DE2451057B2

DE2451057B2 - Zeitmesser mit elektrooptischer anzeige

Info

Publication number: DE2451057B2
Application number: DE19742451057
Authority: DE
Original assignee: Murreil, Nicholas John, Welwyn Garden City, Hertfordshire (Großbritannien)
Priority date: 1973-10-29
Filing date: 1974-10-26
Publication date: 1977-11-24
Also published as: HK36279A; FR2249380A1; IT1030725B; NL168965B; DE7435915U; US3959963A; NL168965C; JPS5075462A; DE2451057A1; NL7413884A; GB1472260A; FR2249380B1; JPS5441511B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Zeitmesser mit elektrooptischen Anzeigevorrichtungen in Form einer Tafei, die auf einer Seite radiale Streifenelektroden und auf der anderen Seite konzentrische Ringelektroden aufweist die von einer elektronischen Steueranordnung abwechselnd impulsweise erregt werden, um die Streifenelektroden mit ihrer Gesamtlänge für die Minutenanzeige und mit einer inneren Teillänge für die Stundenanzeige zur Wirkung zu bringen.

Bei einem Zeitmesser dieser Art, wie er aus der DT-OS 19 37 868 bekannt ist, ist vorgesehen, durchgehende radiale Linienbeläge der Anzeigetafel entweder mit einer inneren Teillängc oder mit der Gesamtlänge durch entsprechendes Erregen einer von mehreren inneren Ringsegmentelektroden allein oder zugleich mit einer von mehreren äußeren Ringsegmentelektroden für die Stunden- bzw. die Minutenanzeige hervorzuheben, wobei mit impulsartiger Erregung, jeweils abwechselnd bei einer 50%igen Einschaltdauer gearbeitet werden soll. Hier fehlt jedoch eine Sekundenanzeige, für die bei einer anderen Ausführung des bekannten Zeitmessers gesonderte feine Strichelektroden vorgesehen sind, so daß insgesamt eine Vielzahl von Erregerleitungen erforderlich wäre.

Ferner sind in der älteren Anmeldung DT-OS 22 32 632 auf einer Seite einer Anzeigetafel radiale Linien- und Punktbeläge je mit besonderer Zuleitung zum Anlegen des Erregerpotentials für die Stunden-, Minuten- und Sekundenanzeige vorgesehen, wobei dann auf der anderen Tafelseite nur eine allen Belägen gemeinsam leitende Scheibe erforderlich ist. Dies bedeutet aber, daß im allgemeinsten Fall, nämlich mit 60facher Unterteilung des Zifferblattes, für alle drei Anzeigen 180 Beläge mit 180 Zuleitungen vorzusehen

Die vorliegende Erfindung strebt demgegenüber eine Vereinfachung im Aufbau der Anzeigevorrichtung und der Steuereinrichtung an und erreicht dies nach dem Grundgedanken der Erfindung dadurch, daß zwei Ringelektroden einerseits der Anzeigetafel gemeinsam mit bis zu 60 radialen Streifenelektroden andererseits der Anzeigetafel durch Umschalten der Erregung zwischen drei Zuständen, in denen die äußere oder die innere Ringelektrode oder beide Ringelektroden erregt werden, der Sekunden-, Stunden- und Minutenanzeige dienen.

Somit ermöglicht also die Erfindung eine dreifache Zeitangabe mit höchsten 60 Streifenelektroden und zwei konzentrischen Ringelektroden bei einem Minimum von unterzubringenden und zu steuernden Zuleitungen für ihre Erregung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die in den Patentansprüchen 2 bis 6 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 die Front eines Zeitmessers nach der Erfindung mit Bestandteilen der Anzeigeeinrichtung in schematischer Darstellung,

Fig.2 einen Schnitt durch den Zeitmesser nach der Linie II-II in F i g. 1, wobei die Dicke der verschiedenen Schichten stark vergrößert in bezug auf ihre Flächen dargestellt ist, um den Aufbau zu verdeutlichen,

F i g. 3 ein Blockschema der elektronischen Schaltungsanordnung des Zeitmessers der F i g. 1 und 2, das die Art der Steuerung der Anzeigeeinrichtung veranschaulicht.

Gemäß Fig. 1 weist der Zeitmesser einen Gehäusering 10 mit Skalenmarken 11 auf, die Intervalle von 5 Minuten angeben und gewünschtenfalls durch weitere Unterteilungen des Stundenkreises in einer herkömmlichen Form ergänzt werden können. Der Gehäusering

JO umschließt und überragt eine tafelförmige Anzeigeeinrichtung 12. Eine Deckscheibe 13 mit einer nicht reflektierenden bzw. spiegelfreien Oberfläche ist in dem Gehausering 10 bündig mit diesem angeordnet. Die in dem Ringgehäuse 10 unter der Deckscheibe 13 befindliche Anzeigeeinrichtung 12 enthalt elektro-optische Anzeigevorrichtungen bzw. -elemente, die in Form von 60 radialen Stäben bzw. Streifen angeordnet sind bzw. in Erscheinung treten, von denen jeder aus zwei Segmenten besteht. Zwecks übersichtlicher Dai stellung sind nur drei Stäbe wiedergegeben, die von den Segmenten A 1 und A 2, D 1 und Bl sowie C 1 und C2 gebildet werden. Es erscheint angebracht, den Stab aus den Segmenten A 1 und A 2 als Stab A zu bezeichnen und entsprechend tür die anderen Stäbe zu verfahren. An der Innenseite der Anzeigeeinrichtung sind die Anzeigeelemente mit zwei konzentrischen Elektroden unterlegt, einer inneren Ring- oder Scheibenelektrode i4 und einer umgebenden Ringelektrode 15. Jede dieser Elektroden besteht aus einem aufgetragenen bzw. niedergeschlagenen Film, der im wesentlichen transparent ist. Die scheibenförmige Elektrode 14 ist den radial innen befindlichen Segmenten Ai, Bi, Cl ... gemeinsam, während die ringförmige Elektrode 15 den radial außenliegenden Segmenten A 2, B2, C2 ... gemeinsam ist.

Auf der Außenseite der tafelförmigen Anzeigeeinrichtung 12 sind 60 radiale Streifenelektroden 16 aufgebracht, von denen jede sich mit einem der Stäbe A, B₁ C ... deckt und so den beiden entsprechenden Segmenten A 1 und A 2, B\ und ö 2, Cl und C2 ... gemeinsam ist. Die Elektroden 16 werden ebenfalls von einem aufgetragenen Film gebildet, der im wesentlichen transparent ist. Die elektrischen Verbindungen zu den Elektroden sind in F i g. 1 durch Anschlüsse 17 und 18 für die beiden Elektroden 14 und 15 sowie durch eine Reihe von Anschlüssen 19 für einzelne Elektroden 16 angedeutet. Dabei sind zusätzlich zu dem Anschluß 19 für die Elektrode 16 des Stabs C weitere sechs der Anschlüsse 19 gezeigt, die einer Fünfminutenperiode der Skalenmarken 11 entsprechen. Die Anzeigeeinrichtung bzw. -tafel 12 sitzt auf einem Block 20, der die elektronischen Schaltkreise für die Steuerung des Zeitmessers enthält und in dem sich praktisch auch die Anschlüsse 17, 18 und 19 befinden, von denen die elektrischen Verbindungen zu den Elektroden in einer herkömmlichen Weise ausgeführt sind.

In F i g. 1 handelt es sich bei den schraffierten Stabsegmenten um diejenigen, die durch das Anlegen der entsprechenden elektrischen Signale sichtbar gemacht worden sind. Die Segmente A 1 und A 2 sind beide sichtbar und erzeugen so einen sichtbaren Stab A, der den Minutenanzeiger der Anzeigeeinrichtung bildet. Als Stundenzeiger dient das sichtbare innere Stabsegment Bl. Das äußere Segment B2 ist gestrichelt dargestellt, weil es zu diesem Zeitpunkt kein sichtbarer Teil der Anzeige ist. Das äußere Segment C 2 dagegen ist sichtbar und vermittelt eine Sekundenanzeige. Somit wird in der Zeichnung die Zeit 35 Sekunden nach 8 Uhr angezeigt. Jede Sekunde wird ein neues äußeres Segment sichtbar gemacht, so zum Beispiel 5 Sekunden später das äußere Segment B 2, während dann weder C2 noch irgendein anderes äußeres Segment zu erkennen ist. Nach weiteren 20 Sekunden ist A 2 für die Sekundenangabe an der Reihe, während sich zugleich der Minutenzeiger um eine Minute weiterbewegen muß, was dadurch erfolgt, daß beide Segmente des nächsten Stabs sichtbar und Segment A 1 unsichtbar gemacht werden. Wenn die Zeit auf 8 Uhr 35 Minuten fortgeschritten ist, werden beide Segmente Cl und C2 als Minutenzeiger sichtbar und wird der Stundenzeiger um zwei Stellen vorgerückt sein, das heißt bis zum zweiten inneren Stabsegment nach B 1. Der Stundenzeiger springt alle 12 Minuten um eine Stelle weiter, um so im Laufe von 60 Minuten in die nächste Stundenstellung zu gelangen.

Die Blockschaltung der F i g. 3 veranschaulicht

to schematisch eine Möglichkeit w:s die Anzeigevorrichtungen bzw. -elemente in der gewünschten Reihenfolge betätigt werden können. Die Schaltung ist ausgelegt für den Fall, daß die An/.eigeelemente Flüssigkristall-Vorrichtungen sind, die beim Anlegen eines elektrischen Feldes undurchsichtig werden infolge der Ausrichtung der Kristallstruktur in diesem Feld. Derartige Vorrichtungen erfordern das Anlegen eines Wechselfeldes.

Die Schaltung wird durch eine Zeitbasis in der Form eines Kristalloszillators 21 gesteuert. Impulse aus dem Oszillator 21 gelangen zu einem 16stufigen Teiler 22, der einen Impuls in der Sekunde an einen Sekundenzähler 23 abgibt. Der Sekundenzähler führt seinerseits einen Impuls je Minute einem Minutenzähler 24 zu, der zwölf Impulse je Stunde einem Stundenzähler 25 zukommen läßt. Die Ausgangssignale der Zähler 23, 24 und 25 werden in binär kodierter Dezimalform einer Multiplexanordnung zugeführt, die aus Schaltkreisen 26, 27, 28 und 29 besteht, die Paare von Eingangssignalen aus den Zählern zugeführt erhalten, wie die eingezeichneten Verbindungsleitungen erkennen lassen. Die Schaltkreise 26 bis 29 werden durch einen Datenanzeige-Wählkreis

30 gesteuert, der Impulse aus dem Teiler 22 auf der Multiplexfrequenz empfängt und seinerseits mittels einer Dreiteilung ein »Sekunden«-Ausgangssignal auf Leitung 31, ein »Minuten«-Ausgangssignal auf Leitung

31 und 32 und ein »Stunden«-Ausgangssignal auf Leitung 32 abgibt. Diese Ausgangssignale werden ferner über einen Segmentvortriebsschaltkreis 33 den Anschlüssen 17 und 18 der Anzeigeeinrichtung zugeführt, die als Einheit 34 in F i g. 3 wiedergegeben ist.

Die Ausgangssignale der Schaltkreise 28 und 29 der Multiplexanordnung gelangen zu Dekodiereinheiten 35 und 36, welche die Signale aus der binär kodierten Dezimalform in die Dezimalform umwandeln und sie einer weiteren Dekodiereinheit 37 zuleiten, welche die Dezimalform in 1 bis 60 umsetzt. Von hier gelangen die Signale über einen Stabvortriebsschaltkreis 38 zu den Anschlüssen 19 der Anzeigeeinheit 34, um einzelne Stäbe für die Anzeige auszuwählen. Ein Rechteckwechselstromgenerator 39, der mit Multiplexfrequenz durch Signale aus dem Teiler 22 betrieben wird, liefert das Wechselfeld, das für die Flüssigkristallvorrichtungen der Anzeigeeinrichtung erforderlich ist.

In Abhängigkeit von den Impulsen aus dem Teiler, die zum Beispiel mit einer Frequenz von 40 Impulsen je Sekunde auftreten können bewirkt der Wählkreis 30 eine Umschaltung zwischen den Sekunden-, Minuten- und Stundenzählern 23, 24 und 25 und synchron dazu eine Umschaltung des Segmentvortriebs 33 zwischen drei Zuständen, in denen er die Elektrode 15 bzw. die Elektroden 14 und 15 bzw. die Elektrode 14 speist. Von der Multiplexanordnung wird eine der Streifenelektroden 16 gespeist, die gemäß dem Wert in dem Zähler ausgewählt wurde, mit dem der Multiplexer verbunden ist, und das in Betracht kommende Segment oder die in Betracht kommenden Segmente werden von dem ständig arbeitenden Wechselstromgenerator 39 erregt, um Sekunden. Minuten oder Stunden anzuzeigen.

Lediglich als Beispiel ist nachstehend angegeben, wie die Schaltungsanordnung der Fig. 3 aus COS/MOS-Halbleitern in Form von normalendigitalenintegrierten Schaltkreisen aufgebaut werden können, wie sie von der Firma R. C. A. Corporation unter der Serienbezeichnung CD4000 im Handel sind. Ähnliche Schaltungen sind von anderen Herstellern, zum Beispiel als Serie MC14000 von Motorola erhältlich.

— Anzeigeeinheit (34)

Diese kann eine Flüssigkristall-Anzeigeeinheit der R. C. A.-Type TA8054 sein, wobei die Anordnung der Elektroden so geändert wird, daß sich die gewünschte Uhrfrontansicht anstelle einer numerischen Anzeige mit sieben Elementen ergibt.

— Zeitbasis (21)

Die 1-Hertz-Zeitbasis kann abgeleitet werden von atomarer, Radiosignal-, Quarzkristall-, Netzspeisung oder aus einer anderen Quelle, etwa einer Hauptuhranlage.

Beispiel für eine COS/MOS-Logik:

Quarzkristall-Oszillator
Puffer

- 262.144 Kc R. C. A.

- 1 NOR-Glied CD4002

-Teiler (22)

Der Teiler muß zur Verwendung mit der gewählten Zeitbasis geeignet sein und dient der Erzeugung des 1-Hertz-Impulses für den Antrieb der Sekunden-, Minuten- und Stundenzähler. Ein zweiter Ausgang ist der Steuerung von Datenanzeigewählkreis und Multiplexanordnung bestimmt, wobei die Frequenz von der Type der zu betreibenden Anzeigeeinheit abhängt.

Beispiel für eine COS/MOS-Logik:

Teiler 7stufig - CD4024 Binärzähler
i4suifig - CD4020 Binärzähler

-Zähler (23,24,25)

Der Zähler besteht aus Stufen für Teilung durch 10 und für Teilung durch 6 mit binär kodierten Dezimal-Ausgangssignalen, wobei auch andere Schlüssel, zum Beispiel Exzess-Grau-Kode, Oktal-Kode usw. verwendet werden können. Der Stundenzeiger wird um 1 Segment alle 12 Minuten, um 60 Segmente alle 12 Stunden vorgerückt.

Beispiel für COS/MOS-Logik:

Zähler, Sekunden - CD4029oderCD4083
Minuten - CD4029oderCD4083
Stunden - CD4029oder CD4083

Eine Anzahl verschiedener Standard-Packungen sind in COS/MOS-Halbleiterausführung verfügbar, die die erforderlichen Funktionen ausüben.

— Multiplexanordnung(26bis29)

Die Ausgangssignale der Sekunden-, Minuten- und Stundenzähler werden über den Multiplexer geleitet, der in Verbindung mit den gewählten Stabsegmenten die Sekunden, Minuten und Stunden auf der Anzeigeein heit in ständigem Umlauf sichtbar macht, aber mit eine solchen Geschwindigkeit, daß die Sekunden, Minutei und Stunden gleichzeitig wiedergegeben erscheinen.

Beispiel für COS/MOS-Logik:
Multiplexer - CD4019

— Datenanzeigewähler(30)

ίο Dieser steuert den Multiplexer und die gewählten inneren und/oder äußeren Stabsegmente, so daß die Ausgangssignale für die Stabsegmente der Anzeigeeinheit die richtige Phasenlage zu den dekodierter Multiplexer-Ausgangssignalen haben.

Beispiel für COS/MOS-Logik:

Datenanzeige-Wählkreis — CD4018

— Dekodierer (35 bis 37)

Die binär-kodierten Dezimal-Ausgangssignale aus dem Multiplexer werden aus der binärkodierten Dezimalform in die Dezimalform und dann aus der Dezimalform in Nummer 1 bis 60 umgewandelt.

Beispiel für COS/MOS-Logik:

BCD in Dezimal - CD4028
in Ibis 60 - CD4081

— Antriebseinheit

Die hängt von der Type dei zu steuernden Anzeigeeinheit ab. Die Beispiele gellen für die Anzeige mit lichtaussendenden Dioden (LED) und mit flüssigen Kristallen (LCD).

Beispiel für COS/MOS-Logik:

LED-Antriebseinheit - CA3082
LCD-Antriebseinheit — CD4030

Anstelle der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen ist

es möglich. Elektrophorese-Vorrichtungen oder Magnetfilm-Vorrichtungen zu verwenden. Bei den ersteren werden suspendierte Teilchen zur Abscheidung auf einer der Elektroden gebracht, so daß die Vorrichtung undurchsichtig gemacht wird, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird. Bei der letzteren werden magnetisierte Teilchen durch ein angelegtes Magnetfeld ausgerichtet, so daß ein undurchsichtiger Zustand erzeugt wird. Für diese beiden Arten von Vorrichtungen ist die verwendete Schaltung im wesentlichen die

gleiche wie die in F i g. 3 dargestellte.

Eine weitere Alternative besieht in der Verwendung von lichtemittierenden Dioden als Anzeigevorrichtungen, und in diesem Fall ist Gleichstrom anstelle von Wechselstrom erforderlich, weshalb das Glied 39 in Fig. 3 wegzulassen und daraus sich ergebende Änderungen vorzunehmen sind. Es ist möglich, eine getrennte Diode oder Gruppe von Dioden für den Stundenzeiger und den Minutenzeiger der Anzeigeeinrichtung zu verwenden, wobei die Dioden der beiden Zeiger in

wi entgegengesetzter Richtung gepoh sind, so daß je nach Stromrichtung entweder der Stundenzeiger oder der Minutenzeiger gewählt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

20 30 Patentansprüche:

1. Zeitmesser mit elektro-optischen Anzeigevorrichtungen in Form einer Tafel, die auf einer Seite radiale Streifenelektroden und auf der and Seite konzentrische Ringelektroden aufweist, . von einer elektronischen Steueranordnung abwechselnd impulsweise erregt werden, um die Streifenelektroden mit ihrer Gesamtlänge für die Minutenanzeige und mit einer inneren Teillänge für die Stundenanzeige zur Wirkung zu bringen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ringelektroden (14, 15) einerseits der Anzeigetafel (12) gemeinsam mit bis zu 60 radialen Streifenelektroden (A, B, C) andererseits der Anzeigetafel (12) durch Umschalten der Erregung zwischen drei Zuständen, in denen die äußere oder die innere Ringelektrode oder beide Ringelektroden (14, 15) erregt werden, der Sekunden-, Stunden- und Minutenanzeige dienen.

2. Zeitmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (Fig.3) so ausgebildet ist, daß sie die einzelnen Streifenelektroden mit einer ausreichenden Geschwindigkeit abtastet, damit ein einmal bei jeder Abtastung sichtbar gemachtes Segment dem Benutzer als kontinuierlich sichtbar erscheint, und daß sie zugleich wahlweise eine oder beide Ringelektroden erregt, um ein Segment oder beide Segmente eines Stabes sichtbar zu machen.

3. Zeitmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (Fig.3) eine Zeitbasis (21), mit Impulsen aus der Zeitbasis gespeiste Sekunden-, Minuten- und Stundenzähler (23, 24, 25), einen ebenfalls mit Impulsen aus der Zeitbasis gespeisten Datenanzeige-Wählschaltkreis (30) mit zwei Ausgängen (31, 32) für die Erregung der beiden Ringelektroden (14, 15) eine von den Ausgangssignalen des Wählschaltkreises gesteuerte und Eingangssignale von den Zählern empfangende Multiplexanordnung (26 bis 29) sowie Antriebsschaltkreise (28 bis 33) umfaßt, die die Multiplexanordnung mit den Streifenelektroden und die Ausgänge des Wahlschaltkreises mit den Ringelektroden koppeln.

4. Zeitmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (Fig.3) einen Wechselstromgenerator (39) enthält, der zwischen gegenüberliegenden Elektroden der von den Antriebsschaltkreisen gewählten elektro-optischen Vorrichtungen liegt.

5. Zeitmesser nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die elektro-optischen Vorrichtungen von flüssigen Kristallen gebildet werden, die in einer gemeinsamen Umhüllung untergebracht sind und einen einheitlichen Flüssigkeitskörper bilden.

6. Zeitmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektro-optischen Vorrichtungen lichtemittierende Dioden sind.

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