DE2853422B2 - Elektronische Uhr - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Uhr bestehend aus Elementen wie Oszillator, Frequenzteiler, einer Steuerschaltung für die Anzeige, Anzeige- und Speisevorrichtungeii, Steuerorganen und einer Weckvorrichtung mit einem elektroakustischen Wandler.

In bekannten Uhren dieser Art dient der elektroakustische Wandler ausschließlich der Erzeugung akustischer Signale, um eine Person zu wecken oder an einem bestimmten Zeitpunkt zu erinnern. Die akustischen Wandler bekannter Uhren dienen also ausschließlich der Abgabe akustischer Signale nicht aber als

Empfänger akustischer Signale. Es wäre jedoch in vielen Fällen wünschbar den Wandler in beiden Richtungen zu benutzen, d. h. ihn nicht nur zur Erzeugung akustischer Signale einzusetzen, sondern auch als Empfänger von Informationen in Form akustischer Signale mittels welcher bestimmte Funktionen der Uhr gesteuert werden können. Damit können beispielsweise die an elektronischen Uhren üblichen Druckschalter zur Steuerung bestimmter Funktionen ersetzt werden durch geeignete über den akustischen Wandler steuerbare Schaltungen.

Die US-PS 40 20 628 beschreibt zwar eine elektronische Armbanduhr mit einem Empfänger für akustische oder magnetische Signale, die beispielsweise durch eine entsprechend ausgestattete Telefonstation übertragen werden. Die Armbanduhr wird zu diesem Zweck an geeigneter Stelle in der Nähe der Telefonstation angebracht und mittels kodierter Signale gesteuert, um beispielsweise Gangabweichungen der Uhr zu korrigieren und/oder die Uhr zu richten. Der hier vorhandene Wandler ist jedoch weder geeignet noch so geschaltet, daß er zugleich auch akustische Signale abgeben könnte, und es ist daher nicht möglich durch solche akustische Signale eine Person zu wecken oder an einen bestimmten Zeitpunkt zu erinnern.

Die US-Patentschrift 38 55 574 beschreibt eine Alarmvorrichtung, ζ. B. für Weckeruhren, die akustisch ausgeschaltet werden kann. Der Alarm ertönt also bis ein akustischer Haltebefehl erteilt wird. Nach einer bestimmten Zeit ertönt der Alarm erneut bis ihn ein neuer Haltebefehl ausschaltet. Der Vorgang wiederholt sich bis der Alarm mittels eines Druckschalters endgültig ausgeschaltet wird oder bis der Mechanismus der Vorrichtung automatisch rückgestellt wird. Es sind jedoch zwei getrennte clcktroakustische Wandler, nämlich ein Mikrophon und ein Lautsprecher vorhanden und die Schaltung ist weder dazu bestimmt noch geeignet, eine bestimmte Funktion einer Uhr durch akustische Signale zu steuern.

Die DE-OS 25 39 224 betrifft ein automatisches Korrekturverfahren für eine elektronische Uhr, wobei unter Korrektur die Zeitkorrektur im weitesten Sinne verstanden werden soll. Die Uhr, deren Zeitanzeige korrigiert werden soll, wird auf einen Bereich einer Sendeeinrichtung gelegt. Die Sendeeinrichtung sendet dann ein Impulssignal welches durch einen Empfangsteil der Uhr empfangen wird. Das empfangene Signal betätigt eine elektronische Schaltung der Uhr, welche die gewünschte Korrektur ausführt. Wird zur Übcrtragung der Information eine Schallwelle verwendet, wird in die elektronische Uhr ein Kleinstmikrophon für Ultraschallwellen eingebaut und das Signal in Form einer Impulsfolge von Ultraschallwellen übertragen. Die Verwendung von Ultraschallwellen macht jedoch das Kleinstmikrophon für Geräusche oder Töne im hörbaren Frequenzbereich unempfindlich, so daß die Steuerung einer Funktion einer solchen Uhr durch hörbare Frequenzsignale nicht möglich ist. Auch die Tatsache, daß die Uhr auf eine Sendeeinrichtung gelegt werden muß, macht sie für eine Steuerung durch den Empfang von akustischen Signalen wie die menschliche Stimme oder Geräusche oder von Stößen unbrauchbar.

Aus der DE-AS 11 93 103, der DE-OS 26 06 579 und der DE-OS 25 47 606 sind elektrodynamische sowie piezoelektrische Wandler im akustischen Gebiet und als Ultraschallumsetzer bekannt, welche zur Verwendung sowohl als Schallsender als auch als Schallempfänger geeignet sind. Keiner der Wandler ist aber für eine

Verwendung zur Steuerung einer bestimmten Funktion einer Uhr bestimmt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Uhr mit einem elektroakustischen Wandler zu versehen, wobei derselbe elektroakustischc Wandler akustische SignaJe zur Bezeichnung bestimmter Zeitpunkte abgibt und durch den Empfang von akustischen Signalen oder Stoßen, ohne jegliche Hilfseinrichtung, zur Steuerung bestimmter Funktionen der Uhr verwendet werden kann.

Diese Aiifgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß derselbe elektroakustische Wandlet- auch durch akustische Signale im hörbaren Frequenzbereich an steuerbar ist und diese Information in entsprechende elektrische Signale umwandelt, die mittels einer logischen Schaltung zur Steuerung von Uhrenelementen den Zustand mindestens eines Elementes zu ändern gestatten.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, die Abiführungsbeispiele der erfudungsgemäflen Uhr zeig!.

F i g. 1 zeigt ein Blockschema einer erfindungsgemäßen elektronischen Uhr,

F^: g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des elektroakustischcn Wandlers der erfindungsgemäßen Uhr,

F i g. 3 ist ein Blockschema der logischen Schaltung 10 gemäß Fig. I,

Fig.4 zeigt die Schaltung der Blöcke 1—4 gemäß Fig. 3,

Fig.5 veranschaulicht die elektrischen Signale zur Betätigung des Wandlers,

F i g. 6 zeigt ein Beispiel eines Musiksignals für den Wandler und

Fig. 7 zeigt ein Blockschema eines Ausführungsbcispicls der erfindungsgemäßen Uhr, deren elektroakustischer Wandler zur Aufladung der Batterie verwendet wird.

F i g. I zeigt außer den üblichen Bauelementen, nämlich dem Oszillator 5, Frequenzteiler 6, der Steuerschaltung für die Anzeige 7 und der eigentlichen Anzeige 8 einen clektroakustischen Wandler 9, der mit einer logischen Schaltung 10 zur Steuerung der Uhr verbunden ist. Gemäß Fig.2 weist der Wandler 9 ein piezoelektrisches Plättchen Q auf das mit einer metallischen Membran M verbunden ist. Das piezoelektrische Plättchen Q dient zugleich der Erregung der Membran M, zur Ausstrahlung akustischer Signale als auch zur Umwandlung von Schwingungen der Membian in elektrische Signale, wobei die Schwingung der Membran von Geräuschen, Stimmen oder von Hand gegen das Uhrgehäuse geführten Schlägen herrühren können. Die logische Schaltung 10 kann nach den zu steuernden Funktionen beispielsweise einen Speicher für die Weckzeit, Kreise zur Auswahl der logischen Informationen aus dem Frequenzteiler und eine Vergleichsschaltung zum Vergleich dieser Informationen mit der Weckzeit aufweisen. Die Schaltung 10 kann ferner Kreise aufweisen, die auf bestimmte Kombinationen von Impulsen ansprechen, um eine oder mehrere Weckfrequenzen in gleichmäßigen Abständen zu erzeugen. Die Schaltung kann ferner einen oder mehrere Kreise aufweisen, die auf bestimmte Frequenzen ansprechen, um eine Reihe von Informationen in Form einer Folge von zwei verschiedenen Frequenzen in eine Sequenz logischer Zustände 0, L umzusetzen. Es kann auch mindestens ein Kodier- und Sperrsystem vorgesehen sein, welches ausschließt, daß beliebige Geräusche, die vom Wandler 9 aufgenommen werden, je auf die logische SchaUung 10 einwirken. Die logische Schaltung 10 ist mit verschiedenen Ausgängen des Frequenzteilers 6 und außerdem mit der Anzeigesteuerschaltung 7 sowie mit dem Wandler 9 verbunden.
. Gemäß Fi g. 3 ist der Wandler 9 mit dem Eingang u eines elektronischen Wählschalters 1 verbunden, dessen Anschluß b mit einem logischen Kreis Z und dessen Ausgang c mit dem Eingang eines Wandlerdetektors 3 verbunden ist. Der Wählschalter 1 ;.vird durch das

in Ausgangssignal eines logischen Kreises 4 der Uhr gesteuert Der logische Kreis 4 ist gemäß F i g. 3 mit der Wecklogik 2, dem Wandlerdetektor 3, dem Frequenzteiler 6 und der Anzeigesteuerschaltung 7 verbunden. Nötigenfalls kann der logische Kreis 4 mit Druckknopf-

iι schaltern Po-Pn verbunden sein.

Wie F i g. 4 zeigt, weist der Wählschalter 1 zwei Paare von CMOS-Transistoren 7*1, 7~2 und 7"3. TA sowie einen Inverter la zur Steuerung der Transistoren auf. Für einen gegebenen logischen Zustand 3m Eingang des

.'(ι Tors la sind beide Transistoren des ersten Paars leitend während beide Transisloren des zweiten Paars gesperrt sind. Ändert sich der logische Zustand am Eingang des Tors la wird das zweite Transistorpaar leitend während das erste gesperrt wird. Ist das Transistorpaar Γ3, T4

r> leitend ist der Wandler 9 mit dem Eingang des Wandlerdetektors 3 verbunden und wirkt in diesem Falle als Mikrophon zur Aufnahme von außerhalb der Uhr erzeugten Geräuschen. Im anderen Zustand ist der Wandler 9 mit dem Ausgang der Wecklogik 2

ι» verbunden.

Diese Wecklogik 2 weist einen Speicher für die Weckzeit und eine Vergleichsschaltung 2a auf, welche Schaltung 2a einerseits mit dem Frequenzteiler 6 sowie der Anzeigesteuerschaltung 7 und andernseits mit

r. einem Ausgang des logischen Kreises 4 verbunden ist. Der Ausgang des Kreises 2a setzt Flip-Flop 2b mit zwei Nand-Toren. Dieses Flip-Flop 2b kann entweder mittels eines der Druckknopfschalter Po-Pn über den logischen Kreis 4 oder aber durch ein Signa! vom

■κι Wandler 9 über dessen Detektor 3 zurückgesetzt werden. Der Ausgang des Flip-Flops 2b wirkt auf einen logischen Kreis mit zwei NAND-To.en 2c und 2d, welche je an einem ihrer Eingänge Signale verschiedener Frequenzen aus dem Frequenzteiler erhalten. Die

■11 Tore 2c und 2d erzeugen die Weckimpulse zur Steuerung des Wandlers 9 sowie ein Steuersignal für einen Verzögerungskreis 11 dessen Ausgangssignal auf den Eingang des Tors la des Wählschalters 1 wirkt. Die Verzögerungsschaltung 11 hat den Zweck zu vermei-

Ki den, daß das Wecksignal sich selbst unterbricht. Natürlich könnte der aus den Toren 2c und 2d bestehende logische Kreis anders, insbesondere komplizierter aufgebaut sein, um ein andere? musikalisches Wecksignal zu erzeugen.

ii Der Wandlerdetektor 3 weist einen Operationsverstärker 3a auf, welcher zusammen mit dem Spannungsteiler R 1, R2 einen Pegeldetektor darstellt und somit nur ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Pegel des vom Wandler 9 stammenden Eingangssignals genügt,

wi um die durch die Widerstände Rl, R2 bestimmte Schwelle zu erreichen. Das Ausgangssignal des Detektors 3 steuert das Flip-Flop 2b des Kreises 2 und den Eingang des Kreises 4.
Die logische Schaltung 4 weist ein Schieberegister 4a

hi auf, welches am Eingang die Steuerimpulse des Detektors 3 empfängt. Eine Dekodierschaltung 4b überprüft die Eingangsinformation am Schieberegister 4a und liefert ein Signal an einen Korrekturwähler 4c,

wenn die im Schieberegister gespeicherte Information eine bestimmte Bedeutung hat. Diese Information wirkt dann in gleicher Weise auf den Korrekturwähler wie die Druckknopfschalter Po-Pn welche die gewünschten Funktionen der Uhr steuern. Der Ausgang des -, Korrekturwählers 4c steht in Verbindung mit dem Frequenzteiler 6, der Anzeigesteuerschaltung 7, dem Weckzeitspeicher und der Vergleichsschaltung 2.·/ sowie dem Flip-Flop 2b des logischen Kreise 2. Die Druckknopfschalter Po-Pn sind mit entsprechenden m Eingängendes Korrekturwählers4cverbunden.

Es sollen nun die verschiedenen möglichen Ausführungen und Anwendungen der in der Uhr integrierten logischen Schaltung 10 und des elektroakustischen Wandlers 9 betrachtet werden. In der Schaltung gemäß ι ί Fig.4 weiden die Stunden und Minuten der Weckzeit in der Wecklogik 2 gespeichert und durch die Vergleichsschaltung des gleichen Kreises laufend mit der durch Ausgänge des Frequenzteilers 6 gekennzeichneten Uhrzeit verglichen. Die gespeicherte Weckzeit jo kann auf einen entsprechenden Steuerbefehl hin über den Kreis 7 an der Einheit 8 angezeigt werden. Sobald die gespeicherte Weckzeit mit der wirklichen Zeit übereinstimmt gibt die Speicher- und Vergleichsschaltung 2a ein Ausgangssignal ab, welches das Flip-Flop 2b :; setzt, das seinerseits die Logik 2c, 2d steuert, derart daß über die Transistoren Ti, T2 ein Wecksignal an den Wandler 9 gelangt, der in diesem Falle als Lautsprecher funktioniert. Über die Verzögerungsschaltung 11 erhält das Tor la ein Signal dessen logischer Zustand die i<> Transistoren Ti, 72 leitend hält. Fig.5 zeigt ein Beispiel eines Wecksignals, welches Impulszüge einer Frequenz von 2048 Hz und einer Dauer von 62.5 ms aufweist (Halbperiode des Signals von 8 Hz am Tor 2c). Die Impulszüge sind durch Intervalle von 62.5 ms s. getrennt. Während dieser Intervalle erhält das Tor la ein komplementäres logisches Signal und die Transistoren Γ3. TA werden leitend, während die Transistoren Ti, T2 gesperrt werden. Der Wandler9 kann daher nun als Mikrophon wirken und an den Eingang des w Detektors 3 ein elektrisches Signal liefern, welches einem von außen an den Wandler 9 gelangendes akustisches Signal entspricht. Ist der Pegel des am Eingang des Detektors 3 erscheinenden Signals genügend, liefert derselbe ein Ausgangssignal an das 4~> Flip-Flop 26 des logischen Kreises 2. Das Flip-Flop 2b wird damit zurückgesetzt und unterbricht das Wecksignal am Ausgang des Tors 2d. In dieser Weise kann also ein Wecksignal durch ein von außen kommendes akustisches Signal genügender Intensität gestoppt ■·» werden. Ist der Pegel des νο·-.ι Wandler 9 an den Detektor 3 gelangendes Signals ungenügend, erscheint an dessen Ausgang kein Steuersignal für den logischen Kreis 2, und sobald den nächste Impuls der Steuerfrequenz von 8 Hz Ausgang des Tors 2c erscheint, wird das Tor la wieder in seinem ursprünglichen Zustand geschaltet, für welchen die Transistoren Ti. T2 leitend sind und dem als Lautsprecher funktionierenden Wandler das Wecksignal zuführen.

Fig.6 zeigt beispielsweise ein anderes mögliches bo musikalisches Signal, welches dadurch entsteht daß dem Wandler 9 nacheinander verschieden hohe Frequenzen zugeführt werden.

Als nächstes wird eine Möglichkeit beschrieben, die Uhr zu richten. Es wird dabei davon ausgegangen, daß ö5 keine Obereinstimmung zwischen dem Inhalt des Speichers des Kreises 2a und den Zuständen der Ausgänge des Frequenzteilers 6 bestehe und daß der Wählschalter 1 sich somit dauernd in dem jenigen Zustand befinde, für welchen die Transistoren T3, TA leitend und die Transistoren Ti, T2 nicht leitend sind. In diesem Falle wirkt der Wandler 9 als Mikrophon für von außen auf ihn wirkende akustische Signale und er liefen entsprechende elektrische Signale an den Eingang des Detektors 3. Die Uhr kann beispielsweise auf ein Spezialgerät aufgesetzt werden, das kodierte akustische Signale an den Wandler 9 abgibt. Diese an den Wandler 9 abgegebenen akustischen Informationen können diejenigen Informationen ersetzen, welche normalerweise mittels der Druckknopfschalter Po-Pn eingegeben werden. Das Ausgangssignal des Detektors 3 gelangt an das Schieberegister 4a des logischen Kreises 4. Die Dekodierschaltung Ab überprüft, ob die im Schieberegister 4a befindliche Information cmc Bedeutung habe, um irgend einen Vorgang in der Uhr auszulösen. Im Falle einer zutreffenden Information liefert die Dekodierschaltung ein Signal an den Korrekturwähler 4c. und die im Schieberegister 4a gespeicherten Informationen wirken auf den Korrektur-Wähler 4c in solcher Weise, daß die Zeitanzeige über deren Steuerschaltung 7 gemäß Fig.3 korrigiert wird. Die kodierten akustischen Signale können beispielsweise durch die Aufeinanderfolge zweier Inipulszüge verschiedener Frequenz in einer Reihenfolge auftreten, die logischen Zuständen 0, L eines logischen Wortes entspricht. Es kann beispielsweise die eine Frequenz oder beide Frequenzen benutzt werden, um die Funktion oder Operation »Anzeigekorrektur« zu wählen, während die Reihenfolge des Auftretens der Frequenzen gemäß einem binären Code die Zeil angeben kann, auf welche die Uhr zu stellen ist.

Das gleiche oder ein ähnliches Prinzip kann angewendet werden, um andere Funktionen zu wählen und durchzuführen, beispielsweise die Änderung der Zeitzone oder eine Korrektur des Gangs der Uhr.

Im letztgenannten Falle wird eine Gangregelung normalerweise durch Einwirkung auf den Oszillator oder durch Änderung des Teilungsverhältnisses des Frequenzteilers mittels mindestens eines Druckknopfschallers bewirkt. Gemäß der Erfindung kann nun der Druckknopfschalter einer herkömmlichen Uhr ersetzt werden und die Korrekturinformation kann in der oben beschriebenen Weise über den Wandler 9 eingegeben werden, wobei gegebenenfalls ein hierzu besonders geschaffenes Gerät dienen kann. Wie im vorhergehenden Beispiel kann die Funktion »Gang-Korrektur« durch Beeinflussung des Frequenzteilers 6 mittels des Korrekturwählers 4c durch die Frequenzen der Impulszüge und der Betrag der Korrektur durch die Reihenfolge der verschiedenen Frequenzen bestimmt werden. In dieser Weise kann ein Druckknopfschalter durch den Wandler ersetzt werden, so daß kein zusätzliches Steuerelement erforderlich ist weil der Wandler ohnehin als Lautsprecher zur Erzeugung der Wecksignale vorhanden sein muß.

F i g. 7 zeigt ein Blockschema der Uhr, in welcher der Wandler zum Aufladen der Batterie verwendet wird. Solange kein Wecksignal ertönt befindet sich der Wählschalter 1 in der Stellung a—a Der Wandler, welcher in diesem Falle als Mikrophon wirkt ist über einen Gleichrichter 12 mit der Batterie 13 der Uhr verbunden. Sobald der Wandler von außen kommende Schallwellen wie Geräusche, menschliche Stimmen oder mechanische Schläge erhält liefert er elektrische Energie in Form von Ausgangssignalen, welche gleichgerichtet zur Batterie 13 gelangen.

Aus dem vorstehenden geht hervor, daß dank der Steuerung bestimmter Funktionen über den als Mikrophon wirkenden Wandler weitere Steuerelemente wegfallen. Trotzdem können an der Uhr zusätzliche Druckknopfschalter zur Steuerung weiterer Funktionen oder zur beliebigen Steuerung von Hand vorgesehen sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektronische Uhr bestehend aus Elementen wie Oszillator. Frequenzteiler, einer Steuerschaltung für die Anzeige, Anzeige- und Speisevorrichtungen, Steuerorganen und einer Weckvorrichtung mit einem elektroakustischen Wandler, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe elektroakustische Wandler (9) auch durch akustische Signale im hörbaren Frequenzbereich an steuerbar ist und diese information in entsprechende elektrische Signale umwandelt, die mittels einer logischen Schaltung (10) zur Steuerung von Uhrenelementen den Zustand mindestens eines Elementes zu ändern gestatten.

2. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltung (10) einen Wandlerdetektor (3) aufweist, der auf die vom Wandler erzeugten elektrischen Signale anspricht, um die vom Wandler abgegebenen akustischen Signale zu unterbrechen, und daß ein Wählschalter (1) vorgesehen ist, um den Wandler (9) entweder mit dem Wandlerdetektor (3) oder mit einer Wecklogik (2) zu verbinden.

3. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperrschaltung vorgesehen ist, welche ausschließt, daß beliebige Geräusche, die vom Wandler (9) aufgenommen werden, auf die logische Schaltung (10) einwirken, um eine Beeinflussung der Zeitmessung dienender Stromkreise durch Geräusche zu verhindern.

4. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltung (10) einen logischen Kreis (4) zur Auswertung der vom Wandler (9) erzeugten elektrischen Signale aufweist, der vermittels eines Korrekturwählcrs eine Korrektur der Zeitanzeige bewirkt.

5. Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltung (10) einen auf elektrische Signale des Wandler (9) ansprechenden logischen Kreis (4) und durch denselben steuerbare Mittel zur Beeinflussung des Oszillators (5) oder Frequenzteilers (6) zwecks Korrektur eines Gangfehlers aufweist.

6. Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichrichter (12) zur Aufladung der Uhrbatterie (13) mit den Ausgangssignalen des Wandlers (9) vorgesehen ist.

7. Uhr nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf die menschliche Stimme, Geräusche oder von Hand ausgeführte Schläge gegen das Uhrgehäuse ansprechender Wandler (9) vorgesehen ist.