功传输或传输中有错误)以第一和第二顺序转动时间显示器的一个或多个指针来实现，或者通过借助于例如布置在电子手表表盘的一部分上的液晶显示器(LCD)或有机发光二极管显示器(OLED)来显示指示传输状态的字母数字字符或符号来实现。

通过解码操作，手表的微控制器21能重构对应于工作频率的新偏差的数值。微控制器21随后将根据重构的数值确定抑制值，然后在工作频率调节电路32的存储器33中用这个新的抑制值替换初始抑制值。然后，调节电路32将抑制分频器电路28的第二级中的一个或多个脉冲，以校正工作频率，使得后者尽可能接近期望值。

在一个变型中，在发送光序列之前，可以由便携式电子设备12的微控制器执行计算，以确定与期望工作频率偏差(或速率误差)相关的抑制值。在该变型中，便携式电子设备的微控制器:i)产生代表计算的抑制值的脉冲信号；ii)将脉冲信号转换成相应的光脉冲序列，然后iii)通过光源将调制的光信号传输到电子手表10的光传感器16。电子手表10的微控制器21随后将重构抑制值，并将该抑制值写入调节电路32的存储器33的适当寄存器中。

应当注意，当调制的光信号已经被成功地从便携式电子设备12传输到电子手表10后，优选地在超时期满后自动地停用(使之不起作用)光传感器16，以避免电源单元22的不必要的使用。

在另一个实施例中，便携式电子设备12包括实时时钟，它的频率已经与传播协调世界时(世界调整时间，UTC)的外部源时钟的频率同步。电子手表10也包括实时时钟40。与刚刚描述的实施例不同，计算机应用程序被配置成在便携式电子设备12中产生代表协调世界时时间的脉冲参考信号。

在该实施例中，电子手表10的微控制器21被配置成依次:a)重建协调世界时的数值；b)将所述数值与电子手表10的实时时钟40的数值进行比较；然后c)与该比较相关地校正存储在存储器33中的初始抑制值。

便携式电子设备12的实时时钟与传播协调世界时的外部源时钟的同步例如通过网络时间协议NTP来实现，其中以几毫秒或几十毫秒的典型不确定性来确保与实际协调世界时的同步。在一个变型中，便携式电子设备12还包GPS或伽利略类型的全球导航卫星系统。便携式电子设备12的实时时钟然后可以通过全球导航卫星系统与传播协调世界时的外部源时钟的频率同步。

应当注意，将协调世界时与电子手表10的实时时钟40进行比较的方法独立于使用/佩戴电子手表的人所做的任何时间调整。实时时钟40对应于协调世界时，而时钟单元24连接到时间显示器，例如通过用分频器电路28输出端产生的信号S1激励步进电机的线圈来驱动模拟显示器的指针。

在一个实施例中，电子手表10的电子模块20被配置为向便携式电子设备12或远程服务器(未示出)显示和/或发送表示差分数值的信号，该差分数值对应于校正之前电子手表10的实时时钟的频率和外部源时钟的频率之间的差。便携式电子设备12的计算机应用程序能在运行时通过便携式电子设备12中包括的照相机、麦克风或光学传感器(未示出)来获取由电子手表10显示和/或发送的差分值。

该差分值然后被存储在便携式电子设备12的存储器或服务器存储器中。在根据本发明的工作频率调整方法的每次迭代中，新的差分值被发送并存储在便携式电子设备或服务器的存储器中。然后将不同的差分值相互比较。这种比较使得可以例如通过对数函数建模来预测振荡器频率随时间的变化，以便确定数值校正值，该数值校正值考虑了由于在随后的根据本发明的方法的工作频率校正期间的振荡器老化引起的频率变化。

此外，电子手表模块可以包括工作温度校正系统60，用于补偿温度对石英振荡器的影响。在这种情况下，除了抑制值之外，存储器33还包括一个或多个温度校正值。一个或多个参数用于周期性地计算—例如每四分钟—与温度相关的抑制值，以便更好地调节工作频率。因此，工作频率调整方法使得有可能从电子设备向电子手表发送在调制光信号中的校正后的温度校正参数。然后，这些校正后的温度校正参数将取代存储在存储器33中的先前的温度校正值。

显然，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以对上述本发明的各种实施例进行对本领域技术人员显而易见的各种修改和/或改进和/或组合。例如，从便携式电子设备传输调制光信号并非通过通常用作闪光灯的一个或多个发光二极管，而是通过便携式电子设备的屏幕传输的光的调制。

Claims (11)

1.调节电子手表(10)的工作频率的方法，该方法借助于安装在便携式电子设备(12)中的计算机应用程序进行，该便携式电子设备包括微控制器、光源(35)和屏幕(36)，其中，该电子手表(10)包括电子模块(20)，该电子模块包括：

-振荡器(26)和分频器电路(28)，该分频器电路布置在该振荡器(26)的下游，并且该分频器电路被配置为传输与该工作频率对应的脉冲信号，

-工作频率的调节电路(32)，该调节电路包括存储抑制值的存储器(33)，该调节电路布置成根据抑制值来抑制由分频器电路(28)传输的一个或更多个脉冲，

-通信单元(30)，该通信单元用于与所述便携式电子设备(12)通信，该通信单元包括光学传感器(16)，该光学传感器布置成接收形式为光脉冲序列的信号，该信号被称为调制光信号，

-微控制器(21)，该微控制器布置为根据由通信单元接收的调制光信号来控制所述工作频率的调节电路(32)，

该调节方法包括由所述计算机应用程序执行的以下步骤：

-在便携式电子设备(12)中产生脉冲参考信号，

-将所述脉冲参考信号转换成由光脉冲组成的调制光信号，

-经由光源或经由对便携式电子设备(12)的屏幕发射的光的调制，向电子手表(10)的通信单元(30)的光学传感器(16)传输所述调制光信号，

并且包括由电子手表(10)的微控制器(21)执行的以下步骤：

-从由光学传感器(16)接收的调制光信号重构脉冲参考信号，

-根据脉冲参考信号校正存储在该调节电路(32)的存储器(33)中的抑制值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脉冲参考信号包括新的抑制值的编码，所述新的抑制值用于在校正步骤期间替换存储在存储器(33)中的抑制值。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脉冲参考信号包括偏移值的编码，该偏移值用于在校正步骤期间增大或减小存储在存储器(33)中的抑制值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，该便携式电子设备(12)的屏幕(36)包括用以输入用于产生脉冲参考信号的数值的接口。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，该电子手表(10)包括预先与协调世界时UTC同步的实时时钟(40)，该脉冲参考信号包括协调世界时UTC的编码，该电子手表(10)的微控制器(21)配置为连续地:

-从脉冲参考信号重构的协调世界时UTC；

-将所述重构的协调世界时UTC与由电子手表(10)的实时时钟(40)给出的时间进行比较；

-根据该比较的结果校正存储在存储器(33)中的初始抑制值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，用于产生脉冲参考信号的协调世界时由便携式电子设备(12)的微控制器通过网络时间协议(NTP)经由外部源时钟获得。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，该便携式电子设备(12)还包括全球导航卫星系统(GNSS)；以及，用于产生脉冲参考信号的协调世界时UTC由该便携式电子设备(12)的微控制器借助于所述全球导航卫星系统获得。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，该便携式电子设备(12)能连接到移动电话网络，用于产生脉冲参考信号的协调世界时UTC通过所述网络获得。

9.根据权利要求5所述的方法，包括由电子手表(10)的微控制器(21)执行的以下步骤：向便携式电子设备(12)或远程服务器发送表示差分数值的信号，该差分数值对应于校正前和校正后电子手表(10)的实时时钟(40)的频率之差。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，发送差分数值的步骤通过由光脉冲组成的第二调制信号的光传输执行，所述第二调制信号由电子手表的光发射器(41)发送到便携式电子设备(12)的光传感器。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，该电子手表(10)的存储器(33)存储至少一个温度校正参数，所述脉冲参考信号包括至少一个校正后的温度校正参数的编码，该方法包括以下步骤：根据脉冲参考信号校正存储在调节电路(32)的存储器(33)中的温度校正参数。

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