DE2716244B2

DE2716244B2 - Elektronische Kleinuhr mit einer digitalen optischen Anzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE2716244B2
Application number: DE2716244A
Authority: DE
Inventors: Dennis E. Costa Mesa Calif. Walker (V.St.A.)
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1976-05-03
Filing date: 1977-04-13
Publication date: 1978-10-19
Also published as: JPS52134472A; DE2716244C3; FR2350632A2; DE2716244A1; GB1557128A; HK34480A; US4015420A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Kleinuhr mit einer digitalen optischen Anzeigeeinrichtung, eine Schalteinrichtung zum Einschalten der Anzeigeeinrichtung oder eine Lichtquelle zum Beleuchten der Anzeigeeinrichtung, einer elektronischen Schaltungsanordnung zum Erzeugen der darzustellenden Information, die eine Oszillator-Teiler-Anordnung umfaßt, und zwei in Serie geschalteten Batterien zum Speisen der Anzeigeeinrichtung bzw. der Lichtquellen und der elektronischen Schaltungsanordnung, welche Batterien mit der Oszillator-Teiler-Anordnung durch eine Wählschaltung verbunden sind, die Schaltglieder enthält, welche die beiden Batterien mit der Oszillator-Teiler-Anordnung verbinden, wenn die Schalteinrichtung die Anzeigeeinrichtung bzw. die Lichtquelle einschaltet, jedoch mit der Oszillator-Teiler-Anordnung nur eine der beiden Batterien verbinden, wenn die Anzeigeeinrichtung bzw. die Lichtquelle nicht eingeschaltet ist, nach Patent 26 18 863.

Bei der gemäß diesem Patent vorgeschlagenen Uhr wird die eine Batterie, die von der Wählschaltung mit der Oszillator-Teiler-Anordnung verbunden ist, solange die Anzeigeeinrichtung bzw. die Lichtquelle nicht eingeschaltet ist, stärker verbraucht als die Batterie, die

ίο nur beim Einschalten der Anzeigeeinrichtung oder der Lichtquelle zusätzlich angeschlossen wird. Diese ungleichmäßige Ausnutzung der beiden vorhandenen Batterien stellt noch einen gewissen Mangel der im übrigen vorteilhaften vorgeschlagenen Kleinuhr dar.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, die vorgeschlagene Kleinuhr so weiterzubilden, daß eine gleichmäßige Ausnutzung der Batterien gewährleistet ist
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Wählschaltung die beiden Batterien mit der Oszillator-Teiler-Anordnung verbindende Verknüpfungsglieder umfaßt, welche die beiden Batterien abwechselnd während etwa gleich langer Zeitabschnitte an die Oszillator-Teiler-Anordnung anschließen, sofern nicht beide Batterien gleichzeitig angeschlossen sind. Die gleich langen Zeitabschnitte können in besonders zweckmäßiger Weise jeweils den Zeitraum von Mitternacht bis Mittag bzw. Mittag bis Mitternacht umfassen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Wählschaltung einen Pegelumsetzer, der die Spannung des Ausgangssignals der Oszillator-Teiler-Anordnung zum Ansteuern der NF-Uhrlogik auf einen höheren Pegel anhebt.

Demgemäß wird durch die Erfindung eine Kleinuhr mit einer Batteriewählschaltung geschaffen, welche eine erste Batterie zum Speisen der Oszillator-Teiler-Anordnung der digitalen Uhr während der Vormittagsstunden und eine zweite Batterie zum Speisen der Oszillator-Teiler-Anordnung der Uhr während der Nachmittagsstunden auswählt. Wenn dagegen die Zeitinformation vom Benutzer abgefragt wird, schaltet die Wählschaltung die beiden vorhandenen Batterien ein, um die Oszillator-Teiler-Anordnung zu speisen. Auf diese Weise werden die beiden vorhandenen Batterien optimal und völlig gleichmäßig verbraucht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Es zeigen

F i g. 1 das Blockschaltbild einer digitalen Uhr, die nach der Erfindung eine Batteriewählschaltung und einen Pegelumsetzer aufweist,

Fig.2 das schematische Schaltbild der Batterie-Wählschaltung und des Pegelumsetzer der Uhr nach F i g. 1 und

F i g. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung von Signalen, die in der Batterie-Wählschaltung und dem Pegelumsetzer nach F i g. 2 auftreten.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung wird die von zwei in Serie geschalteten Batterien 12 und 14 gelieferte Spannung über die Ausgänge 16 und 18 einer Batterie-Wählschaltung einer Oszillator-Teiler-Anordnung 20 zugeführt, um diese Anordnung zu speisen. Ein Eingang 26 der Batterie-Wählschaltung 30

f>^r> empfängt von der NF-Uhrlogik 22 das Signal AM/PM, das seinen Zustand jeweils am Mittag und um Mitternacht wechselt und danach anzeigt, ob es sich bei der angegebenen Zeit um die Vormittags- oder

Nachmittags-Stunden handelt. Beispielsweise wird von der NF-Uhrlogik 22 dem Eingang 26 während der zwölf Vormittagsstunden (AM) ein Signal mit hohem Pegel und während der zwölf Nachmittagsstunden (PM) ein Signal mit niedrigem Pegel zugeführt. Es versteht sich, daß dieses Beispiel willkürlich ist und das Signal mit hohem Pegel das ΡΛί-Zeitintervall und das Signal mit niedrigem Pegel das /4M-Zeitintervall darstellen könnte.

Mit der NF-Uhrlogik 22 sind mehrere Druckknopfschalter verbunden, die auf einer Leitung 28 ein Signal »Anzeige ein« erzeugen, das der Batterie-Wählschaltung 30 zugeführt wird. Wenn der Benutzer wünscht, daß die von der Uhr gelieferte Zeitinformation von der Anzeigeeinrichtung 24 dargestellt wird, betätigt er den entsprechenden Druckknopfschalter und sendet dadurch auf der Leitung 28 ein Signal mit hohem binären Pegel der Batterie-Wählsehaltung 30 zu. Hierdurch wird bewirkt, daß die Spannung von beiden Batterien 12 und 14 der Oszillator-Teiler-Anordnung 20, der NF-Uhrlogik 22 und der Anzeigeeinrichtung 24 zugeführt wird. Die anderen Druckknopfschalter dienen dazu, verschiedene Zeitinformationen abzurufen und die Uhr zu stellen. Das von der NF-Uhrlogik auf der Leitung 29 gelieferte Signal bestimmt, welche Segmente der Anzeigeeinrichtung 24 aktiviert werden.

Wenn im Betrieb das Signal PM vorliegt und der Druckknopfschalter nicht betätigt ist, liegt zwischen den Ausgängen 16 und 18 der Batterie-Wählschaltung 30 eine Spannung von 1,5 V, so daß die Oszillator-Teiler-Anordnung 20 mit der von einer Batterie gelieferten Spannung von 1,5 V gespeist wird. Die Spannung von 1,5 V ist ausreichend, um die Oszillator-Teiler-Anordnung 20 zu speisen. Wenn am Eingang 26 das Signal AM vorliegt und wiederum der Druckknopfschalter nicht betätigt ist, beträgt die Spannung zwischen den Ausgängen 16 und 18 ebenfalls 1,5 V. Diese Spannung wird jedoch von der zweiten Batterie geliefert. Wenn endlich am Eingang 26 das Signal PM vorliegt und der Benutzer den Druckknopfschalter betätigt hat, so daß auf der Leitung 28 ein Signal mit hohem binären Pegel vorhanden ist, beträgt die Spannung zwischen den Ausgangsleitungen 16 und 18 der Batterie-Wählschaltung 30 3 V, so daß also die Oszillator-Teiler-Anordnung 20 mit einer von den beiden Batterien gemeinsam gelieferten Spannung von 3 V gespeist wird.

F i g. 2 gibt das Schaltbild der Batterie-Wählschaltung und des Pegelumsetzers 30 in Verbindung mit den beiden Batterien 12 und 14 wieder. Die positive Klemme der ersten Batterie 12 ist mit der Batterie-Wählschaltung und dem Pegelumsetzer 30, der NF-Uhrlogik 22 und der Anzeigeeinrichtung 24 verbunden. Die negative Klemme der Batterie 12 ist mit der Gerätemasse und der zweiten Batterie 14 verbunden. Die positive Klemme der zweiten Batterie 14 ist wiederum mit der Gerätemasse und die negative Klemme dieser Batterie mit der Batterie-Wählschaltung und dem Pegelumsetzer 30, der NF-Uhrlogik 22 und der Anzeigeeinrichtung 24 verbunden.

Der Pegelumsetzer 30 besteht aus Pegelschiebeglie- t>o dem 31 und 32, welche den gleichen Aufbau haben. Das Pegelschiebeglied 31 besteht aus vier MOSFETs Q 6, Q7, Q8 und Q9. Entsprechend besteht das Pegelschiebeglied 32 aus vier MOSFETs Q10, Q11, Q12 und Q13. Im Pegelschiebeglied 31 hat der MOSFET Q6 einen t» Kanal vom p-Typ. Seine Sourceelektrode ist mit der positiven Klemme der ersten Batterie 12 verbunden. Seine Drainelektrode ist mit der Drainelektrode des MOSFEt QS verbunden, dar einen Kanal vom n-Typ aufweist, während die Gateelektrode des MOSFET Q6 mit der Sourceelektrode des MOSFET Q7 der Sourceelektrode des MOSFET Q 13, der einen Kanal vom η-Typ aufweist, der Gateelektrode des MOSFET Q12 und einer Klemme Φ em verbunden ist Die Sourceelektrode und das Substrat des MOSFET ζ>8 ist mit der Sourceelektrode und dem Substrat des MOSFET Q9 und mit der negativen Klemme der Batterie 14 verbunden. Die Gateelektrode des MOSFET QS ist mit den Drainelektroden der MOSFETs Q7 und Q9 verbunden. Die Drainelektrode des MOSFET Q7 ist mit der Gateelektrode des MOSFET (?8 und mit der Drainelektrode des MOSFET ζ? 9 verbunden. Die Gateelektrode des MOSFET Q 9 ist mit den Drainelektroden der MOSFETs Q 6 und Q 8 verbunden.

Das Signal Φ«π, das von der Oszillator-Teiler-Anordnung 20 geliefert wird, wird über die Pegelschiebeglieder 31 und 32 der NF-Uhrlogik 22 zugeführt Abgesehen von der Übertragung der Frequenz von den Teilern der Oszillator-Teiler-Anordnung 20 auf die Teiler der NF-Uhrlogik 22 vergrößern die Pegelschiebeglieder 31 und 32 die Spannung von 1,5 V des zugeführten Signals <Pein auf 3 V auf der Ausgangsleitung Φ_ίυΛ die zu der NF-Uhrlogik 22 führt

Die MOSFETs Q10 bis C? 13 des Pegelschiebegliedes 32 sind in der gleichen Weise geschaltet wie die MOSFETs des Pegelschiebegliedes 31.

Das Signal AM/PM auf der Eingangsleitung 26 wird einem ersten Eingang eines NOR-Gliedes 34 und außerdem über ein NICHT-Glied 38 dem ersten Eingang eines weiteren NOR-Gliedes 40 zugeführt Der Ausgang des NOR-Gliedes 34 ist mit der Gateelektrode eines MOSFET Q4 mit η-Kanal und über ein NICHT-Glied 36 mit der Gateelektrode eines MOSFET Q 5 mit n-Kanal verbunden. Die Gateelektroden der MOSFETs Q 3 und <?6 sind miteinander verbunden. Die Drainelektroden der MOSFETs Q 4 und QS sind miteinander und außerdem mit einem Ausgang 18 verbunden. Die Sourceelektrode des MOSFET QS ist mit der negativen Klemme der Batterie 14 verbunden. Die Sourceelektrode des Transistors Q 4 ist mit der Sourceelektrode des Transistors Q 3 verbunden, der dazu dient, dem MOSFET Q 4 die richtige Substrat-Vorspannung zuzuführen.

Das Druckknopfschalter-Eingangssignal für die Batterie-Wählschaltung wird einem zweiten Eingang des NOR-Gliedes 34 und einem zweiten Eingang des NOR-Gliedes 40 zugeführt. Der Ausgang des NOR-Gliedes 40 ist mit der Gateelektrode eines MOSFET Q1 mit p-Kanal und der Gateelektrode eines MOSFET Q2 mit η-Kanal verbunden. Die Sourceelektrode des MOSFET Q1 ist mit der positiven Klemme der Batterie 12 verbunden. Die Drainelektrode des MOSFET Q1 ist mit der Drainelektrode des MOSFET Q 2 und dem Ausgang 16 verbunden. Die Sourceelektrode des MOSFET Q 2 ist mit der Gerätemasse und den Sourceelektroden der MOSFETs Q 3 und Q 4 verbunden.

Ein MOSFET mit η-Kanal leitet, wenn an seiner Gateelektrode ein Signal mit hohem binären Pegel anliegt, wogegen ein MOSFET mit p-Kanal leitet wenn an seiner Gateelektrode ein binäres Signal mit niedrigem Pegel anliegt.

Wenn auf der Leitung 26 ein Signal mit hohem Binärpegel anliegt, das entweder für die Vormittagsstunden (AM) oder die Nachmittagsstunden (PM) charakteristisch sein kann, ist der Ausgang des

NOR-Gliedes 34 auf einem niedrigen Binärpegel, so daß der MOSFET ζ?4 nichtleitend ist. Der Ausgang des NICHT-Gliedes 36 ist dann auf einem hohen Binärpegel, so daß der MOSFET Q 5 leitet und dadurch die negative Klemme der Batterie 14 mit dem Ausgang 18 verbindet. Wenn auf der Leitung 26 ein Eingangssignal mit hohem Binärpegel anliegt, ist ferner der Ausgang des NICHT-Gliedes 38 auf einem niedrigen Binärpegel. Infolgedessen ist das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 40 auf einem hohen Pegel, so daß der MOSFET Q 2 leitet und dadurch den Ausgang 16 mit der Gerätemasse verbindet. Demgemäß liegt zwischen den Ausgängen 16 und 18 die Spannung der Batterie 14 von 1,5 V, wenn das Eingangssignal auf der Leitung 26 einen hohen Pegel hat.

Hat dagegen das Signal auf der Eingangsleitung 26 einen niedrigen Binärpegel, ist der Ausgang des NOR-Gliedes 34 auf einem hohen Pegel und es leitet der MOSFET Q 4. Hierdurch wird die Gerätemasse mit dem Ausgang 18 verbunden. Der Ausgang des NICHT-Gliedes 36 ist niedrig, so daß der MOSFET Q 5 nicht leitet. Der Ausgang des NICHT-Gliedes 38 befindet sich auf einem hohen Pegel, wenn der Pegel des Signals auf der Eingangsleitung 26 niedrig ist, so daß der Ausgang des NOR-Gliedes 40 sich auf einem tiefen binären Pegel befindet. Infolgedessen leitet der MOSFET Ql und verbindet dadurch den Ausgang 16 mit der positiven Klemme der Batterie 12. Demgemäß liegt zwischen den Ausgängen 16 und 18 die Spannung der Batterie 12 in Höhe von 1,5 V, wenn das Signal auf der Leitung 26 einen niedrigen Pegel hat.

Zusammenfassend ergibt sich demnach, daß bei Vorliegen eines Signals mit hohem Binärpegel auf der Leitung 26, also beispielsweise während der Vormittagsstunden, die Spannung der Batterie 14 von 1,5 V zwischen den Ausgängen 16 und 18 liegt und dadurch der Oszillator-Teiler-Anordnung 20 zugeführt wird. Liegt dagegen auf der Leitung 26 beispielsweise während der Nachmittagsstunden ein Signal mit niedrigem Binärpegel an, so liegt zwischen den Ausgängen 16 und 18 die Spannung der Batterie 12 von ebenfalls 1,5 V, die dann der Oszillator-Teiler-Anordnung zugeführt wird.

Wenn der Benutzer der Uhr einen Druckknopfschalter betätigt und dadurch ein Signal mit hohem Binärpegel an die Eingangsleitung P/B anlegt, wird der Ausgang des NOR-Gliedes 34 niedrig, so daß der MOSFET Q 4 nicht leitet. Es wird jedoch der Ausgang des NICHT-Gliedes 36 hoch, so daß der MOSFET Q5 leitet und dadurch die negative Klemme der Batterie 14 mit dem Ausgang 18 verbindet. Weiterhin ist auch der Ausgang des NOR-Gliedes 40 niedrig, so daß der MOSFET Q1 leitet und die positive Klemme der anderen Batterie 12 mit dem Ausgang 16 verbunden wird. Infolgedessen liegt zwischen den Ausgängen 16 und 18 die Gesamtspannung der beiden in Serie geschalteten Batterien 12 und 14 in Höhe von 3 V an, wenn der entsprechende Druckknopfschalter betätigt worden ist.

Die Pegelschiebeglieder 31 und 32 empfangen als Eingangssignal Φ^η das niederfrequente Ausgangssignal der Oszillator-Teiler-Anordnung 20 und geben es als Ausgangssignal 4>_aus an die NF-Uhrlogik 22 weiter. Die Pegelschiebeglieder 31 und 32 nehmen das von der Oszillator-Teiler-Anordnung 20 gelieferte Signal <£_e,„ auf, dessen Spannung 1,5 V beträgt, und vergrößern

ίο dessen Spannung, so daß das der NF-Uhrlogik 22 zugeführte Signal $_au5eine Spannung von 3 V aufweist.

F i g. 3 veranschaulicht verschiedene Signale, die in der Batterie-Wählschaltung und dem Pegelumsetzer 30 auftreten. Das erste Signal ist das Signal AM/PM. Wenn die Uhr die Vormittagsstunden anzeigt (AM), hat das Signal AM/PM einen hohen binären Pegel, wogegen es einen niedrigen binären Pegel hat, wenn die Uhr die Nachmittagsstunden anzeigt (PM). Die nächste Zeile veranschaulicht das bei Betätigen des Druckknopfschalters auftretende Signal P/B. Wenn der Druckknopfschalter nicht betätigt ist, hat dieses Signal einen niedrigen binären Pegel. Wird dagegen der Druckknopfschalter gedrückt, um die Darstellung der Zeitinformation auf der Anzeigeeinrichtung zu bewirken, nimmt dieses Signal einen hohen Binärpegel an. Die nächsten beiden Signale sind die Spannungspegel an den Ausgängen 16 und 18. Solange der Druckknopfschalter nicht betätigt ist, herrscht zwischen diesen Ausgängen eine Spannung von 1,5 V. Nach Betätigung des Druckknopfschalters wird die Spannung zwischen den beiden Ausgängen jedoch 3 V. Die folgenden Signale A bis / erscheinen an den verschiedenen Punkten der Schaltungsanordnung nach F i g. 2, die mit den gleichen Buchstaben versehen sind.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die eine Batterie-Wählschaltung und einen Pegelumsetzer umfassende Schaltungsanordnung 30 eine erste Batterie 14 mit der Oszillator-Teiler-Anordnung 20 der Uhr verbindet, um diese Anordnung während der Vormittagsstunden (AM) zu speisen, und dann eine zweite Batterie 12 zwischen die Ausgänge 16 und 18 schaltet, um die Oszillator-Teiler-Anordnung 20 während der Nachmittagsstunden (PM) zu speisen. Durch die Erfindung wird die Lebenszeit der Batterien 12 und 14 bedeutend verlängert, weil während des weitaus überwiegenden Teils der Betriebszeit nur eine der beiden Batterien benutzt wird, außer wenn die von beiden Batterien gelieferte Gesamtspannung von 3 V benötigt wird, um die Anzeigeeinrichtung zu aktivieren.

Durch Umschalten der beiden Batterien nach jeweils 12 Stunden wird gewährleistet, daß die beiden Batterien ihre Energie im wesentlichen gleichmäßig abgeben. Ferner erhöht dei Pegelumsetzer die Spannung der von der Oszillator-Teiler-Anordnung 20 gelieferten Signale von 1,5 V auf eine Spannung von 3 V, die zum Betreiben der NF-Uhrlogik benötigt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronische Kleinuhr mit einer digitalen optischen Anzeigeeinrichtung, einer Schalteinrichtung zum Einschalten der Anzeigeeinrichtung oder einer Lichtquelle zum Beleuchten der Anzeigeeinrichtung, einer elektronischen Schaltungsanordnung zum Erzeugen der darzustellenden Information, die eine Oszillator-Teiler-Anordnung umfaßt, und zwei in Serie geschalteten Batterien zum Speisen der Anzeigeeinrichtung bzw. der Lichtquelle und der elektronischen Schaltungsanordnung, welche Batterien mit der Oszillator-Teiler-Anordnung durch eine Wählschaltung verbunden sind, die Schaltglieder enthält, welche die beiden Batterien mit der Oszillator-Teiler-Anordnung verbinden, wenn die Schalteinrichtung die Anzeigeeinrichtung bzw. die Lichtquelle einschaltet, jedoch mit der Oszillator-Teiler-Anordnung nur eine der beiden Batterien verbinden, wenn die Anzeigeeinrichtung bzw. die Lichtquelle nicht eingeschaltet ist, nach Patent 26 18863, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählschaltung (30) die beiden Batterien (12,14) mit der Oszillator-Teiler-Anordnung (20) verbindende Verknüpfungsglieder umfaßt, welche die beiden Batterien (12,14) abwechselnd während etwa gleich langer Zeitabschitte an die Oszillator-Teiler-Anordnung (20) anschließen, sofern nicht beide Batterien gleichzeitig angeschlossen sind.

2. Kleinuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gleich langen Zeitabschnitte jeweils den Zeitraum von Mitternacht bis Mittag (AM)bzv/. Mittag bis Mitternacht (PM)umfassen.

3. Kleinuhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltungsanordnung eine NF-Uhrlogik (22) umfaßt und zwischen die Batterien (12,14) und die NF-Uhrlogik ein mit der Wählschaltung (30) gekoppelter Pegelumsetzer geschaltet ist, der das Ausgangssignal der Oszillator-Teiler-Anordnung (20) auf die NF-Uhrlogik (22) überträgt und dabei die Spannung des Ausgangssignals der Oszillator-Teiler-Anordnung (20) zum Ansteuern der NF-Uhrlogik (22) auf einen höheren Wert vergrößert.

4. Kleinuhr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie-Wählschaltung und der Pegelumsetzer (30) als MOSFET-Schaltungsanordnung ausgebildet ist.