Realization Desal AG Steinibachstr. 3 6317 Oberwil

Uhr

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Uhr, insbesondere eine Armbanduhr.

Aus dem Stand der Technik sind Quarzuhren und mechanische Uhren mit Selbstaufzug oder Handaufzug bekannt. Quarzuhren werden durch die Frequenz eines Schwingquarzes getaktet. Auf der anderen Seite werden mechanische Uhren mit Selbstaufzug, auch als Automatikuhren bekannt, und mechanische Uhren mit Handaufzug im Allgemeinen durch das Schwingen einer Unruh gesteuert, welche die sogenannte Hemmung kontrolliert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine möglichst präzise Uhr anzugeben.

Es wird im Folgenden eine Uhr, insbesondere eine Armbanduhr, beschrieben, die eine Taktgeberanordnung mit einem Schwingsystem umfasst. Die Taktgeberanordnung umfasst eine elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung, die eingerichtet ist, ein Nutzsignal zu erzeugen. Ferner umfasst die Uhr eine Uhranzeigevorrichtung, die zum Anzeigen der Uhrzeit basierend auf dem Nutzsignal ausgebildet ist.

Vorzugsweise umfasst das Schwingsystem eine Lichtwellenleiter-Anordnung, einen elektrooptischen Wandler und einen optoelektrischen Wandler. Die Lichtwellenleiter- Anordnung weist einen Lichtwellenleiter auf. Der elektrooptische Wandler, auch elektrisch optischer Wandler genannt, ist zum Einspeisen eines getakteten Lichtsignals (optisches Signal) in die Lichtwellenleiter-Anordnung ausgebildet. Der optoelektrische Wandler, auch optisch-elektrischer Wandler oder fotoelektrischer Wandler genannt, ist zum Empfangen des Lichtsignals aus der Lichtwellenleiter-Anordnung und zum Erzeugen eines elektrischen Signals basierend auf dem empfangenen Lichtsignal ausgebildet.

Die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung ist eingerichtet, das Nutzsignal basierend auf einer Frequenz des elektrischen Signals zu erzeugen. Somit wird eine Uhr bereitgestellt, deren Takterzeugung auf der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht (Lichtgeschwindigkeit) in der Lichtwellenleiter-Anordnung beruht. Die Zeitdifferenz zwischen dem Eintritt des Lichts in die Lichtwellenleiter-Anordnung und dem Lichtaustritt auf der anderen Seite der Lichtwellenleiter-Anordnung hängt lediglich von der Strecke, die das Licht in der Lichtwellenleiter-Anordnung zurücklegt, und von der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts (Lichtgeschwindigkeit) in der Lichtwellenleiter-Anordnung ab. Bei bekannter Länge und bekannten physikalischen Eigenschaften der Lichtwellenleiter-Anordnung lässt sich auf diese Weise ein Taktsignal mit einer festen Frequenz bzw. Periodendauer erzeugen. D.h., dass die Lichtwellenleiter-Anordnung das frequenzbestimmende Element des Schwingsystems ist.

Insbesondere ist der Lichtwellenleiter das frequenzbestimmende Element, da dieser die größte Länge in der Lichtwellenleiter-Anordnung aufweist.

Es ist zu verstehen, dass die zu erreichende Schwingfrequenz des Schwingsystems auch von einer durch den elektrooptischen Wandler und den optoelektrischen Wandler und ggfs weitere elektrische/elektronische Komponenten des Schwingsystems verursachte Verzögerung des Signals abhängt. Zusätzlich zu der Dauer der Reise des Lichtsignals durch den Lichtwellenleiter muss zur Berechnung der Frequenz des Schwingsystems auch eine Arbeitsdauer der Elektronik der Lichtwellenleiter-Anordnung mitberücksichtigt werden. Während jedoch die Dauer der Reise des Lichts direkt proportional zu der Länge des Lichtwellenleiters ist, ist die Betriebsdauer der Elektronikbauteile in der Lichtwellenleiter- Anordnung immer dieselbe, egal wie lang oder kurz der Lichtwellenleiter zwischen dem elektrooptischen Wandler und dem optoelektrischen Wandler ist. Die Betriebsdauer der Elektronikbauteile der Lichtwellenleiter-Anordnung, also die Zeitverzögerung zwischen dem Eintreffen des Lichtsignals am optoelektrischen Wandler und dem Aussenden eines neuen Lichtsignals durch den elektrooptischen Wandler kann sehr einfach gemessen werden, indem man die Frequenz der Lichtwellenleiter-Anordnung im funktionierenden Zustand misst, daraus die Gesamtdauer einer Amplitude des Schwingsystems kennt und von dieser Dauer die theoretische (durch Berechnung bestimmend) Dauer des Lichtsignals durch den Lichtwellenleiter (vom elektrooptischen Wandler zum optoelektrischen Wandler abzieht.

Eine praktische Messung der Dauer des Lichtsignals während der Reise durch den Lichtwellenleiter kann auch dergestalt erfolgen:

Dabei werden zwei Schwingsysteme, die dieselbe elektrische Signalstrecke mit gleichen Komponenten aufweisen, die sich aber durch die Länge ihrer Lichtwellenleiter-Anordnung, insbesondere des Lichtwellenleiters ihrer Lichtwellenleiter-Anordnung, unterscheiden, hinsichtlich ihrer Schwingfrequenz vermessen. Beispielsweise kann der Lichtwellenleiter im ersten Schwingsystem eine Länge von 10 m aufweisen, wobei der Lichtwellenleiter im zweiten Schwingsystem eine Länge von 20 m aufweisen. Aus den resultieren Daten lässt sich dann sehr einfach ermitteln, welche Dauer die optische Strecke, insbesondere die Lichtwellenleiter- Anordnung, und welche Dauer die elektrische Strecke verursacht, da die elektrische Strecke in beiden Fällen die gleiche Dauer hat, während die optische Strecke in einem Fall die doppelte Dauer von dem anderen Fall haben muss.

Eine klare Bestimmung der Dauer des elektrischen Signals durch die elektrische Strecke ist dann auch die Voraussetzung der Erstellung einer geeigneten Tabelle zur Kompensation der Frequenzabweichung bei einer Temperaturveränderung.

Daher kann es von Vorteil sein, auch ein schon zusammengebildetes Schwingsystem zum Bestimmen seiner Schwingfrequenz zu vermessen. Dies wird auch später näher erläutert.

Die Takterzeugung bei einer solchen Uhr ist unabhängig von Einflüssen wie etwa einer Bewegung oder einer Lage (horizontal oder vertikal) der Uhr. Somit ist insbesondere eine lichtgesteuerte Armbanduhr deutlich präziser als eine Armbanduhr mit einer mechanischen Schwingvorrichtung, die durch jede Bewegung des Handgelenks des T rägers der Uhr gebremst oder beschleunigt wird, bei der der Grad der Spannung der Antriebsfeder des Uhrwerkes einen Einfluss auf die Hemmung und darüber auch auf die Frequenz des Tandems Unruh/Hemmung hat und deren Lage das Schwingverhalten der Unruh beeinflusst.

Probleme, die bei Schwingkristallen auftreten, wie zum Beispiel die sogenannte Alterung, d.h. eine Schwingfrequenzabweichung, die im Laufe der Zeit durch Eindringen von Fremdatomen in die Schwingkristalle oder durch andere zeitbedingte Umstände stattfindet, treten bei einer lichtgesteuerten Uhr nicht auf. Außerdem beruht eine Takterzeugung mittels eines piezoelektrischen Schwingkristalls wie auch eine Takterzeugung mittels einer Unruh auch auf einer mechanischen Schwingung, nämlich der piezoelektrisch angeregten mechanischen Schwingung des Schwingkristalls. Eine solche mechanische Schwingung ist anfälliger für eine Dämpfung als das getaktete Lichtsignal bei der vorgeschlagenen Uhr. Somit ist die lichtgesteuerte Uhr genauer als eine Uhr, bei der der Takt durch die Schwingung eines piezoelektrischen Schwingkristalls erzeugt wird.

Zudem bietet die lichtgesteuerte Uhr eine große Flexibilität hinsichtlich der Auswahl der Schwingfrequenz des Schwingsystems, die auf dem getakteten Lichtsignal basiert. Diese kann einfach gemäß den jeweiligen Anforderungen der Uhr und/oder Ausgestaltungswünschen des Besitzers oder - im Falle einer Armbanduhr - des Trägers der Uhr ausgewählt werden. So besteht zum Beispiel die Möglichkeit, die Lichtwellenleiter-Anordnung, insbesondere den Lichtwellenleiter, in einfacher Weise derart auszubilden, dass das Schwingsystem je nach Kundenwunsch eine bestimmte Schwingfrequenz aufweist. Es ist auch möglich, eine Amplitude des elektrischen Signals und somit auch eine Amplitude des Lichtsignals zu modulieren und somit die Uhr individualisiert zu gestalten. Es ist zu verstehen, dass zum Einspeisen des getakteten Lichtsignals in die Lichtwellenleiter- Anordnung der elektrooptische Wandler eingerichtet ist, ein elektrisches Eingangssignal in das Lichtsignal umzuwandeln.

Es ist ferner zu verstehen, dass das elektrische Signal vorzugsweise auch getaktet ist, da das Lichtsignal getaktet ist.

Das Schwingsystem kann nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung als Schwingkreis ausgebildet sein. Das heißt insbesondere, dass die Komponenten des Schwingsystems in einem Kreislauf, d.h. in einer endlosen Schleife, angeordnet sind.

Das getaktete Lichtsignal kann vorzugsweise ein analoges getaktetes Lichtsignal, insbesondere ein sinusförmiges Lichtsignal, sein. Das analoge Lichtsignal kann aber auch eine andere Form als die Sinusform haben. Entsprechend kann das durch den optoelektrischen Wandler erzeugte elektrische Signal vorzugsweise ein analoges elektrisches Signal, insbesondere ein sinusförmiges elektrisches Signal, sein. Das analoge elektrische Signal kann entsprechend zum Lichtsignal aber auch eine andere Form als die Sinusform aufweisen.

Es ist allerdings auch möglich, dass das getaktete Lichtsignal insbesondere ein digitales Lichtsignal ist. Entsprechend kann das durch den optoelektrischen Wandler erzeugte elektrische Signal insbesondere ein digitales elektrisches Signal sein.

Vorzugsweise umfasst der elektrooptische Wandler einen Halbleiterlaser oder eine Leuchtdiode.

Insbesondere kann der elektrooptische Wandler eingerichtet sein, das getaktete Lichtsignal direkt in den Lichtwellenleiter einzuspeisen.

Der Lichtwellenleiter kann vorzugsweise eine Monomodefaser umfassen. Bei einer Monomodefaser tritt im Gegensatz zu Multimodefasern keine Laufzeit- bzw. Modendispersion auf. Es ist allerdings auch möglich, dass der Lichtwellenleiter eine Multimodefaser umfasst. Eine Multimodefaser hat den Vorteil, dass sich das Licht leichter in den Lichtwellenleiter einkoppeln und aus dem Lichtwellenleiter auskoppeln lässt.

Zum Bereitstellen des Schwingsystems kann vorteilhafterweise zunächst eine gewünschte Frequenz für das getaktete Lichtsignal bzw. das elektrische Signal ausgewählt und dann das Schwingsystem, insbesondere die Lichtwellenleiter-Anordnung bzw. der Lichtwellenleiter hinsichtlich deren/dessen Länge/n, derart ausgebildet werden, dass die entsprechende gewünschte Frequenz erreicht wird. Hierzu kann nach dem Ausbilden des Schwingsystems dieses zum Bestimmen der tatsächlichen Frequenz des getakteten Lichtsignals bzw. des elektrischen Signals vermessen werden. Im Falle einer Abweichung der tatsächlichen Frequenz von der gewünschten Frequenz kann das Schwingsystem entsprechend modifiziert werden, bis die gewünschte Frequenz erreicht wird. Es ist allerdings auch möglich, dass zunächst ein Schwingsystem, insbesondere eine Lichtwellenleiter-Anordnung bzw. ein Lichtwellenleiter hinsichtlich deren/dessen Länge, beliebig ausgebildet wird/werden. Darauffolgend kann zum Bestimmen der Frequenz des getakteten Lichtsignals bzw. des elektrischen Signals das ausgebildete Schwingsystem vermessen werden. Die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung kann somit unter Berücksichtigung der bestimmten Frequenz eingerichtet werden, das Nutzsignal basierend auf der bestimmten Frequenz zu erzeugen. So kann zum Beispiel im Falle einer einen Impulszähler umfassenden Nutzsignalerzeugungsvorrichtung ein vorbestimmter Zählwert, mit dem ein durch den Impulszähler gezähltes elektrisches Signal verglichen wird, basierend auf der bestimmten Frequenz des elektrischen Signals eingestellt werden.

Vorzugsweise umfasst der optoelektrische Wandler eine Fotodiode. Die Fotodiode ist eingerichtet, das getaktete Lichtsignal in das elektrische Signal umzuwandeln. Dabei ist das elektrische Signal in vorteilhafter weise ein Stromsignal.

Vorzugsweise umfasst das Schwingsystem fernereinen Treiber, der eingerichtet ist, basierend auf dem elektrischen Signal den elektrooptischen Wandler anzusteuern. Wenn der elektrooptische Wandler einen Halbleiterlaser umfasst, kann der Treiber auch als Halbleiterlaser-Treiber bezeichnet werden. Entsprechend kann der Treiber im Falle eines eine Leuchtdiode umfassenden elektrooptischen Wandlers auch als Leuchtdiode-Treiber bezeichnet werden.

Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Schwingsystem eine optische Signalstrecke in der Lichtwellenleiter-Anordnung, insbesondere im Lichtwellenleiter, vom elektrooptischen Wandler zum optoelektrischen Wandler und eine elektrische Signalstrecke vom optoelektrischen Wandler zum elektrooptischen Wandler umfassen. Dabei ist der elektrooptische Wandler in vorteilhafter Weise basierend auf dem elektrischen Signal des optoelektrischen Wandlers ansteuerbar. D.h. insbesondere, dass das elektrische Signal des optoelektrischen Wandlers den elektrooptischen Wandler triggert, das Lichtsignal in die Lichtwellenleiter-Anordnung, insbesondere den Lichtwellenleiter, einzuspeisen.

Insbesondere kann das Schwingsystem als Schwingkreis mit optischer Rückkopplung ausgestaltet sein. Die optische Rückkopplung geschieht dabei dadurch, dass das Lichtsignal (optisches Ausgangssignal) des elektrooptischen Wandlers über die Lichtwellenleiter- Anordnung, insbesondere den Lichtwellenleiter, auf einen Eingang des optoelektrischen Wandlers koppelbar ist. Der optoelektrische Wandler, die elektrische Signalstrecke vom optoelektrischen Wandler zum elektrooptischen Wandler und der elektrooptische Wandler können bei dieser Ausgestaltung der Uhr im Rahmen der Erfindung insbesondere als Transceiver bezeichnet werden. Auf einen Eingang des Tranceivers ist das Lichtsignal des elektrooptischen Wandlers mittels der Lichtwellenleiter-Anordnung, insbesondere des Lichtwellenleiters, rückkoppelbar.

Vorzugsweise umfasst die Uhr, bevorzugt das Schwingsystem, einen elektrischen Verstärker zum Verstärken des elektrischen Signals zwischen dem optoelektrischen Wandler und dem elektrooptischen Wandler.

Der elektrische Verstärker kann vorzugsweise ferner eingerichtet sein, das elektrische Signal umzuwandeln. D.h., dass ein am Eingang des elektrischen Verstärkers anliegende Spannungssignal in ein am Ausgang des elektrischen Verstärkers ausgehende Stromsignal oder ein in den Eingang des elektrischen Verstärkers eingehende Stromsignal in ein am Ausgang des elektrischen Verstärkers anliegende Spannungssignal umgewandelt wird. Das jeweilige Ausgangssignal des elektrischen Verstärkers ist dabei im Vergleich zu dem jeweiligen Eingangssignal des elektrischen Verstärkers verstärkt.

Der Verstärker ist in vorteilhafter Weise signaltechnisch nach dem optoelektrischen Wandler angeordnet. D.h. insbesondere, dass das Eingangssignal des elektrischen Verstärkers einem Ausgangssignal des optoelektrischen Wandlers entspricht oder auf einem Ausgangssignal des optoelektrischen Wandlers basiert.

Insbesondere kann der elektrische Verstärker ausgebildet sein, einen Eingangsstrom in eine Ausgangsspannung umzuwandeln. Besonders bevorzugt ist der Verstärker als Transimpedanzverstärker ausgebildet. Der Transimpedanzverstärker kann dabei in vorteilhafter Weise einen Eingangsstrom in eine proportionale Ausgangsspannung umwandeln. Bei einer solchen Ausgestaltung des elektrischen Verstärkers ist der optoelektrische Wandler vorteilhafterweise dazu ausgebildet, das empfangene Lichtsignal in ein Stromsignal umzuwandeln. Insbesondere ist der elektrische Verstärker Teil der elektrischen Signalstrecke vom optoelektrischen Wandler zum elektrooptischen Wandler.

Vorzugsweise umfasst die Uhr, bevorzugt das Schwingsystem, einen T rigger und ein Monoflop. Der Trigger ist eingerichtet, mittels des elektrischen Signals vom optoelektrischen Wandler das Monoflop anzusteuern. Das Monoflop ist in vorteilhafter Weise eingerichtet, einen Ausgangspuls zum Ansteuern des elektrooptischen Wandlers zu erzeugen. Insbesondere erfolgt das Erzeugen des Ausgangspulses in Ansprechen auf das Ansteuern des Monoflops durch den T rigger. Das Monoflop ist in vorteilhafter Weise eine digitale Schaltung, die nur einen stabilen Zustand hat. Von einem vom Trigger eintreffenden Trigger-Signal angestoßen, ändert das Monoflop für eine vordefinierte Zeit (ca. 1 ns oder weniger) ihren Schaltzustand. Anschließend kehrt das Monoflop wieder in die Ruhelage zurück. Insbesondere sind der Trigger und das Monoflop Teile der elektrischen Signalstrecke vom optoelektrischen Wandler zum elektrooptischen Wandler. Durch das Vorsehen des Monoflops wird auf einfache Weise ein getaktetes elektrisches Signal erzeugt, welches durch den elektrooptischen Wandler in das getaktete Lichtsignal umgewandelt wird.

Die elektrische Signalstrecke vom optoelektrischen Wandler zum elektrooptischen Wandler ist vorzugsweise eingerichtet, das elektrische Signal zu invertieren.

In vorteilhafter Weise ist die elektrische Signalstrecke eingerichtet, mittels des invertierten elektrischen Signals den elektrooptischen Wandler abwechselnd einzuschalten und auszuschalten.

Dazu kann die elektrische Signalstrecke nach einer vorteilhaften Variante einen (separaten) Inverter (Inverterschaltung) umfassen. Der Inverter ist dabei in vorteilhafter weise ausgebildet, den elektrooptischen Wandler abwechselnd einzuschalten und auszuschalten. Nach einer alternativen vorteilhaften Variante kann ein Ausgang des zuvor beschriebenen elektrischen Verstärkers, insbesondere des zuvor beschriebenen Transimpedanzverstärkers, ein invertierender Ausgang sein. Durch den invertierenden Ausgang erfolgt die Invertierung des elektrischen Signals. Nach einer weiteren alternativen vorteilhaften Variante kann ein Eingang des zuvor beschriebenen Treibers ein invertierender Eingang sein. Hierbei erfolgt die Invertierung des elektrischen Signals durch den invertierenden Eingang des Treibers. Im Falle eines invertierenden Ausgangs des elektrischen Verstärkers oder eines invertierenden Eingangs des Treibers ist in vorteilhafter weise in der elektrischen Signalstrecke kein separater Inverter vorgesehen.

Das Schwingsystem weist bevorzugt ferner einen Frequenzfilter zum Filtern des elektrischen Signals auf. Der Frequenzfilter ist zwischen dem optoelektrischen Wandler und dem elektrooptischen Wandler angeordnet. Mit dem Frequenzfilter kann insbesondere erzwungen werden, dass das System auf seiner Schwingfrequenz schwingt, indem insbesondere unerwünschte Oberwellen aus dem elektrischen Signal herausgefiltert werden. Es kann aber auch eine Oberwelle mit dem Frequenzfilter gezielt selektiert werden.

Der Frequenzfilter ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zwischen dem elektrischen Verstärker und dem Treiber angeordnet.

Die Uhr, insbesondere die Taktgeberanordnung, weist vorzugsweise ferner einen Schmitt- Trigger auf, der eingerichtet ist, das elektrische Signal in ein Rechtecksignal (Ausgangssignal des Schmitt-Triggers) umzuwandeln. Ein Schmitt-Trigger ist ein Analog-Digital-Wandler. Das heißt, dass bei dieser Ausgestaltung der Uhr das elektrische Signal, welches als Eingangssignal des Schmitt-Triggers dient, ein analoges elektrisches Signal ist, wobei das Rechtecksignal ein digitales elektrisches Signal ist. Insbesondere liegt während des Betriebs der Uhr am Eingang des Schmitt-Triggers eine analoge Spannung (analoges Spannungssignal), wobei an seinem Ausgang eine digitale Spannung (digitales Spannungssignal) anliegt.

Weiterhin ist der Schmitt-Trigger in vorteilhafter Weise mit der Nutzsignalerzeugungsvorrichtung verbunden. Das heißt, dass das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers, nämlich das Rechtecksignal, als Eingangssignal für die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung dient.

Statt eines Schmitt-Triggers kann alternativ auch ein anderer Analog-Digital-Wandler benutzt werden. Es ist aber auch möglich, keinen Analog-Digital-Wandler vorzusehen.

Es sei angemerkt, dass das elektrische Signal in der elektrischen Signalstrecke ein Stromsignal oder ein Spannungssignal sein kann. Das elektrische Signal kann in der elektrischen Signalstrecke von der einen Art (Stromsignal/Spannungssignal) in die andere Art (Spannungssignal/Stromsignal) umgewandelt werden.

Nach einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtwellenleiter- Anordnung als endlose Schleife ausgebildet. Hierbei umfasst die Taktgeberanordnung einen optischen Splitter zum Auskoppeln des Lichtsignals aus der endlosen Schleife in den optoelektrischen Wandler und einen optischen Koppler zum Einkoppeln des Lichtsignals aus dem elektrooptischen Wandler in die endlose Schleife. Der Begriff „endlose Schleife“ bedeutet insbesondere, dass die Lichtwellenleiter-Anordnung als eine geschlossene optische Schleife ausgebildet ist, in der ein einmalig erzeugtes und in die Lichtwellenleiter-Anordnung eingebrachtes Lichtsignal unendlich lange im Kreis geleitet wird. Bei der endlosen Schleife wird in vorteilhafter Weise ein Ausgang des Lichtwellenleiters auf seinen Eingang zurückgeführt. Somit kann sich ein über den optischen Koppler zum Beginn des Betriebs der Takterzeugung eingespeiste Lichtsignal endlos in der endlosen Schleife ausbreiten, wobei die Entnahme des getakteten Lichtsignals dabei über einen optischen Splitter erfolgt.

Es sei angemerkt, dass ein optischer Splitter im Rahmen der Erfindung insbesondere eine Vorrichtung ist, die eingerichtet ist, ein eingehendes Lichtsignal in zwei oder mehrere Lichtsignale aufzuteilen. Auf der anderen Seite ist im Rahmen der Erfindung ein optischer Koppler insbesondere eine Vorrichtung, die eingerichtet ist, ein oder mehrere Lichtsignale in einen Lichtwellenleiter einzukoppeln.

Bevorzugt kann die Uhr einen optischen Verstärker in der als endlose Schleife ausgebildeten Lichtwellenleiter-Anordnung umfassen. Das heißt, dass die Lichtwellenleiter-Anordnung den Lichtwellenleiter und einen optischen Verstärker umfasst. Der optische Verstärker ist vorteilhafterweise eingerichtet, das eingehende Lichtsignal beim Durchgang zu verstärken, ohne es zwischendurch in ein elektrisches Signal umgewandelt zu haben.

Insbesondere kann die Verbindungsweise des Lichtwellenleiters, des optischen Verstärkers, des elektrooptischen Wandlers und des optoelektrischen Wandlers miteinander wie folgt sein. Ein Ausgang des Lichtwellenleiters ist mit einem ersten Eingang des optischen Kopplers verbunden. Ein Ausgang des optischen Kopplers ist mit einem Eingang des optischen Verstärkers verbunden. Ein Ausgang des optischen Verstärkers ist mit dem Eingang des optischen Splitters verbunden, dessen erster Ausgang mit einem Eingang des Lichtwellenleiters verbunden ist. Ein Ausgang (optischer Ausgang) des elektrooptischen Wandlers ist mit einem zweiten Eingang des optischen Kopplers verbunden. Ein zweiter Ausgang des optischen Splitters ist mit einem Eingang (optischer Eingang) des optoelektrischen Wandlers verbunden. An einem Ausgang des optoelektrischen Wandlers steht dann das elektrische Signal (Ausgangssignal des optoelektrischen Wandlers) zur Verfügung. Aus diesem elektrischen Signal lässt sich in vorteilhafter Weise mittels der Nutzsignalerzeugungsvorrichtung das Nutzsignal erzeugen.

Vorzugsweise kann der elektrooptische Wandler durch ein elektrisches Signal des optoelektrischen Wandlers ansteuerbar sein. Somit entsteht eine elektrische Signalstrecke zwischen dem optoelektrischen Wandler und dem elektrooptischen Wandler.

Besonders bevorzugt kann die Uhr einen elektrischen Verstärker umfassen. Der elektrische Verstärker ist zum Verstärken des elektrischen Signals zwischen dem optoelektrischen Wandler und dem elektrooptischen Wandler angeordnet. Das heißt insbesondere, dass der elektrische Verstärker in der elektrischen Signalstrecke zwischen dem optoelektrischen Wandler und dem elektrooptischen Wandler angeordnet ist.

Vorzugsweise ist die Lichtwellenleiter-Anordnung in einen ersten Abschnitt zwischen dem optischen Koppler und dem optischen Splitter und in einen zweiten Abschnitt zwischen den optischen Splitter und dem optischen Koppler unterteilt. Dabei entspricht eine Verzögerung des Lichtsignals im zweiten Abschnitt einer Verzögerung eines parallelen Signals vom optischen Splitter zum optischen Koppler.

Nach einer ersten vorteilhaften Variante kann der zweite Abschnitt eine Verzögerungsleitung oder einen weiteren Lichtwellenleiter umfassen. Der weitere Lichtwellenleiter kann auch als zweiter Lichtwellenleiter bezeichnet werden, wobei der Lichtwellenleiter im ersten Abschnitt zwischen dem optischen Koppler und dem optischen Splitter als ein erster Lichtwellenleiter bezeichnet werden kann. Dabei sind der optoelektrische Wandler und der elektrooptische Wandler zwischen dem optischen Splitter und dem optischen Koppler angeordnet und miteinander verbunden. Somit entspricht eine Verzögerung des Lichtsignals in der Verzögerungsleitung oder dem weiteren Lichtwellenleiter einer Verzögerung des parallelen Signals vom optischen Splitter über den optoelektrischen Wandler und den elektrooptischen Wandler zum optischen Koppler. Zwischen dem optoelektrischen Wandler und dem elektrooptischen Wandler kann vorzugsweise ein elektrischer Verstärker angeordnet sein. Hierbei kann vorzugsweise ein einmaliges elektrisches Signal zwischen dem optoelektrischen Wandler und dem elektrischen Verstärker EV eingespeist werden. Zwischen dem elektrischen Verstärker und dem elektrooptischen Wandler kann vorzugsweise ein elektrisches Signal abgegriffen werden. Aus diesem elektrischen Signal lässt sich in vorteilhafter weise mittels der Nutzsignalerzeugungsvorrichtung das Nutzsignal erzeugen.

Insbesondere kann die Verbindungsweise der Komponenten der Lichtwellenleiter-Anordnung miteinander sowie mit dem elektrooptischen Wandler und dem optoelektrischen Wandler bei der zuvor beschriebenen ersten vorteilhaften Variante wie folgt sein. Ein erster Ausgang des optischen Splitters ist über die Verzögerungsleitung oder den zweiten Lichtwellenleiter mit einem ersten Eingang des optischen Kopplers verbunden. Ein Ausgang des optischen Kopplers ist mit einem Eingang des Lichtwellenleiters verbunden. Ein zweiter Ausgang des optischen Splitters ist mit einem Eingang des optoelektrischen Wandlers verbunden. Ein Eingang des elektrooptischen Wandlers ist mit einem Ausgang des optoelektrischen Wandlers verbunden. Ein erster Eingang des optischen Kopplers ist mit einem Ausgang der Verzögerungsleitung oder des zweiten Lichtwellenleiters verbunden. Ein zweiter Eingang des optischen Kopplers ist mit einem Ausgang des elektrooptischen Wandlers verbunden. Wenn ein elektrischer Verstärker zwischen dem optoelektrischen Wandler und dem elektrooptischen Wandler angeordnet ist, ist ein Ausgang des optoelektrischen Wandlers mit einem Eingang des elektrischen Verstärkers und ein Ausgang des elektrischen Verstärkers mit einem Eingang des elektrooptischen Wandlers verbunden.

Nach einer zweiten vorteilhaften Variante ist der optische Splitter ein erster optischer Splitter und der optische Koppler ein erster optischer Koppler. Dabei umfasst der zweite Abschnitt eine Verzögerungsleitung, einen zweiten optischen Koppler und einen zweiten optischen Splitter. Ferner ist zwischen dem ersten optischen Splitter und dem ersten optischen Koppler vorzugsweise ein optischer Verstärker zum Verstärken des Lichtsignals zwischen dem ersten optischen Splitter und dem zweiten optischen Splitter angeordnet. Somit entspricht eine Verzögerung des Lichtsignals vom ersten optischen Splitter durch den zweiten optischen Koppler, die Verzögerungsleitung und den zweiten optischen Splitter zum ersten optischen Koppler einer Verzögerung eines parallelen Signals vom ersten optischen Splitter über den optischen Verstärker zum ersten optischen Koppler. Insbesondere kann die Verbindungsweise der Komponenten der Lichtwellenleiter-Anordnung miteinander sowie mit dem elektrooptischen Wandler und dem optoelektrischen Wandler bei der zuvor beschriebenen alternativen vorteilhaften Variante wie folgt sein. Ein erster Ausgang des ersten optischen Splitters ist mit einem Eingang des optischen Verstärkers verbunden. Ein Ausgang des optischen Verstärkers ist mit einem ersten Eingang des ersten optischen Kopplers verbunden. Ein Ausgang des ersten optischen Kopplers ist mit einem Eingang des Lichtwellenleiters verbunden. Ein zweiter Ausgang des ersten optischen Splitters ist mit einem ersten Eingang des zweiten optischen Kopplers verbunden. Dessen Ausgang ist an einen Eingang der Verzögerungsleitung angeschlossen. Ein Ausgang der Verzögerungsleitung ist mit einem Eingang des zweiten optischen Splitters verbunden. Ein erster Ausgang des zweiten optischen Splitters ist mit einem zweiten Eingang des ersten optischen Kopplers verbunden. Ein Ausgang (optischer Ausgang) des elektrooptischen Wandlers ist mit einem zweiten Eingang des zweiten optischen Kopplers verbunden. Ein zweiter Ausgang des zweiten optischen Splitters ist mit einem Eingang des optoelektrischen Wandlers verbunden. An einem Ausgang des optoelektrischen Wandlers steht das elektrische Signal (Ausgangssignal des optoelektrischen Wandlers) zur Verfügung. Aus diesem elektrischen Signal lässt sich in vorteilhafter Weise mittels der Nutzsignalerzeugungsvorrichtung das Nutzsignal erzeugen. Durch die beiden parallelen optischen Signalwege (erster Signalweg: erster optischer Splitter - zweiter optischer Koppler - Verzögerungsleitung - zweiter optischer Splitter - erster optischer Koppler; zweiter Signalweg: erster optischer Splitter - optischer Verstärker - erster optischer Koppler) ist es möglich, einen kontinuierlichen Signalfluss in der als endlose Schleife ausgebildeten Lichtwellenleiter-Anordnung über den Lichtwellenleiter auch dann aufrecht zu erhalten, wenn der optische Verstärker für eine kurze Zeit deaktiviert wird. Damit ergibt sich die Möglichkeit, den optischen Verstärker nur dann zu aktivieren, wenn die optische Signalleistung aufgrund der Dämpfung in der endlosen Schleife unter einen definierbaren Minimalwert abfällt. Durch das zyklische Ein- und Ausschalten des optischen Verstärkers lässt sich der Leistungsverbrauch der Takterzeugung bedarfsgerecht optimieren.

Bevorzugt umfasst die Uhr eine Daten-Einheit. Die Daten-Einheit umfasst vorzugsweise einen Modulator zum Modulieren des Eingangssignals des elektrooptischen Wandlers basierend auf einem Datensatz.

Der Datensatz kann in vorteilhafter Weise einen persönlichen Vorsatz, wie der Vorsatz das Rauchen aufzugeben, oder einen Namen einer geliebten Person, ein persönliches Ziel oder Ideal, aber auch eine religiöse Botschaft wie ein Mantra, umfassen. Der Datensatz kann lichtmäßig kodiert werden und mit der Lichtgeschwindigkeit im Schwingsystem kreisen. Eine Codierung ist z.B. durch eine Modulation der Amplitude des elektrischen Signals möglich. Bei passender Einstellung des Verstärkers hat dies keinen Einfluss auf die sich einstellende Schwingfrequenz des Schwingsystems bzw. die Frequenz des elektrischen Signals. Die Genauigkeit der Zeitbasis wird dadurch nicht beeinflusst. Diese unterschiedliche Amplitude kann z.B. durch eine Leuchtdiode angezeigt werden, die dann unterschiedlich hell leuchtet. Beispielsweise kann ein Morsealphabet mit unterschiedlich langen Signalpulsen als Codierung benutzt werden.

Besonders bevorzugt kann die Uhr eine Speichereinheit zum Speichern des Datensatzes und/oder eine Eingabeeinheit zum Eingeben des Datensatzes und/oder eine Ausleseeinheit zum Auslesen des Datensatzes aus dem modulierten Ausgangssignal des optoelektrischen Wandlers umfassen. Ferner bevorzugt kann die Uhr eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben einer Information basierend auf dem ausgelesenen Datensatz umfassen. Die Information kann beispielsweise ein Licht und/oder einen Ton und/oder ein elektrisches Datensignal umfassen, welches vorzugweise über WLAN oder Bluetooth ausgegeben werden kann.

Bevorzugt umfasst die Uhr einen Kristalloszillator mit einer vorbestimmten Kristalloszillator- Schwingfrequenz. Die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, die Frequenz des elektrischen Signals mit der Kristalloszillator-Schwingfrequenz zu vergleichen, um einen Ist-Vergleichswert zu erzeugen. Ferner ist die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung dazu ausgebildet, basierend auf der Frequenz des elektrischen Signals und dem Ist-Vergleichswert das Nutzsignal zu erzeugen. Somit kann das Nutzsignal unter Berücksichtigung eines Unterschieds zwischen der Frequenz des elektrischen Signals und der Kristalloszillator- Schwingfrequenz, die als Referenzfrequenz dient, erzeugt werden. Der Unterschied zwischen der Frequenz des elektrischen Signals und der Kristalloszillator-Schwingfrequenz ist durch den Ist-Vergleichswert repräsentiert. Dadurch kann eine Abweichung der Frequenz des elektrischen Signals von einer erwarteten Frequenz des elektrischen Signals bei der Erzeugung des Nutzsignals mitberücksichtigt werden. Eine solche Abweichung kann beispielweise durch eine Temperaturabweichung von einer vorbestimmten Temperatur, auf die das Schwingsystem eingestellt ist, verursacht werden. Eine derartige Temperaturabweichung kann einen Einfluss auf die Lichtwellenleiter-Anordnung, insbesondere den Lichtwellenleiter, haben, da sich insbesondere ein Lichtwellenleiter temperaturabhängig ausdehnt.

Besonders bevorzugt sind mehrere temperaturabhängige Speicher-Vergleichswerte und zugehörige Korrekturwerte in der Nutzsignalerzeugungsvorrichtung gespeichert. Die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung ist ferner dazu ausgebildet, den Ist-Vergleichswert einem Speicher-Vergleichswert zuzuordnen und basierend auf der Frequenz des elektrischen Signals und dem Korrekturwert das Nutzsignal zu erzeugen.

Zum Erzeugen des oben genannten Nutzsignals kann die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung in vorteilhafter weise (nur) einen Impulszähler (Binärzähler) umfassen. Dabei ist der Impulszähler eingerichtet, ein Taktsignal des Schwingsystems, d.h. das elektrische Signal, zu zählen. Der Impulszähler ist auf die Frequenz des elektrischen Signals programmiert.

Ferner kann zum Erzeugen des oben genannten Nutzsignals die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung in vorteilhafter weise (nur) einen Frequenzteiler umfassen. Der Frequenzteiler ist eingerichtet, die Frequenz des Taktsignals, d.h. des elektrischen Signals, zu teilen bzw. halbieren. Dabei kann die Frequenz des elektrischen Signals insbesondere einem Vielfachen von zwei, insbesondere einer Zweierpotenz, wie etwa 524288 Hz oder 1048576 Hz, entsprechen. Die Frequenz des elektrischen Signals kann dabei mittels des Frequenzteilers in vorteilhafter Weise auf 1 Hz oder eine andere Frequenz wie z.B. 8 Hz heruntergebrochen werden. Die heruntergebrochene Frequenz entspricht dem Nutzsignal, basierend auf dem die Uhranzeigevorrichtung eingerichtet ist, die Uhrzeit anzuzeigen. Es sei angemerkt, dass bei einem Nutzsignal mit einer Frequenz von z.B. 8 Hz der Sprung eines Sekundenzeigers einer mechanischen Uhranzeigevorrichtung, welcher dann 8 Mal pro Sekunde stattfindet, vom Betrachter nicht mehr als „Sprung“ wahrgenommen wird.

Der Begriff „nur“ in Verwendung mit den Begriffen des Impulszählers oder des Frequenzteilers bedeutet im Rahmen der Erfindung insbesondere, dass nur eine von beiden Arten von elektronischen Komponenten, d.h. entweder nur ein Impulszähler oder nur ein Frequenzteiler, bei der Nutzsignalerzeugungsvorrichtung vorgesehen ist, um das Nutzsignal zu erzeugen.

Zum Erzeugen des Nutzsignals ist allerdings auch eine Kombination eines Frequenzteilers mit einem Impulszähler möglich. Das heißt mit anderen Worten, dass die Taktgeberanordnung zum Erzeugen des Nutzsignals sowohl einen Frequenzteiler als auch einen Impulszähler umfassen kann. Dabei ist der Frequenzteiler vorteilhafterweise signaltechnisch vor dem Impulszähler angeordnet. In vorteilhafter weise ist die Frequenz des elektrischen Signals in einem ersten Schritt zum Erreichen einer Zwischenfrequenz durch den Frequenzteiler halbierbar, insbesondere mehrfach halbierbar. In einem zweiten Schritt ist die Zwischenfrequenz mittels des Impulszählers auf eine gewünschte Frequenz bzw. eine Nutzfrequenz bringbar. Die Vorgehensweise einer Halbierung, insbesondere einer mehrfachen Halbierung, der vorbestimmten Schwingfrequenz in einem ersten Schritt zum Erreichen einer Zwischenfrequenz und einer Herunterzählung der Zwischenfrequenz auf eine gewünschte Frequenz in einem zweiten Schritt ist besonders vorteilhaft bei einer Uhr, bei der das elektrische Signal eine hohe Frequenz, wie z.B. 8,88 MHz oder 10 MHz, aufweist. Somit kann Strom gegenüber einem einfachen Herunterzählen der Frequenz des elektrischen Signals gespart werden. Im Falle einer elektronischen Nutzsignalerzeugungsvorrichtung, die nur einen Impulszähler umfasst, ist die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung vorteilhafterweise eingerichtet, das Nutzsignal zu erzeugen, wenn ein Zählwert des elektrischen Stromsignals gleich mit einem vorbestimmten Zählwert ist. Der vorbestimmte Zählwert ist vorteilhafterwiese auf die Frequenz des elektrischen Signals eingestellt.

Im Falle einer elektronischen Nutzsignalerzeugungsvorrichtung, die nur einen Frequenzteiler umfasst, entspricht das Nutzsignal vorteilhafterweise dem Ausgangssignal des Frequenzteilers.

Im Falle einer elektronischen Nutzsignalerzeugungsvorrichtung, die einen Impulszähler sowie einen Frequenzteiler umfasst, ist diese vorteilhafterweise eingerichtet, das Nutzsignal zu erzeugen, wenn ein Zählwert eines Ausgangssignals des Frequenzteilers gleich mit einem vorbestimmten Zählwert ist. Hierbei ist der vorbestimmte Zählwert vorteilhafterweise basierend auf der durch den Frequenzteiler erreichten Zwischenfrequenz eingestellt.

Ferner kann die Taktgeberanordnung bevorzugt eine Ausgabevorrichtung umfassen. Die elektronische Ausgabevorrichtung ist eingerichtet, das durch die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung erzeugte Nutzsignal auszugeben.

Es sei angemerkt, dass der Impulszähler und die Ausgabevorrichtung oder der Frequenzteiler und die Ausgabevorrichtung jeweils als eine Einheit ausgebildet sein können.

Bei einer Abweichung einer Temperatur des Schwingsystems und/oder einer Temperatur der Uhr, insbesondere in der Umgebung des Schwingsystems, von einer vorbestimmten Temperatur, die größer als eine vorbestimmte Abweichung ist, kann die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung in vorteilhafter Weise zum Erzeugen des Nutzsignals eingerichtet sein, einen entsprechenden vorbestimmten Korrekturfaktor oder eine vorbestimmte Korrekturformel zu berücksichtigen. Zu einer jeweiligen Temperaturabweichung ist in vorteilhafter Weise ein entsprechender vorbestimmter Korrekturfaktor zugeordnet.

Insbesondere wenn die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung einen Impulszähler aufweist, wie oben beschrieben, kann im Falle einer solchen Temperaturabweichung die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung in vorteilhafter Weise eingerichtet sein, den vorbestimmten Zählwert des Impulszählers mittels des vorbestimmten Korrekturfaktors oder der vorbestimmten Korrekturformel zu korrigieren.

Es ist auch möglich, dass die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung eingerichtet ist, den vorbestimmten Zählwert in Abhängigkeit von einer Temperatur des Schwingsystems und/oder einer Temperatur der Uhr, insbesondere in der Umgebung des Schwingsystems, zu korrigieren. Dazu kann vorzugsweise eine Tabelle mit temperaturabhängigen vorbestimmten Zählwerten (vorbestimmte Zählwerte, die Temperaturen zugeordnet sind) und/oder eine Funktion des vorbestimmten Zählwertes in Abhängigkeit von der Temperatur in einer Speichereinheit, insbesondere der Nutzsignalerzeugungsvorrichtung, gespeichert sein.

Zum Erfassen der Temperatur des Schwingsystems und/oder der Uhr in der Umgebung des Schwingsystems und somit einer Temperaturabweichung kann die Uhr vorzugsweise einen Temperatursensor umfassen.

Unabhängig vom Aufbau des Schwingsystems und/oder der Taktgeberanordnung mit Hinblick auf das Vorliegen eines Impulszählers und/oder eines Frequenzteilers kann die Uhr folgende vorteilhafte Ausgestaltungen aufweisen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Uhr weist die Taktgeberanordnung eine elektromechanische Vorrichtung auf. Die Uhr weist dabei ferner ein Zahnradwerk, eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben des Zahnradwerks und eine Uhranzeigevorrichtung auf. Die Uhranzeigevorrichtung ist mit dem Zahnradwerk verbunden und durch das Zahnradwerk bewegbar. Hierbei ist die elektromechanische Vorrichtung mittels des durch die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung erzeugten Nutzsignals bewegbar, wodurch die elektromechanische Vorrichtung direkt oder mittelbar getaktet in das Zahnradwerk eingreift. Insbesondere greift die elektromechanische Vorrichtung direkt oder mittelbar in hemmender Weise in das Zahnradwerk ein, um das Zahnradwerk abwechselnd zum Stillstand zu bringen und wieder freizugeben. Somit wird die Uhr in ihrer Ganggeschwindigkeit nicht durch eine schwingende Unruh getaktet, sondern über eine frequenzgesteuerte Vorrichtung (die elektromechanische Vorrichtung), wobei die Antriebsenergie für das Zahnradwerk durch eine mechanische Antriebsvorrichtung bereitgestellt wird. Mit anderen Worten wird die ungenaue, mechanische Unruh durch die zuvor beschriebene Taktgeberanordnung ersetzt.

Somit werden die Vorteile einer mechanischen Uhr mit Handaufzug oder Selbstaufzug und einer Quarzuhr in einer Uhr realisiert, indem sie ein Automatikwerk oder ein mechanisches Werk mit Handaufzug durch die Schwingfrequenz eines lichtbetriebenen Schwingsystems steuert. Da bei der vorgeschlagenen Uhr keine Unruh vorgesehen ist, werden hier sämtliche mechanischen Einflüsse, die den Takt der Unruh und damit die Genauigkeit des Zeitflusses der Uhr beeinflussen, ausgeschaltet. Die Referenzfrequenz, die zum Takten der Uhr benutzt wird und auf der Frequenz des elektrischen Signals basiert, wird nicht durch eine Bewegung des Trägers der Uhr beeinflusst. Somit wird eine mechanische Uhr hinsichtlich des Antreibens des Zahnradwerks ermöglicht, die viel präziser als eine übliche mechanische Uhr mit Unruh ist.

Da die elektromechanische Vorrichtung mittels des durch die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung erzeugten Nutzsignals bewegbar ist und das Nutzsignal basierend auf der Frequenz des elektrischen Signals erzeugbar ist, ist zu verstehen, dass die elektromechanische Vorrichtung frequenzsteuerbar bzw. frequenzgesteuert ist.

Nach einer vorteilhaften Variante greift die elektromechanische Vorrichtung mittelbar in das Zahnradwerk ein. „Mittelbar“ bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere, dass sich zumindest ein weiteres Bauelement zwischen der elektromechanischen Vorrichtung und dem Zahnradwerk befindet. Das heißt, dass bei dieser Ausgestaltung der Uhr die elektromechanische Vorrichtung mittels des oben genannten Nutzsignals bewegbar ist, wodurch die elektromechanische Vorrichtung mittelbar in das Zahnradwerk zur Hemmung eingreift.

Bevorzugt umfasst die Uhr hierzu eine Hemmung. Dabei steht die Hemmung im Eingriff mit dem Zahnradwerk. Die elektromechanische Vorrichtung treibt dabei die Hemmung an. Das heißt, dass bei dieser Ausgestaltung der Uhr die elektromechanische Vorrichtung mittels des durch die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung erzeugten Nutzsignals bewegbar ist, wodurch die elektromechanische Vorrichtung über die Hemmung in das Zahnradwerk eingreift. Dabei entspricht mit anderen Worten die Hemmung dem oben genannten zumindest einen weiteren Bauelement, welches sich zwischen der elektromechanischen Vorrichtung und dem Zahnradwerk befindet.

Vorzugsweise umfasst die Hemmung ein Hemmungsrad und ein Hemmstück. Das Hemmstück dient zur Hemmung des Hemmungsrades. Hierbei ist die elektromechanische Vorrichtung zum Antrieb des Hemmstücks angeordnet, wobei das Hemmungsrad im Eingriff mit dem Zahnradwerk steht.

Insbesondere ist die Hemmung als Ankerhemmung ausgebildet, wobei das Hemmstück als Anker ausgebildet ist. Das Hemmungsrad kann hierbei auch als Ankerrad bezeichnet werden.

Nach einer alternativen vorteilhaften Variante der Erfindung kann die elektromechanische Vorrichtung direkt/unmittelbar in das Zahnradwerk eingreifen. „Direkt“ oder „unmittelbar“ bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere, dass sich kein anderes Bauelement zwischen der elektromechanischen Vorrichtung und dem Zahnradwerk befindet. Das heißt, dass bei dieser Ausgestaltung der Uhr die elektromechanische Vorrichtung mittels des oben genannten Nutzsignals bewegbar ist, wodurch die elektromechanische Vorrichtung getaktet direkt in das Zahnradwerk eingreift.

Unabhängig davon, ob die elektromechanische Vorrichtung direkt oder indirekt in das Zahnradwerk eingreift, kann die elektromechanische Vorrichtung gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung als Aktor ausgebildet sein. Als Aktor ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine antriebstechnische Vorrichtung oder Baueinheit bezeichnet, die ein elektrisches Signal in eine mechanische Bewegung umsetzt.

Besonders bevorzugt kann der Aktor einen Magnetanker und eine Magnetspule aufweisen. Hierbei ist die Magnetspule eingerichtet, den Magnetanker mittels des Nutzsignals zu bewegen.

Alternativ kann die elektromechanische Vorrichtung vorzugsweise als Schrittmotor ausgebildet sein. Bei dieser Ausgestaltung der elektromechanischen Vorrichtung ist es besonders vorteilhaft, wenn die elektromechanische Vorrichtung direkt getaktet in das Zahnradwerk eingreift.

Nach einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der Uhr umfasst die Uhr ferner ein Zahnradwerk, eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben des Zahnradwerks und eine Uhranzeigevorrichtung auf. Die Uhranzeigevorrichtung ist mit dem Zahnradwerk verbunden und durch das Zahnradwerk bewegbar. Hierbei ist die Antriebsvorrichtung mittels des Nutzsignals steuerbar. Die Antriebsvorrichtung ist vorzugsweise als Schrittmotor ausgebildet. Diese Uhr entspricht insbesondere einer üblichen Quarzuhr mit einem Schrittmotor zum Antreiben einer mechanischen Uhranzeigevorrichtung, bei der eine Taktgeberanordnung mit einem als Quarzschwingkristall ausgebildeten Taktgeber durch die zuvor beschriebene Taktgeberanordnung mit dem lichtbetriebenen Schwingsystem ersetzt wurde.

Es ist zu verstehen, dass bei den beiden zuvor beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung die oben erwähnte Uhranzeigevorrichtung eine mechanische Uhranzeigevorrichtung ist. Die Uhranzeigevorrichtung umfasst vorzugsweise einen Stundenzeiger und/oder einen Minutenzeiger und/oder einen Sekundenzeiger.

Das Zahnradwerk umfasst vorzugsweise zumindest ein Stundenrad und/oder ein Minutenrad und/oder ein Sekundenrad und/oder ein Kleinbodenrad.

Nach einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der Uhr umfasst die Uhr ferner eine elektronische Uhranzeigevorrichtung. Diese Uhr entspricht insbesondere einer üblichen elektronischen Quarzuhr, bei der die Taktgeberanordnung mit dem als Quarzschwingkristall ausgebildeten Taktgeber durch die zuvor beschriebene Taktgeberanordnung mit dem lichtbetriebenen Schwingsystem ersetzt wurde.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Uhr gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Bereichs der Uhr gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Bereichs der Uhr gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 4 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Bereichs der Uhr gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Bereichs der Uhr gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Bereichs der Uhr gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 7 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Bereichs der Uhr gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 8 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Bereichs der Uhr gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 9 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Bereichs der Uhr gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 10 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Bereichs der Uhr gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 11 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Bereichs der Uhr gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 12 beispielhafte Zeitverläufe eines Eingangssignals, eines Ausgangssignals und eines Taktsignals zur Erläuterung des Funktionsprinzips der Uhr gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 13 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Bereichs der Uhr gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 14 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Bereichs der Uhr gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 15 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Bereichs der Uhr gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Fig. 16 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Bereichs der Uhr gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 eine Uhr 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.

Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist die Uhr 100 als Armbanduhr ausgebildet und weist somit zwei Anschlüsse 14 für ein Armband 16 auf. Es ist allerdings auch möglich, dass die Uhr 100 eine Wanduhr, eine Standuhr, eine Tischuhr oder eine Uhr von einem anderen Typ ist.

Die Uhr 100 umfasst ein Uhrgehäuse 11 und ein daran angeordnetes Uhrglas 15 auf. Die Uhr 100 weist ferner ein Zifferblatt 12 sowie drei Zeiger 13 für die Anzeige der Stunden, Minuten und Sekunden auf. Die Zeiger 13 sind Teile einer mechanischen Uhranzeigevorrichtung 102 zum Anzeigen der Uhrzeit.

Weiterhin umfasst die Uhr 100 eine Taktgeberanordnung 10, ein Zahnradwerk 104 und eine Antriebsvorrichtung 101 zum Antreiben des Zahnradwerks 104. Das Zahnradwerk 104 ist mit der Uhranzeigevorrichtung 102 verbunden, so dass die Zeiger 13 der Uhranzeigevorrichtung 102 bewegt werden. Insbesondere umfasst das Zahnradwerk 104 zumindest ein Stundenrad, ein Minutenrad und ein Sekundenrad, die jeweils mit einem der Zeiger 13 verbunden sind.

Aus Figur 2 wird ersichtlich, dass die Taktgeberanordnung 10 ein Schwingsystem 1 und eine elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 umfasst.

Die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 ist eingerichtet, ein Nutzsignal zu erzeugen. Das Nutzsignal kann von der Uhranzeigevorrichtung 102 benutzt werden, um darauf basierend die Uhrzeit zu zeigen.

Das Schwingsystem 1 umfasst eine Lichtwellenleiter-Anordnung 2 mit einem Lichtwellenleiter 20, einen elektrooptischen Wandler 3 und einen optoelektrischen Wandler 4. Weiterhin umfasst das Schwingsystem 1 einen elektrischen Verstärker 60, einen Frequenzfilter 63 und einen Treiber 65. Der Frequenzfilter 63 ist zwischen dem elektrischen Verstärker 60 und dem Treiber 65 angeordnet.

Der elektrooptische Wandler 3, der einen Halbleiterlaser oder eine Leuchtdiode umfasst, ist zum Einspeisen eines getakteten Lichtsignals in die Lichtwellenleiter-Anordnung 1, insbesondere direkt in den Lichtwellenleiter 20, ausgebildet. Das getaktete Lichtsignal ist in vorteilhafter Weise ein analoges getaktetes Lichtsignal, insbesondere ein sinusförmiges Lichtsignal.

Der Lichtwellenleiter 20 kann vorzugsweise eine Monomodefaser umfassen. Bei einer Monomodefaser tritt im Gegensatz zu Multimodefasern keine Laufzeit- bzw. Modendispersion auf. Es ist allerdings auch möglich, dass der Lichtwellenleiter eine Multimodefaser umfasst. Eine Multimodefaser hat den Vorteil, dass sich Licht leichter in den Lichtwellenleiter 20 einkoppeln und aus dem Lichtwellenleiter 20 auskoppeln lässt.

Der Lichtwellenleiter 20 kann beispielsweise 20 m lang sein. Bei einer solchen Länge beträgt die Laufzeit des Lichtsignals also ungefähr 100 ns. Dies entspricht einer Schwingfrequenz von 10 MHz für das Schwingsystem 1. Es können aber auch andere Frequenzen für das Schwingsystem 1 ausgewählt werden, wie z.B. 8,88 MHz. Dann wäre der Lichtwellenleiter 20 für die Schwingfrequenz von 8,88 MHz entsprechend länger zu wählen.

Der optoelektrische Wandler 4 ist zum Empfangen des Lichtsignals aus der Lichtwellenleiter- Anordnung 2 bzw. dem Lichtwellenleiter 20 und zum Erzeugen eines elektrischen Signals basierend auf dem empfangenen Lichtsignal ausgebildet. Insbesondere umfasst der optoelektrische Wandler 4 eine Fotodiode. Die Fotodiode ist eingerichtet, das getaktete Lichtsignal in ein Stromsignal umzuwandeln. Das Stromsignal ist analog zum Lichtsignal ein analoges Stromsignal, insbesondere ein sinusförmiges Stromsignal.

Der elektrische Verstärker 60, der als T ransimpedanzverstärker ausgebildet ist, ist eingerichtet, das durch den optoelektrischen Wandler 4 erzeugte Stromsignal zu verstärken und in ein proportionales Spannungssignal umzuwandeln.

Der Frequenzfilter 63 ist eingerichtet, das Spannungssignal zu filtern. Mit dem Frequenzfilter 63 kann insbesondere erzwungen werden, dass das Schwingsystem auf seiner Schwingfrequenz schwingt, indem insbesondere unerwünschte Oberwellen aus dem Spannungssignal herausgefiltert werden.

Der Treiber 65 ist eingerichtet, basierend auf dem gefilterten Spannungssignal den elektrooptischen Wandler 3 anzusteuern. Somit ist der elektrooptische Wandler 3 basierend auf dem umgewandelten und gefilterten elektrischen Signal des optoelektrischen Wandlers 4 ansteuerbar.

Insbesondere ist ein Modulationseingang des Treibers 65 nicht invertierend. Das heißt, dass eine Erhöhung der Eingangsspannung eine Erhöhung der Lichtleistung zur Folge hat. Der Modulationseingang des Treibers 65 kann aber auch invertierend sein. In diesem Fall kann die Schwingfrequenz von 10 MHz schon mit einer Länge von 10 m für den Lichtwellenleiter 20 erreicht werden.

Durch die beschriebene Anordnung des elektrischen Verstärkers 60, des Frequenzfilters 63 und des Treibers 65 ist eine elektrische Signalstrecke 6 vom optoelektrischen Wandler 4 zum elektrooptischen Wandler 3 gebildet. Mit anderen Worten sind der elektrische Verstärker 60, der Frequenzfilter 63 und der Treiber 65 in der elektrischen Signalstrecke 6 angeordnet. Ferner ist eine optische Signalstrecke 5 in der Lichtwellenleiter-Anordnung 2, insbesondere im Lichtwellenleiter 20, vom elektrooptischen Wandler 3 zum optoelektrischen Wandler 4 gebildet.

Wenn man Figur 2 betrachtet, stellt man fest, dass das Schwingsystem 1 als Schwingkreis mit optischer Rückkopplung ausgestaltet ist. Die optische Rückkopplung geschieht dabei dadurch, dass das Lichtsignal (optisches Ausgangssignal) des elektrooptischen Wandlers 3 über die Lichtwellenleiter-Anordnung 2, insbesondere den Lichtwellenleiter 20, auf einen Eingang des optoelektrischen Wandlers 4 koppelbar ist.

Die Taktgeberanordnung 10 weist ferner einen Schmitt-Trigger 64 auf, der ein Analog-Digital- Wandler ist. Der Schmitt-Trigger 64 ist eingerichtet, das analoge Spannungssignal zwischen dem Frequenzfilter 63 und dem Treiber 65 in ein Rechtecksignal (Ausgangssignal des Schmitt- Triggers 64) umzuwandeln. Dabei ist das Rechtecksignal ein digitales Spannungssignal. Statt des Schmitt-Triggers 64 kann alternativ auch ein anderer Analog-Digital-Wandler benutzt werden.

Der Schmitt-Trigger 64 ist mit der Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 verbunden. Das heißt, dass das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 64, nämlich das Rechtecksignal, als Eingangssignal für die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 dient. Es ist aber auch möglich, dass kein Analog-Digital-Wandler vorgesehen ist, so dass das elektrische Signal zwischen Frequenzfilter 63 und dem Treiber 65 als Eingangssignal für die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 dient.

Die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 ist eingerichtet, das Nutzsignal basierend auf einer Frequenz des Rechtecksignals, die einer Frequenz des elektrischen Signals zwischen dem Frequenzfilter 63 und der Treiber 65 entspricht, zu erzeugen.

Zum Erzeugen des Nutzsignals weist gemäß Figur 2 die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 einen Frequenzteiler 117, einen Impulszähler 119 und einen Komparator 124 auf.

Der Frequenzteiler 117 ist mit dem Impulszähler 119 verbunden. Dabei ist der Impulszähler 119 signaltechnisch nach dem Frequenzteiler 117 angeordnet. Das heißt, dass ein Ausgangssignal des Frequenzteilers 117 als Eingangssignal des Impulszählers 119 dient. In einem ersten Schritt ist die Frequenz des Rechtecksignals zum Erreichen einer Zwischenfrequenz durch den Frequenzteiler 117 halbierbar, insbesondere mehrfach halbierbar. In einem zweiten Schritt ist die Zwischenfrequenz mittels des Impulszählers 119 auf eine gewünschte Frequenz bzw. eine Nutzfrequenz bringbar. Die Nutzfrequenz kann beispielsweise 1 Hz oder 8 Hz betragen.

Bei der Schwingfrequenz des Schwingsystems 1 von 10 MHz kann das oben beschriebene Rechtecksignal vom Frequenzteiler 117 sieben Mal halbiert werden, bis die Zwischenfrequenz von 78125 Hz erreicht wird. Danach kann man mit Hilfe des Impulszählers 119 die Zwischenfrequenz auf die Nutzfrequenz von 1 Hz oder auf 8 Hz heruntergezählt werden. Die 7-malige Halbierung der Schwingfrequenz von 10 MHz zuerst auf 78125 Hz, mit anschließender Impulszählung spart Strom, gegenüber einer direkten Impulszählung von 10 MHz auf 1 Hz oder 8 Hz.

Insbesondere ist die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 eingerichtet, das Nutzsignal zu erzeugen, wenn ein Zählwert eines Ausgangssignals des Frequenzteilers 117 gleich mit einem vorbestimmten Zählwert ist. Der vorbestimmte Zählwert ist in vorteilhafter weise im Komparator 124 gespeichert und ist basierend auf der durch den Frequenzteiler 117 erreichten Zwischenfrequenz eingestellt. Der Vergleich zwischen dem Zählwert des Ausgangssignals des Frequenzteilers 117 mit dem vorbestimmten Zählwert erfolgt über den Komparator 124.

Die Uhr 100 umfasst ferner einen Temperatursensor 126. Mittels des Temperatursensors 126 kann eine Temperatur des Schwingsystems 1 und/oder der Uhr 100, insbesondere in der Umgebung des Schwingsystems 1 , erfasst werden.

Bei einer Abweichung der erfassten Temperatur von einer vorbestimmten Temperatur, die größer als eine vorbestimmte Abweichung ist, ist die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 in vorteilhafter weise zum Erzeugen des Nutzsignals eingerichtet, einen entsprechenden vorbestimmten Korrekturfaktor zu berücksichtigen. Zu einer jeweiligen Temperaturabweichung ist in vorteilhafter Weise ein entsprechender vorbestimmter Korrekturfaktor zugeordnet. Alternativ kann statt Korrekturfaktoren eine vorbestimmte Korrekturformel benutzt werden. Die Korrekturfaktoren oder die Korrekturformel sind in einem Speicher 125 gespeichert.

Insbesondere ist dabei die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 eingerichtet, den vorbestimmten Zählwert mittels des entsprechenden vorbestimmten Korrekturfaktors oder der vorbestimmten Korrekturformel zu korrigieren.

Es sei angemerkt, dass der Impulszähler 119, der Komparator 124 und der Speicher 125 in vorteilhafter Weise Teile eines programmierbaren Mikrocontrollers 130 sind.

Die Taktgeberanordnung 10 weist weiterhin eine Ausgabevorrichtung 118 auf, die mit der Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 verbunden und eingerichtet ist, das durch die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 erzeugte Nutzsignal auszugeben.

Wie schon oben beschrieben, wird das Nutzsignal von der Uhranzeigevorrichtung 102 benutzt, um die Uhrzeit anzuzeigen. Somit wird ersichtlich, dass bei der Uhr 100 die Takterzeugung auf der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht (Lichtgeschwindigkeit) im Lichtwellenleiter 20 beruht. Somit ist die Uhr 100 möglichst präzise. Zum Antreiben des Zahnradwerks 104 umfasst die Antriebsvorrichtung 101 in vorteilhafter Weise eine Antriebsfeder.

Figur 3 ist zu entnehmen, dass zum Aufziehen bzw. Spannen der Antriebsfeder in der Uhr 100 eine Aufzugvorrichtung 121 vorgesehen ist. Die Uhr 100 ist insbesondere als Uhr mit Selbstaufzug ausgebildet. Dabei ist die Aufzugvorrichtung eine automatische Aufzugvorrichtung, die insbesondere als Schwunggewicht ausgebildet ist, so dass die Antriebsfeder durch das Schwunggewicht aufgrund der Bewegung der Hand des Trägers der Uhr 100 automatisch aufgezogen wird. Bei gespannter Antriebsfeder liefert diese die benötigte Energie, um das Zahnradwerk 104 anzutreiben. Es ist allerdings auch möglich, dass die Uhr 100 als Uhr mit Handaufzug ausgebildet sein. Dabei ist die Aufzugvorrichtung 121 manuell bzw. mit der Hand betätigbar.

Ferner weist die Taktgeberanordnung 10 eine elektromechanische Vorrichtung 106 auf. Die elektromechanische Vorrichtung 106 ist insbesondere als Aktor ausgebildet, der gemäß Figur 4 einen Magnetkern (Magnetanker) 107 und eine Magnetspule 108 umfasst. Hierbei wirkt die Magnetspule 108 mit dem Magnetkern 107 zusammen. Insbesondere ist die Magnetspule 108 eingerichtet, den Magnetkern 107 zu bewegen, wenn diese bestromt wird.

Die elektromechanische Vorrichtung 106 ist mittels des durch die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 erzeugten Nutzsignals bzw. des durch die Ausgabevorrichtung 118 ausgegebenen Nutzsignals bewegbar. Dadurch greift die elektromechanische Vorrichtung 106, insbesondere der Magnetkern 107, getaktet in das Zahnradwerk 104 ein.

Wie aus Figur 3 ferner ersichtlich ist, weist die Uhr 100 außerdem eine Hemmung 105 auf, die zwischen der Taktgeberanordnung 10, insbesondere der elektromechanischen Vorrichtung 106, und dem Zahnradwerk 104 angeordnet ist. Somit greift die elektromechanische Vorrichtung 106, insbesondere der Magnetkern 107, mittelbar über die Hemmung 105 in das Zahnradwerk 104 ein. Die Hemmung 105 ist mittels der elektromechanischen Vorrichtung 106 antreibbar.

Insbesondere greift die elektromechanische Vorrichtung 106 indirekt in hemmender Weise in das Zahnradwerk 104 ein, um das Zahnradwerk 104 abwechselnd zum Stillstand zu bringen und wieder freizugeben.

Figuren 3 und 4 ist zu entnehmen, dass die Hemmung 105 ein Hemmungsrad 109 und ein Hemmstück 110 umfasst und insbesondere als Ankerhemmung ausgebildet ist. Dabei steht das Hemmungsrad 109 im Eingriff mit dem Zahnradwerk 104, wobei der Magnetkern 107 durch seine Bewegung in Eingriff mit dem Hemmstück 110 bringbar ist. Insbesondere ist das Hemmstück 110 mittels des Magnetkerns 107 antreibbar.

Insbesondere baut die Magnetspule 108 im Rhythmus des Nutzsignals ein Magnetfeld auf und ab, wodurch der Magnetkern 107 auch im Rhythmus des Nutzsignals hin und her bewegt wird. Der sich bewegende Magnetkern 107 greift dann in das Hemmstück 110 ein.

Somit ersetzt die Taktgeberanordnung 10 eine übliche Unruh einer mechanischen Uhr.

Zur Stromversorgung des Schwingsystems 1, der elektronischen Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 und der elektromechanischen Vorrichtung 106 ist die Uhr 100 mit einer Stromversorgungsvorrichtung 103 ausgestattet, die als Akku ausgebildet ist. Der Akku kann durch eine Energy-Harvesting-Vorrichtung 120 aufgeladen werden.

Die Energy-Harvesting-Vorrichtung 120 kann vorzugsweise mindestens einen Thermogenerator und/oder mindestens eine Solarzelle umfassen. Der Thermogenerator kann insbesondere ein Peltier-Element aufweisen.

Zum Beispiel kann das Zifferblatt 12 der Uhr 100 als Solarzelle ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass eine Solarzelle unter dem Zifferblatt 12 angeordnet ist. Dabei muss das Zifferblatt 12 an der Stelle der Anordnung der Solarzelle entweder semi-transparent ausgebildet sein oder eine Ausnehmung aufweisen. Wenn bei der Uhr 100 ein Thermogenerator vorgesehen ist, kann dieser vorzugsweise am Gehäuseboden der Uhr 100 angebracht sein. Somit kann dieser aus einer Differenz der Hauttemperatur des Trägers der Uhr 100 zur Temperatur der Umgebung der Uhr (und damit zur Temperatur der restlichen Uhr) Strom gewinnen. Es ist auch möglich, dass die mindestens eine Solarzelle und/oder der mindestens eine Thermogenerator im Armband 16 der Uhr 100 eingebaut ist/sind.

Im normalen Betrieb der Uhr 100, bei dem die Antriebsfeder die benötigte Energie zum Antreiben des Zahnradwerks 104 liefert, wird zunächst das Schwingsystem 1 zum Schwingen gebracht.

Basierend auf der Frequenz des elektrischen Signals zwischen dem optoelektrischen Wandler 4 und dem elektrooptischen Wandler 3 erzeugt die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 mittels des Frequenzteilers 117 und des Impulszählers ein Nutzsignal mit einer Nutzfrequenz.

Das Nutzsignal in dem gewünschten Rhythmus wird dann an die elektromechanische Vorrichtung 106 ausgegeben. Dadurch kann die elektromechanische Vorrichtung 106 die Hemmung 105 kontrollieren, indem die elektromechanische Vorrichtung 106 zum Zeitpunkt der Nutzsignalausgabe das Hemmstück 110 bewegt. Durch die frequenzgesteuerte Kontrolle der Hemmung (basierend auf der Frequenz des elektrischen Signals) kann das Zahnradwerk 104 getaktet werden.

In der Uhr 100 ist weiterhin eine Ladezustandmessvorrichtung 122 vorgesehen, die eingerichtet ist, einen Ladezustand des Akkus zu messen. Ferner weist die Uhr 100 eine Steuereinheit 123 auf, die vorzugsweise eingerichtet ist, die elektronische Taktgeberanordnung 10 zu steuern.

Bei abgelaufener Spannung der Antriebsfeder (Antriebsvorrichtung 101) kann die elektromechanische Vorrichtung 106 eingerichtet sein, sich derart zu bewegen, dass die elektromechanische Vorrichtung 106, insbesondere der Magnetkern 107, das Zahnradwerk 104 antreibt. Somit kann sichergestellt werden, dass die Uhr 100 weiterläuft, auch wenn die Antriebsfeder die benötigte mechanische Energie nicht mehr liefern kann. Das kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Uhr 100 für einige Zeit, z.B. während der Nacht, nicht benutzt wird, wodurch die Antriebsfeder nicht durch die automatische Aufzugvorrichtung 121 gespannt werden kann. Dazu kann bei der Uhr 100 vorzugsweise eine Vorrichtung zum Entkoppeln der Antriebsvorrichtung 101 , d.h. der Antriebsfeder, vom Zahnradwerk 104 und der Hemmung 109 vorgesehen sein. Somit kann durch die Abkopplung der Antriebsfeder verhindert werden, dass die elektromechanische Vorrichtung 106 auch die Antriebsfeder bewegt, wenn die Hemmung 109 von der elektromechanischen Vorrichtung 106 betrieben wird.

Wenn der durch die Ladezustandmessvorrichtung 122 gemessene Ladezustand des Akkus kleiner als ein vorbestimmter Ladezustandswert ist, ist die Steuervorrichtung 123 eingerichtet, die Stromversorgung der elektromechanischen Vorrichtung 106 zu unterbrechen. Somit kann eine komplette Entladung des Akkus vermieden werden. Mit anderen Worten wird die Stromversorgung der elektromechanischen Vorrichtung 106 ab einem bestimmten mindest- Energieniveau im Akku unterbrochen, bis die Antriebsfeder wieder durch die Bewegung der Uhr 100 gespannt wird. Ansonsten würde sich der Akku vollständig leeren und könnte somit bei Wieder-Inbetriebnahme der Uhr 100 die elektromechanische Vorrichtung 106 nicht mehr sofort betreiben bzw. den Schwingvorgang im Schwingsystem 1 nicht in Gang setzen.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Uhr 100 bereitgestellt, die präziser als eine mechanische Uhr ist und gleichzeitig wie eine Automatikuhr angetrieben wird. Mit anderen Worten ist die Uhr 100 eine Hybriduhr, bei der die Steuerung der Taktung mittels eines lichtbetriebenen Schwingsystems und das Antreiben des Zahnradwerks durch eine Antriebsfeder stattfindet. Aufgrund des Akkus, der die mit Strom funktionierenden Komponenten der Uhr 100 entsprechend versorgt und durch die Energy-Harvesting- Vorrichtung 120 aufladbar ist, weist die Uhr 100 ferner eine hohe Gangreserve auf.

Figuren 5 und 6 beziehen sich auf eine Uhr 100 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Uhr 100 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Uhr 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die elektromechanische Vorrichtung 106 bei der Uhr 100 gemäß dem zweiten Ausführungsbespiel direkt getaktet in das Zahnradwerk 104 eingreift. Mit anderen Worten ist bei der Uhr 100 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel keine Hemmung vorgesehen. Das heißt, dass die Taktgeberanordnung 10 hier die Kombination aus einer üblichen Unruh und einer üblichen Hemmung einer üblichen mechanischen Uhr ersetzt.

Insbesondere greift die elektromechanische Vorrichtung 106 direkt in hemmender Weise in das Zahnradwerk 104 ein, um das Zahnradwerk 104 abwechselnd zum Stillstand zu bringen und wieder freizugeben.

Die elektromechanische Vorrichtung 106 ist auch bei der Uhr 100 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel als Aktor ausgebildet, der einen Magnetkern 107 und eine Magnetspule 108 umfasst.

Somit greift dabei der Magnetkern 107 direkt getaktet in das Zahnradwerk 104 ein.

Es ist allerdings auch möglich, dass die elektromechanische Vorrichtung 106 als Schrittmotor ausgebildet ist, der direkt getaktet in das Zahnradwerk 104 eingreift.

Bis auf die beschriebenen Besonderheiten der Uhr 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel entspricht deren Funktionsweise grundsätzlich derjenigen der Uhr 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Dabei kontrolliert die elektromechanische Vorrichtung 106 allerdings keine Hemmung, sondern direkt das Zahnradwerk 104, welches somit getaktet wird.

Figur 7 bezieht sich auf eine Uhr 100 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Uhr 100 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von derjenigen gemäß dem ersten oder dem zweiten Ausführungsbeispiel durch den Aufbau des Schwingsystems 1.

Das Schwingsystem 1 umfasst hier im Gegensatz zum Schwingsystem 1 der Uhr 100 gemäß den vorherigen Ausführungsbeispielen keinen Frequenzfilter und keinen Schmitt-Trigger, sondern einen Trigger 61 und ein Monoflop 62. Der Trigger 61 ist in Richtung des elektrischen Signals in der elektrischen Signalstrecke 6 nach dem elektrischen Verstärker 60 angeordnet.

Der Trigger 61 ist dabei eingerichtet, das Monoflop 62 mittels des elektrischen Signals vom optoelektrischen Wandler 4, insbesondere mittels des verstärkten elektrischen Signals nach dem elektrischen Verstärker 60, anzusteuern. Das Monoflop 62 ist dadurch eingerichtet, einen Ausgangspuls zum Ansteuern des elektrooptischen Wandlers 3 zu erzeugen. Der elektrooptische Wandler 3 ist ausgebildet, einen Lichtpuls in die Lichtwellenleiter- Anordnung 2, insbesondere direkt in den Lichtwellenleiter 20, einzuspeisen. Der optoelektrische Wandler 4, ist ausgebildet, den Lichtimpuls zu empfangen und diesen in einen Stromimpuls umzuwandeln.

Zum Betreiben der Uhr 100 wird zunächst vom elektrooptischen Wandler 3 ein Lichtimpuls durch den Lichtwellenleiter 20 geschickt. Aufgrund der Länge des Lichtwellenleiters 20 benötigt der Lichtimpuls, der in Richtung vom elektrooptischen Wandler 3 zum optoelektrischen Wandler 4 reist, eine bestimmte Zeitdauer, bis er am optoelektrischen Wandler 4 ankommt. Mit anderen Worten ist diese Zeitdauer durch die Länge des Lichtwellenleiters 20 vorgegeben. Vom optoelektrischen Wandler 4 wird der Lichtimpuls in einen Stromimpuls umgewandelt und an den elektrischen Verstärker 60 weitergeschickt. Der elektrische Verstärker 60 verstärkt den Stromimpuls und wandelt ihn in einen Spannungsimpuls um. Über den T rigger 61 steuert dieser Spannungsimpuls das Monoflop 62 an, das einen kurzen Impuls mit genau definierter Dauer erzeugt (ca. 1 ns oder weniger). Mit diesem Impuls wird der Treiber 65 des elektrooptischen Wandlers 3 angesteuert, sodass der elektrooptische Wandler 3 wieder einen Lichtpuls aussendet. Somit ist der Kreislauf geschlossen.

Dabei hat der elektrooptische Wandler 3 einen „Duty-cycle“ von 1% oder weniger und braucht dadurch sehr wenig Energie.

Dieser Vorgang wiederholt sich pro Sekunde eine gewisse Anzahl von Malen. Die Anzahl der Wiederholungen pro Sekunde wird durch die Länge des Lichtwellenleiters 20 bestimmt. Bei einer Länge von ca. 20 m wiederholt sich der Vorgang pro Sekunde 10 Millionen Mal. Somit entsteht eine Schwingfrequenz des Schwingsystems 1 von 10 MHz, welche als Frequenz des elektrischen Signals (Pulsfolge) zwischen dem Monoflop 62 und dem Treiber 65 abgegriffen wird.

Basierend auf der Frequenz des elektrischen Signals zwischen dem Monoflop 62 und dem Treiber 65 erzeugt die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 das Nutzsignal, durch welches die Uhr 100 auf dieselbe Weise wie die Uhr 100 gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel getaktet wird.

Figur 8 bezieht sich auf eine Uhr 100 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Der Aufbau des Schwingsystems 1 der Uhr 100 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung entspricht dem Aufbau des Schwingsystem 1 der Uhr 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (s. Figur 2).

Jedoch wird bei der Uhr 100 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ein anderes Verfahren zur Temperaturkompensation mit Hinblick auf das Erzeugen des Nutzsignals verwendet. Parallel zu dem Schwingsystem 1 wird in der Taktgeberanordnung 10 ein Kristalloszillator 127 mit einer vorbestimmten Kristalloszillator-Schwingfrequenz aufgebaut. Der Kristalloszillator kann in vorteilhafter Weise einen Quarzkristall oder einen Turmalinkristall aufweisen.

Zum Erreichen der vorbestimmten Kristalloszillator-Frequenz wird eine entsprechende Schliffform und Abmessung des Kristalls derart gewählt, dass die vorbestimmte Kristalloszillator-Frequenz, z. B. 10 MHz, erhalten wird.

Ferner ist in der Taktgeberanordnung 10 ein Mischer 128 vorgesehen. Der Mischer 128 ist mit dem Kristalloszillator 127 und der elektrischen Signalstrecke 6 verbunden und eingerichtet, ein elektrisches Signal des Kristalloszillators 127 mit einem aus dem Schwingsystem 1 abgegriffenen elektrischen Signal zwischen dem optoelektrischen Wandler 4 und dem elektrooptischen Wandler 3, insbesondere zwischen dem Frequenzfilter 63 und dem Treiber 65, zu überlagern.

Durch die Überlagerung der beiden elektrischen Signale entsteht ein elektrisches Sinussignal, dessen Frequenz einer Differenz zwischen der Frequenz des aus dem Schwingsystem 1 abgegriffenen elektrischen Signals und dem elektrischen Signal des Kristalloszillators 127 entspricht.

Sind die beiden Frequenzen exakt gleich, dann entsteht ein Schwebungssignal mit der Frequenz 0, also ein Gleichspannungssignal. Im Fall ungleicher Frequenzen entsteht ein Wechselspannungssignal mit der Differenzfrequenz.

Verändert sich mit der Temperatur einerseits die Länge des Lichtwellenleiters 20 sowie die Lichtgeschwindigkeit und andererseits ggfs auch die Kristalloszillator-Frequenz des Kristalloszillators, falls diese temperatursensitiv ist, ergibt sich eine Schwebungsfrequenz, die von der Temperatur anhängig ist.

Durch eine geeignete Wahl der beiden Ausgangsfrequenzen lässt sich erreichen, dass diese Schwebungsfrequenz im zu erwartenden Betriebstemperatur-Bereich der Uhr nie ganz Null wird und in eindeutiger Weise von der Temperatur abhängt.

Diese Schwebungsfrequenz kann gemessen werden. Insbesondere werden die Abhängigkeiten der Schwingfrequenz des Schwingsystems 1 und der Schwebungsfrequenz von der Temperatur einmal gemessen. Damit kann berechnet und in einer Korrekturtabelle oder Korrekturfunktion hinterlegt werden, wie der vorbestimmte Zählwert, mit dem ein Zählwert des Impulszählers 119 im Komparator 124 verglichen wird, korrigiert werden muss, damit die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 unabhängig von der Temperatur des Schwingsystems 1 und/oder der Uhr 100 in der Umgebung des Schwingsystems 1 ein Nutzsignal mit der richtigen Dauer liefert. Mit anderen Worten ist die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 dazu ausgebildet, die Frequenz des aus dem Schwingsystem abgegriffenen elektrischen Signals mit der Kristalloszillator-Schwingfrequenz zu vergleichen, um einen Ist-Vergleichswert zu erzeugen. Basierend auf der Frequenz des elektrischen Signals und dem Ist-Vergleichswert kann die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 das Nutzsignal erzeugen.

Insbesondere können mehrere temperaturabhängige Speicher-Vergleichswerte und zugehörige Korrekturwerte im Speicher 125 gespeichert sein. Die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 kann dazu ausgebildet sein, den Ist-Vergleichswert einem Speicher-Vergleichswert zuzuordnen und basierend auf der Frequenz des elektrischen Signals und dem Korrekturwert das Nutzsignal zu erzeugen.

Figur 9 bezieht sich auf eine Uhr 100 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Uhr 100 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von derjenigen gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel dadurch, dass bei der Uhr gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel zwischen dem elektrischen Verstärker und dem Treiber 65 anstelle des Triggers 61 und des Monoflops 62 ein Inverter (Inverterschaltung) 66 angeordnet ist. Somit ist die elektrische Signalstrecke 6 ausgebildet, das elektrische Signal zwischen dem optoelektrischen Wandler 4 und dem elektrooptischen Wandler 3 zu invertieren.

Der Inverter 66 ist dabei in vorteilhafter Weise ausgebildet, den elektrooptischen Wandler 3 über den Treiber 65 abwechselnd einzuschalten und auszuschalten.

Um denselben Effekt zu erzielen, kann ein Ausgang des elektrischen Verstärkers 60, der wie schon erwähnt insbesondere als ein Transimpedanzverstärker ausgebildet ist, ein invertierender Ausgang sein. Durch den invertierenden Ausgang erfolgt die Invertierung des elektrischen Signals zwischen dem optoelektrischen Wandler 4 und dem elektrooptischen Wandler 3 und somit auch das abwechselnde Ein- und Ausschalten des elektrooptischen Wandlers 3. Es ist alternativ auch möglich, dass ein Eingang des Treibers 65 als invertierender Eingang ausgebildet ist. Sowohl im Falle eines invertierenden Ausgangs des elektrischen Verstärkers 60 als auch eines invertierenden Eingangs des Treibers 65 kann der Inverter 66 entfallen.

Während des Betriebs der Uhr 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel speist der elektrooptische Wandler 3 ein Lichtsignal in den Lichtwellenleiter 20 ein. Das Lichtsignal durchläuft den Lichtwellenleiter 20 und braucht dafür eine gewisse Dauer. Bei einer Strecke von beispielsweise ca. 10 m benötigt das Licht z.B. ca. eine 20-Millionstel Sekunde. Wenn das Lichtsignal am Ende des Lichtwellenleiters ankommt, trifft es auf den optoelektrischen Wandler 4. Dieser notiert die Ankunft des Lichtsignals und wandelt dieses in ein Stromsignal. Der elektrische Verstärker 60 verstärkt das Stromsignal und wandelt dieses in ein Spannungssignal um, welches an den Inverter 66 geschickt wird.

Bei Ankunft dieses Spannungssignals setzt der Inverter 66 sein Ausgangssignal auf Null und schaltet damit über den Treiber 65 den elektrooptischen Wandler 3 aus. Nach der für den Lichtwellenleiter 20 typischen Laufzeit (bei z.B. 10 m in etwa eine 20-Millionstel Sekunde, wie schon erwähnt) ist das noch im Lichtwellenleiter 20 befindliche Lichtsignal komplett bei dem optoelektrischen Wandler 4 angekommen. Dann erhält dieser kein Lichtsignal mehr, worauf das Eingangssignal und somit auch das Ausgangssignal des elektrischen Verstärkers auf Null abfällt.

Dadurch setzt der Inverter 66 sein Ausgangssignal wieder hoch und schaltet damit über den Treiber 65 den elektrooptischen Wandler 3 ein. Dieser sendet ein erneutes Lichtsignal in den Lichtwellenleiter 20. Das Lichtsignal kommt nach der für den Lichtwellenleiter 20 typischen Laufzeit am optoelektrischen Wandler 4 an und erzeugt ein als Spannungssignal ausgebildetes Ausgangssignal am elektrischen Verstärker 60. Beim Einsetzen dieses Spannungssignals setzt der Inverter 66 wieder sein Ausgangssignal auf Null und schaltet den elektrooptischen Wandler 3 aus.

Dieser Zyklus wiederholt sich regelmäßig, wobei am Ausgang des elektrischen Verstärkers 60 ein Rechtecksignal entsteht, dessen Periodendauer der doppelten für den Lichtwellenleiter 20 typischen Laufzeit entspricht. Bei einer Länge des Lichtwellenleiters 20 von ca. 10 m ergibt sich dadurch eine Frequenz des Rechtecksignals von 10 MHz. Dieses Rechtecksignal ist die Zeitbasis für die Uhr 100.

Dieses Rechtecksignal geht in die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 zum Erzeugen des Nutzsignals ein.

Die Uhr 100 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel weist den Vorteil auf, dass das Schwingsystem 1 ein digitaler Oszillator ist, der ein Rechtecksignal erzeugt. Die Signalverarbeitung ist digital und das entstehende Rechtecksignal kann ohne weitere Konditionierung direkt verarbeitet werden.

Dadurch, dass pro Schwingungszyklus nicht mehr nur ein Signal vom optoelektrischen Wandler 4 zum elektrooptischen Wandler 3, sondern zwei Signale (ein Signal für das Einschalten des elektrooptischen Wandlers 3 und ein Signal zum Ausschalten des elektrooptischen Wandlers 3) geschickt werden, kann die Länge des Lichtwellenleiters 20 bei derselben Frequenz des Schwingsystems 1 halbiert werden. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn die Uhr 100 als Armbanduhr ausgebildet ist, da somit Platz im Uhrgehäuse 11 gespart oder das Uhrgehäuse und somit auch die Uhr 100 kleiner gebaut werden kann. Umgekehrt kann bei Beibehaltung einer gewünschten Länge des Lichtwellenleiters 20 die Schwingfrequenz des Schwingsystems 1 bei der Uhr 100 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel halbiert werden. Wenn beispielsweise der Lichtwellenleiter 20 20 m lang ist, entspricht hier die Schwingfrequenz des Schwingsystems 1 der Hälfte der Schwingfrequenz bei selber Länge des Lichtwellenleiters 20 der Uhr 100 gemäß einem der vorherigen Ausführungsbeispiele. Da mit steigender Frequenz für einige elektronische Funktionen der Stromverbrauch nicht linear ansteigt, sondern im Quadrat, kann aufgrund dessen der Stromverbrauch für die Elektronik der Uhr 100 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel sehr viel geringer sein.

Figur 10 bezieht sich auf eine Uhr 100 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Das Schwingsystem 1 der Uhr 100 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel entspricht grundsätzlich dem Schwingsystem 1 der Uhr 100 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die zwischen dem Inverter 66 und dem Treiber 65 eine Daten-Einheit 67 angeordnet ist, die einen Modulator 67 zum Modulieren des Eingangssignals des elektrooptischen Wandlers 3 basierend auf einem Datensatz umfasst.

Die Uhr 100 umfasst in vorteilhafter Weise eine Speichereinheit 133 zum Speichern eines Datensatzes, eine Eingabeeinheit 134 zum Eingeben eines Datensatzes, eine Ausleseeinheit 131 zum Auslesen des Datensatzes aus dem modulierten Ausgangssignal des optoelektrischen Wandlers 4 und eine Ausgabeeinheit 132 zum Ausgeben einer Information basierend auf dem ausgelesenen Datensatz. Insbesondere sind die Speichereinheit 133 und die Eingabeeinheit 134 Teile des Mikrocontrollers 130.

Die Information kann beispielsweise ein Licht und/oder einen Ton und/oder ein elektrisches Datensignal umfassen, welches vorzugweise über WLAN oder Bluetooth ausgegeben werden kann. Die Ausgabeeinheit 132 ist dann entsprechend eingerichtet bzw. ausgebildet, eine solche Information auszugeben. In Figur 10 ist die Ausgabeeinheit 132 als Leuchtdiode gezeichnet.

Der Datensatz kann in vorteilhafter Weise einen persönlichen Vorsatz, wie der Vorsatz das Rauchen aufzugeben, oder einen Namen einer geliebten Person, ein persönliches Ziel oder Ideal, aber auch eine religiöse Botschaft wie ein Mantra, umfassen.

Der Datensatz kann vorteilhafterweise lichtmäßig kodiert werden und mit der Lichtgeschwindigkeit im Schwingsystem 1 kreisen. Eine Codierung ist durch eine Modulation der Amplitude (Spannung) der Rechteckschwingung möglich. Diese Modulation kann mittels des Modulators 68 über den Treiber 65 des elektrooptischen Wandlers 3 erfolgen. Der Treiber 65 kann den elektrooptischen Wandler 3 beispielsweise auf volle oder auf halbe Intensität stellen.

Auf diese Weise wird die Amplitude des durch den Lichtwellenleiter durchlaufenden Lichtsignals moduliert. Bei passender Einstellung des elektrischen Verstärkers 60 hat dies keinen Einfluss auf die sich einstellende Schwingfrequenz des Schwingsystems 1. Die Genauigkeit der Zeitbasis wird dadurch nicht beeinflusst. Diese unterschiedliche Amplitude kann z. B. durch eine Leuchtdiode am Treiber 65 angezeigt werden, die dann unterschiedlich hell leuchtet.

Mit anderen Worten ist eine Uhr 100 mit einem Rechtecksignal durch abwechselndes An- und Ausschalten des elektrooptischen Wandlers 3 bereitgestellt. Beim Rechtecksignal weist jede Schwingungsperiode die gleiche Dauer auf, bei der aber die Amplitude der Schwingung selbst, also die Intensität des Lichtsignals, variiert.

So kann z.B. ein Morsealphabet mit unterschiedlich langen Signalpulsen als Codierung benutzt werden. Hier ist der Code für „S“ ein dreimal wiederholtes kurzes Signal und der Code für „O“ ein dreimal wiederholtes langes Signal. „SOS“ wäre dann also: kurz - kurz - kurz - lang - lang - lang - kurz - kurz - kurz. Um diesen Code dem Schwingsystem 1 mit einer Zeitbasis von beispielsweise 10 MHz, entsprechend einer Periodendauer vom 100 ns, aufzupfropfen, kann die Intensität der einzelnen Lichtimpulse so gestaltet werden, dass zwei Millionen Lichtpulse (entsprechend 200 ms Zeitdauer) mit voller Intensität einem Dit entsprechen und dass zwei Millionen Lichtpulse (entsprechend 200 ms Zeitdauer) mit halber Intensität einer Pause entsprechen (Morse-Zeitbasis). Dies entspricht einem Morsecode mit sechs Worten pro Minute gemäß PARIS-Standard. Morse-Lichtpulse mit dieser Geschwindigkeit sind auch für Ungeübte leicht zu erkennen und zu identifizieren.

Wird ein Dit mit einer „1“ und eine Pause mit einer „0“ bezeichnet, so entspricht dem Wort „SOS“ diese Morse-Pulsfolge entsprechen:

1010100011101110111000101010000000

Die Länge dieses Worts (einschließlich Pausen) ist 34 Dits, die gesamte Zeitdauer 34 Dits * 0,2 s = 6,8 s.

Die Morse-Zeitbasis kann einer geeigneten Binärstelle des Impulszählers 119 oder Frequenzteilers 117 entnommen oder vom Mikrocontroller 130 vorgegeben werden. Die zu übermittelnde Botschaft (Datensatz) in der Speichereinheit 133 des Mikrocontrollers 130 als Morse-Pulsfolge hinterlegt. Alternativ kann diese in einem binären Schieberegister des Mikrocontrollers 130 hinterlegt sein.

Der Morsecode ist in der Speichereinheit 133 hinterlegt und wird mit einer geeigneten Auslesegeschwindigkeit an einen Digitalausgang des Mikrocontrollers 130 gelegt. Die Pause entspricht einer Null, das Dit der vollen Ausgangsspannung der Mikrocontrollers 130. Dieses Ausgangssignal wird am Modulationseingang des Treibers 65 mit dem vom Inverter 66 kommenden Signal überlagert.

Die Überlagerung erfolgt dergestalt, dass ohne Mikrocontroller-Signal (Pause) bei einem vom Inverter 66 kommenden Spannungssignal der elektrooptische Wandler 3 auf halbe Intensität gestellt wird. Kommt ein Mikrocontroller-Signal (Dit), dann erhöht sich bei einem vom Inverter 66 kommenden Spannungssignal das Signal am Modulationseingang des Treibers 65 so, dass der elektrooptische Wandler 3 auf volle Intensität gestellt wird. Durch eine entsprechende logische Verschaltung kann erreicht werden, dass das Signal am Modulationseingang des Treibers 65 dann Null ist, wenn zwar vom Mikrocontroller 130, aber nicht vom Inverter 66 ein Spannungssignal kommt.

Die Modulation der Lichtwelle kann am Ausgang des elektrischen Verstärkers 60 mit der Ausleseeinheit 131, die insbesondere als Spitzenwertdetektor ausgebildet ist, ausgelesen werden. Ein Schwellwert des Spitzenwertdetektors wird so gesetzt, dass der Spitzenwertdetektor nur während eines optischen Dit-Pulszuges ein Ausgangssignal liefert, mit dem dann die Ausgabeeinheit 132 angesteuert wird.

Figur 11 bezieht sich auf eine Uhr 100 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In Figur 11 sind das Schwingsystem 1 und die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 der Taktgeberanordnung 10 gezeigt. Die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 kann in vorteilhafter Weise wie eine der Nutzsignalerzeugungsvorrichtungen 116 der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele ausgebildet sein. Das Schwingsystem 1 kann dabei direkt oder indirekt mit der Nutzsignalerzeugungsvorrichtung verbunden sein.

Das Schwingsystem 1 umfasst analog zu den Schwingsystemen 1 der Uhren 100 gemäß den vorherigen Ausführungsbeispielen eine Lichtwellenleiter-Anordnung 2, die einen Lichtwellenleiter 20 aufweist, einen elektrooptischen Wandler 3, der ausgebildet zum Einspeisen eines getakteten Lichtsignals in die Lichtwellenleiter-Anordnung 2 ist, und einen das Lichtsignal aus dem Lichtwellenleiter 20 empfangenden optoelektrischen Wandler 4, ausgebildet zum Erzeugen eines elektrischen Signals basierend auf dem empfangenen Lichtsignal. Insbesondere ist der elektrooptische Wandler 3 zur einmaligen oder in bestimmten Zeitabschnitten wiederholten Einspeisung eines Eingangssignals 300, das an dessen elektrischem Eingang anliegt.

Hier ist die Lichtwellenleiter-Anordnung 2 als endlose Schleife (geschlossene optische Schleife) ausgebildet. Die Taktgeberanordnung 10 umfasst ferner einen optischen Splitter 51 zum Auskoppeln des Lichtsignals aus der endlosen Schleife in den optoelektrischen Wandler 4 und einen optischen Koppler 53 zum Einkoppeln des Lichtsignals aus dem elektrooptischen Wandler in die endlose Schleife.

Ferner ist ein optischer Verstärker 55 in der als endlose Schleife ausgebildeten Lichtwellenleiter-Anordnung 2 angeordnet. Insbesondere ist der optische Verstärker 55 zwischen dem optischen Koppler 53 und dem optischen Splitter 51 angeordnet.

Der Ausgang des Lichtwellenleiters 20 ist mit einem ersten Eingang des optischen Kopplers 51 verbunden. Der Ausgang des optischen Kopplers 53 ist mit dem Eingang des Verstärkers 55 verbunden. Der Ausgang des optischen Verstärkers 55 ist mit dem Eingang des optischen Splitters 51 verbunden, dessen erster Ausgang mit dem Eingang des Lichtwellenleiters 20 verbunden ist. Der optische Ausgang des elektrooptischen Wandlers 3 ist mit einem zweiten Eingang des optischen Kopplers 53 verbunden. Ein zweiter Ausgang des optischen Splitters 51 ist mit einem Eingang des optoelektrischen Wandlers verbunden. Am Ausgang des optoelektrischen Wandlers 4 steht das elektrische Signal als Ausgangssignal 400 zur Verfügung. Aus diesem elektrischen Signal lässt sich mittels der Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 auf die schon mit Bezug auf die Uhren 100 gemäß den vorherigen Ausführungsbeispielen beschriebene Weise ein Nutzsignal erzeugen.

Nach der Laufzeit des Lichtsignals durch den Lichtwellenleiter 20 erreicht das Lichtsignal dessen Ausgang und damit auch wieder den Eingang des Lichtwellenleiters 20. Die Laufzeit t _d, L _W Ldurch den Lichtwellenleiter 20 hängt von dessen Länge Z _LW Lund der Lichtgeschwindigkeit C|_WL i ^m Lichtwellenleiter 20 wie folgt ab:

Bei einer Länge Z _LW = 20m des Lichtwellenleiters 20 und einer ungefähren Lichtgeschwindigkeit im Lichtwellenleiter von 200 000 000 m / s beträgt die ungefähre Laufzeit t _{d LWL} ~ 100ns. Das Lichtsignal erscheint somit alle 100 ns am Ausgang und kann dort mit dem optischen Splitter 51 abgegriffen und zum Erzeugen des Nutzsignals benutzt werden. Figur 12 demonstriert die Funktion der Taktsignalerzeugung anhand eines Signal-Zeit- Diagramms 600. Das Diagramm 600 zeigt den Verlauf des Eingangssignals 300, des Ausgangssignals 400 und des Nutzsignals 500 in Abhängigkeit von der Zeit 700.

Das Eingangssignal 300 wird zum Zeitpunkt t = 0 eingespeist. Das Eingangssignal in Figur 12 ist eine Bitfolge. In der Bitfolge lässt sich eine beliebige Information speichern, die für jede Taktsignalerzeugung auf Kundenwunsch personalisierbar ist. In welcher Form und nach welchem Verfahren das Signal codiert und / oder moduliert wird ist für die Funktion der Takterzeugung irrelevant.

Nach Durchlaufen des Lichtwellenleiters 20 erscheint das Ausgangssignal 400 nach der Zeit t = t _d .L _W L ^am Ausgang des Lichtwellenleiters 20 und somit auch wieder an dessen Eingang. Dadurch erscheint die Bitfolge zu jedem Zeitpunkt t = n - t _{d LWL} mit n e N wieder am Ausgang des Lichtwellenleiters 20. Aus dem Ausgangssignal 400 lässt sich in einfacher Weise das dargestellte Taktsignal 500 erzeugen.

Figur 13 bezieht sich auf eine Uhr 100 gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Das Schwingsystem 1 bei der Uhr 100 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen der Uhr 100 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel durch folgenden Aufbau.

Die Lichtwellenleiter-Anordnung 2 hier ist in einen ersten Abschnitt 21 zwischen dem optischen Koppler 53 und dem optischen Splitter 51 und in einen zweiten Abschnitt 22 zwischen dem optischen Splitter 51 und dem optischen Koppler 53 unterteilt, wobei eine Verzögerung des Lichtsignals im zweiten Abschnitt 22 einer Verzögerung des parallelen Signals vom optischen Splitter 51 zum optischen Koppler 53 entspricht.

Dabei wird das Ausgangssignal des Lichtwellenleiters 20 mittels des Splitters 51, der im Weiteren als erster Splitter 51 bezeichnet wird, aufgeteilt. Der erste Ausgang des ersten Splitters 51 ist mit dem Eingang des optischen Verstärkers 55 verbunden. Der Ausgang des optischen Verstärkers 55 ist mit einem ersten Eingang des Kopplers 53, der im Folgenden als erster optischer Koppler 53 bezeichnet wird, verbunden. Der Ausgang des ersten optischen Kopplers 53 ist mit dem Eingang des Lichtwellenleiters 20 verbunden. Der zweite Ausgang des ersten Splitters 51 ist mit einem ersten Eingang eines zweiten optischen Kopplers 54 verbunden. Dessen Ausgang ist an den Eingang einer Verzögerungsleitung 56 angeschlossen. Über den Ausgang der Verzögerungsleitung 56 gelangt das Signal auf den Eingang eines zweiten optischen Splitters 52. Der erste Ausgang des zweiten optischen Splitters 52 ist mit einem zweiten Eingang des ersten optischen Kopplers 53 verbunden. Der optische Ausgang des elektrooptischen Wandlers 3 ist mit einem zweiten Eingang des zweiten optischen Kopplers 54 verbunden. Ein zweiter Ausgang des zweiten optischen Splitters 54 ist mit einem Eingang des optoelektrischen Wandlers 4 verbunden. Am Ausgang des optoelektrischen Wandlers 4 steht das elektrische Signals als Ausgangssignal 400 zur Verfügung.

Aus diesem Ausgangssignal lässt sich mittels einer elektronischen Schaltung auf bekannte Weise ein beliebiges Taktsignal erzeugen. Die optische Signalverzögerung durch den zweiten optischen Koppler K2, die Verzögerungsleitung VL und den zweiten optischen Splitter S2 muss der Signalverzögerung des optischen Verstärkers OV entsprechen.

Durch die beiden parallelen optischen Signalwege 51-54-56-52-53 und 51-55-53 ist es möglich, einen kontinuierlichen Signalfluss in der endlosen Schleife über den Lichtwellenleiter 20 auch dann aufrecht zu erhalten, wenn der optische Verstärker 55 für eine kurze Zeit deaktiviert wird. Damit ergibt sich die Möglichkeit, den optischen Verstärker 55 nur dann zu aktivieren, wenn die optische Signalleistung aufgrund der Dämpfung in der endlosen Schleife unter einen definierbaren Minimalwert abfällt. Durch das zyklische Ein- und Ausschalten des optischen Verstärkers 55 lässt sich der Leistungsverbrauch der Takterzeugung bedarfsgerecht optimieren.

Figur 14 bezieht sich auf eine Uhr 100 gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bei dieser Ausführungsform der Uhr 100 wird anstelle eines optischen Verstärkers 55 ein elektrischer Verstärker 60 eingesetzt. Das optische Ausgangssignal des Lichtwellenleiters 20 wird mittels des optischen Splitters 51 in zwei optische Signalanteile aufgespalten.

Über einen ersten Ausgang des optischen Splitters 51 sowie über eine Verzögerungsleitung 56 wird der erste optische Signalanteil zu einem ersten Eingang eines optischen Kopplers 53 geleitet. Der Ausgang des optischen Kopplers 53 ist mit dem Eingang des Lichtwellenleiters 20 verbunden. Über einen zweiten Ausgang des optischen Splitters 51 wird der zweite optische Signalanteil mittels des optoelektrischen Wandlers 4 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dieses Signal wird mit einem elektrischen Verstärker 60 verstärkt und nach Wandlung in ein optisches Signal mittels des elektrooptischen Wandlers 3 an einen zweiten Eingang des optischen Kopplers 53 geleitet. Hierbei ist der elektrooptische Wandler 3 durch das verstärkte und umgewandelte elektrische Signal des optoelektrischen Wandlers 4 ansteuerbar.

Bei dieser Nutzsignalerzeugung wird das Eingangssignal 300 zwischen dem optoelektrischen Wandler 4 und dem elektrischen Verstärker 60 eingespeist. Das Ausgangssignal 400 wird zwischen dem elektrischen Verstärker 60 und dem elektrooptischen Wandler 3 abgegriffen. Die gesamte elektrische und optische Signalverzögerung durch den optoelektrischen Wandler 4, den elektrischen Verstärker 60 und den elektrooptischen Wandler 3 entspricht dabei der optischen Signalverzögerung über die optische Verzögerungsleitung 56.

Figur 15 bezieht sich auf eine Uhr 100 gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Anstelle der optischen Verzögerungsleitung 56 in der Uhr 100 von Figur 14 kommt hier ein zweiter Lichtwellenleiter 57 zum Einsatz. Die optische Signalverzögerung des zweiten Lichtwellenleiters 57 entspricht der gesamten elektrischen und optischen Signalverzögerung durch den optoelektrischen Wandler 4, den elektrischen Verstärker 60 und den elektrooptischen Wandler 3.

Figur 16 bezieht sich auf eine Uhr 100 gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Als Unterschied zum in Fig. 15 dargestellten Schwingsystem 1 kommt hier zwischen dem Ausgang des elektrischen Verstärkers 60 und dem Eingang des elektrooptischen Wandlers 3 eine Schaltung 58 zur Daten- und Taktrückgewinnung zum Einsatz. Derartige Schaltungen, die auch als Retimer bezeichnet werden, dienen der Regeneration der durch Dispersion und Dämpfung veränderten Form des elektrischen bzw. des optischen Signals.

Neben der vorstehenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung wird zu deren ergänzender Offenbarung hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den Fig. 1 bis 16 Bezug genommen.

Bezugszeichenliste

1 Schwingsystem

2 Lichtwellenleiter-Anordnung

3 elektrooptischer Wandler

4 optoelektrischer Wandler

5 optische Signalstrecke

6 elektrische Signalstrecke

10 Taktgeberanordnung

11 Uhrgehäuse

12 Zifferblatt

13 Zeiger

14 Anschluss

15 Uhrglas

16 Armband

20 Lichtwellenleiter

21 erster Abschnitt

22 zweiter Abschnitt

51 optischer Splitter (erster optischer Splitter)

52 optischer Splitter (zweiter optischer Splitter)

53 optischer Koppler (erster optischer Koppler)

54 optischer Koppler (zweiter optischer Koppler)

55 optischer Verstärker

56 Verzögerungsleitung

57 zweiter Lichtwellenleiter

58 Schaltung

60 elektrischer Verstärker

61 Trigger

62 Monoflop

63 Frequenzfilter

64 Schmitt-Trigger

65 Treiber

66 Inverter

67 Daten-Einheit Modulator

100 Uhr

101 Antriebsvorrichtung

102 Uhranzeigevorrichtung

103 Stromversorgungsvorrichtung

104 Zahnrad werk

105 Hemmung

106 elektromechanische Vorrichtung

107 Magnetkern

108 Magnetspule

109 Hemmungsrad

110 Hemmstück

115 Oszillatorschaltung

116 elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung

117 Frequenzteiler

118 Ausgabevorrichtung

119 Impulszähler

120 Energy-Harvesting-Vorrichtung

121 Aufzugvorrichtung

122 Ladezustandmessvorrichtung

123 Steuereinheit

124 Komparator

125 Speicher

126 Temperatursensor

127 Kristalloszillattor

128 Mischer

130 Mikrocontroller

131 Ausleseeinheit

132 Ausgabeeinheit

133 Speichereinheit

134 Eingabeeinheit

300 Eingangssignal

400 Ausgangssignal

500 Nutzsignal

600 Signal-Zeit-Diagramm 500

700 Zeit