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Patent Searching and Data


Title:
AUTONOMOUS RADIO CLOCK
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1993/013464
Kind Code:
A1
Abstract:
In order to obtain a compact, small and easy-to-handle radio clockwork, the magnetic antenna (14) of the radio clock receiver (12) mounted in a clockwork housing (30) no longer extends out of the clockwork housing (30) but is rather arranged next to the electromechanical converter (25) for the time display elements (19), although a superheterodyne receiver is dispensed with. In order to prevent electromagnetic interferences from affecting the antenna input of the straight receiver (12), the converter (25) is switched off as long as the receiver (12) is switched on for receiving and decoding an absolute time information (15) transmitted by radio, and the missing driving pulses (42) for the display elements (19) are reestablished in order to ensure their timed movement. To keep the converter (25.1) uninterruptedly in operation, however, said converter is arranged in relation to the antenna coil (33) and to the relative position of the antenna core (34) in such a way that the scattering stray flux (39) emitted through the front face from the converter field coil (35) flows through the antenna coil (33) in opposite direction, so that both stray flux components (39a, 39b) cancel each other in the antenna coil (33). In a two-motor radio clockwork, the second converter (25.2) whose stator stray flux (39.2) cannot be compensated in the antenna coil (33) and which must therefore remain switched off while the receiver is in operation, is associated to the slowest moving time display element (19), for example the hour pointer when the minute and possibly second pointers are separately driven.

Inventors:
GANTER WOLFGANG (DE)
FLAIG OSKAR (DE)
MAURER ROLAND (DE)
Application Number:
PCT/EP1991/002486
Publication Date:
July 08, 1993
Filing Date:
December 21, 1991
Export Citation:
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Assignee:
JUNGHANS UHREN GMBH (DE)
International Classes:
G04C13/02; G04G21/04; (IPC1-7): G04C13/02; G04G1/00
Foreign References:
DE9010813U11991-11-14
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Claims:
Ansprüche
1. Autonome Funkuhr (11) mit in ein Werkgehäuse (30) eingebautem elektromagnetischem Wandler (25) für ihre elektromechanischen Anzeigemittel (19) , der von einer an ihren Empfänger (12) ange¬ schlossenen Antenne (14) magnetisch entkoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Antenne (14) in das Werkgehäuse (30) eingebaut und darin bezüglich des Wandlers (25) so positioniert ist, daß der stirnseitig aus der WandlerFeldspule (35) austretende magnetische Streufluß (39) die Antennenspule (33) gegensinnig und sich gerade kompensierend durchsetzt.
2. Funkuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenspule (33) auf einem Kern (34) rechteckigen Quer Schnitts angeordnet ist, dessen Längsachse (36) etwa quer zur Feldspulenachse (37) des Wandlers (25) angeordnet ist.
3. Funkuhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das Werkgehäuse (30) zusätzlich eine Hilfsantenne (45) eingebaut ist, die orthogonal sowohl bezüglich der Antennenspulen achse (36) wie auch bezüglich der Feldspulenachse (37) ausgerichtet und im Abstand vor einer Stirnfläche des Antennenkernes (34) angeordnet ist. ERSATZBLATT .
4. Funkuhr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wandler (25.1) mit gut in der Antennenspule (33) kompen¬ siertem Streufluß (39) unabhängig vom Betrieb des Empfängers (12) betreibbar ist, während ein Wandler (25.2) mit schlecht oder garnicht in der Antennenspule (33) kompensiertem Streufluß (39) bei eingeschaltetem Empfänger (12) abgeschaltet ist und anschließend zusätzlich mit zuvor unterdrückten Fortschaltin formatioπen (Antriebsimpulsen 42) speisbar ist.
5. Funkuhr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Werkgehäuse (30) zwei AnzeigeWandler (25) enthält, von denen der eine Wandler (25.1) relativ rasch bewegten ZeitAnzeige mittein (19) zugeordnet und für ununterbrochenen Betrieb unter guter Kompensation seines Streuflusses (39) in der Antennenspule (33) angeordnet ist, während der dagegen niederfrequenter bzw. in nur größeren Zeitintervallen anzusteuernde Wandler (25.2) außerhalb der Kompensationsposition angeordnet und während des Betriebs des Empfängers (12) abgeschaltet ist, unter nachträglicher Einspeisung von vorübergehend blockierten Antriebsimpulsen (42) . ERSATZBLATT.
Description:
Autonome Funkuhr

Die Erfindung betrifft eine autonome Funkuhr gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Uhr ist unter Bezugnahme auf die am Markt eingeführte JUNGHANS-Funkuhrentechnologie etwa in der DE-OS 35 10 637 beschrie¬ ben. Ihre magnetische Langwellen-Antenne muß zwar nicht außerhalb der Uhr, etwa im Wohnraum, aufgestellt werden, sondern sie findet ihren Platz im Uhrgehäuse. Der Einbau der Antenne muß aber in mög¬ lichst großem Abstand vom Werkgehäuse erfolgen, wenn das Funkuhr- werk aus Gründen schaltungstechnischen Aufwandes nicht mit einem

Überlagerungsempfänger, sondern mit einem Geradeausempfänger ausge¬ stattet ist. Denn während bei einem Überlagerungsempfänger die Zwi¬ schenfrequenz-Umsetzung eine Entkopplung erbringt, ergeben sich störende Rückwirkungen, ibs. auch vom elektromechanischen Wandler für die Zeitanzeige, wenn ein Geradeausempfänger vorliegt. Bei Aus¬ stattung des Funkuhren-Werkes mit einem Geradeausempfänger muß des¬ halb die relativ große Masse der Antennenspule mit diese durchsetzen¬ dem Ferrit-Kern über ein längeres flexibles Kabel extern an die Empfängerschaltung angeschlossen werden, was hinderlich und stör- anfällig etwa für den Versand oder für die Einbau-Handhabung eines solchen Fuπkuhren-Werks in die Garnitur einer verkaufsfähigen Kon¬ sum-Uhr ist.

In Erkenntnis dieses Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Funkuhr gattuπgsge äßer Art mit einem Werk ausstatten zu können, das trotz kleinen Volumens seines Werkgehäuses und trotz Einsatzes eines Geradeausempfängers den Einbau der magnetischen Antenne in das Werkgehäuse selbst und damit in relativ dichte Nach¬ barschaft von elektromagnetischen Wandlern für die Bewegung der Zeitaπzeigemittel gestattet, ohne daß die Ansteuerung der Wandler über die benachbarte magnetische Antenne zu Empfaπgsstörungen führt.

Diese Aufgabe ist erfingungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die gattungsgemäße Funkuhr mit einem Werkaufbau gemäß dem Kenn¬ zeichnungsteil des Anspruches 1 ausgestattet ist.

Nach dieser Lösung ist ein elektromechanischer Wandler, etwa ein Schrittmotor für den quasi-kontinuierlichen Antrieb eines Zeiger¬ werks, derart in Bezug auf die Antennenspule neben dieser ins Werk¬ gehäuse eingebaut, daß die Statorspule des Wandlers mit einem Stirn¬ ende auf die quer dazu orientierte Antennenspule weist, so daß die beiden Zweige des dipolartigen Stator-Streuflusses die Anteπnen- spule gegensinnig durchsetzen. Durch Verlagerung des Spulenkerns und/oder Verschwenkung des Wandler-Stators ist es möglich, die beiden Streufluß-Anteile in der Spule so zu justieren, daß sie sich gerade kompensieren. Daraus resultiert, daß der Betrieb des Wandlers keine elektromagnetischen Störungen über die Aπtennenspule auf den E p- fängereiπgang hervorruft.

Wenn dagegen aus räumlichen Gründen diese Kompensation des Stator- Streuflusses in der Antennenspule nicht genau genug realisierbar ist, beispielsweise weil ein zweiter Wandler im Werkgehäuse unter- zubringen ist, dann wird der Wandler, dessen Streufluß nicht aus¬ reichend kompensiert ist, während der Empfänger-Einschaltung außer Betrieb gesetzt und die dadurch verlorengegangene Anzeigebewegung nachgeholt, wenn der Empfänger wieder abgeschaltet ist.

Bei einem Zweimotoren-Werk wird zweckmäßigerweise derjenige Wandler, der die am schnellsten sich bewegenden Aπzeige ittel antreibt (also beispielsweise den Minuten- und gegebenfalls auch den Sekundenzei¬ ger) so positioniert, daß der Wandler-Streufluß sich in der Antennen- spule aufhebt, um diesen Wandler möglichst ständig in Betrieb halten zu können. Dagegen wird einem langsamen Anzeigemittel (wie beispiels¬ weise einem Stundenzeiger) der zweite, nicht optimal bezüglich der Antennenspule positionierbare Wandler zugeordnet; denn dieser kann ohne weiteres während des vorübergehenden Empfänger-Betriebes abge- schaltet werden, weil das bei der langsamen Anzeige-Bewegung praktisch nicht auffällt und auch nur wenige später nachzuholende Fortschalt- Schritte betrifft. Diese Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ermöglicht deshalb insbesondere einen sehr gedrängten, da auf ex¬ terne Antennenanschlüsse verzichtbaren Aufbau eines Zweimotoren- Funkuhrenwerkes, wie es etwa in der US-PS 4,645,357 näher beschrieben ist.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der Zusammenfassung, aus nachstehender Beschrei¬ bung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche abstrahiert skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zur er¬ findungsgemäßen Lösung. Es zeigt:

Figur 1 im stark vereinfachten einpoligen Blockschaltbild ein

Funkuhren-Werk mit Betriebsunterbrechung eines langsamen Anzeige-Wandlers während Betriebs eines Empfängers mit in das Werkgehäuse selbst eingebauter Antenne und

Figur 2 angenähert maßstabsgerecht ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung zweier Wandler in einem Werkgehäuse mit eingebauter Antenne, die aus orthogal orientierten Spulen mit Stabkernen gruppiert ist.

Die skizzierte Funkuhr 11 weist, wie in der eingangs zitierten Patent¬ literatur der Anmelderin näher beschrieben, im wesentlichen einen auf einen Sender für codierte absolute Zeitinformationen abgestimm¬ ten Funkempfänger 12 mit De odulator 13 auf. Eine Antenne 14 liefert, ausreichende Funkempfangsgegebeπheiten vorausgesetzt, ein Hochfrequenz- sigπal, das beispielsweise im Minuteπraster mit einer binär-codierten aktuellen Zeitinformation 15 moduliert ist. Diese erscheint hinter dem Demodulator 13 als im Sekuπdenraster impulsmodulierte Signal¬ folge 16 am Eingang einer Vergleichsschaltung 17. In ihr wird die aktuelle, über Funk empfangene Zeitinformation 15 mit einer Anzeige¬ information 18 verglichen, die die momentane Anzeigenstellung von elektromechanischen Anzeigemitteln 19 (in der Zeichnung dargestellt als Zeiger vor einem Zifferblatt) repräsentiert und von einem Anzeige¬ detektor 20 geliefert wird, etwa einer Lichtschranken- und Zähl- einrichtung zur Ermittlung der Momentanstellung der elektromecha¬ nischen Anzeigemittel 19.

Wenn die aktuelle Stellung der elektromechanischen Anzeigemittel 19 nicht der aktuellen Zeitinformation 15 entspricht, bewirkt ein von der Vergleichsschaltung 17 ausgegebenes Steuersignal 21, daß in einer Steuerschaltung 22 ein höherfrequentes Fortschaltsignal 23 aus einer Oszillatorschaltung 24 an die elektromechanischen Wandler 25 ausgegeben wird, bis die Zeitaπzeige der Anzeigemittel 19 mit der aktuellen absoluten Zeitinformation 15 übereinstimmt. Dann schal- tet das Steuersignal 21 über die Steuerschaltung 22 ein zeithaltendes Fortschaltsignal 26 auf den oder die Wandler 25, und die Uhr 11 wird bei zur Energieersparnis abgeschaltetem Empfänger 12 fortan aus der zeithaltenden Oszillatorschaltung 24 betrieben, weshalb es sich um eine sogenannte "autonome Funkuhr" 11 handelt. Ein von der decodierten aktuellen Zeitinformation 15 gesetztes und danach aus der Oszillatorschaltung 24 zeithaltend weitergetaktetes Zeit¬ register 27 unterbricht ein Stopsignal 28 am Abschalt-Eingang 29 des Empfängers 12 jeweils bei Erreichen vorbestimmter Zeitpunkte, beispielsweise stündlich, um den beschriebenen Vergleich der tat-

sächlichen Zeitanzeige mit der über Funk empfangenen absoluten Zeitin¬ formation 15 wiederholen und gegebenenfalls die Momentanstellung der Anzeigemittel 19 korrigieren zu können.

Wie in Fig. 2 skizziert sind innerhalb eines Werkgehäuses 30 die

Schaltkreise eines Empängers 12 und die Schaltkreise der Vergleichs¬ schaltung 17 mit Steuerschaltung 22 und Oszillatorschaltung 24, zweckmäßigerweise in einer integrierten Prozessorschaltuπg 31 zu¬ sammengefaßt angeordnet; aber auch der oder die elektromechanischen Wandler 25 für die Anzeigemittel 19, etwa ausgeführt als miniaturi¬ sierte Elektro otore für kontinuierlichen oder schrittweisen Antrieb eines Zeigerwerks 32. Zusätzlich ist nun innerhalb des Werkgehäuses 30 und damit in unmittelbarer Nähe der elektromechanischen Wandler 25 die Antenne 14 angeordnet, die als magnetische oder Rahmen-Antenne mit wenigstens einer an den Empfänger 12 angeschlossenen Antennen¬ spule 33 ausgestaltet ist, axial durchsetzt von einem (Ferrit-) ern 34. Die Feldspule 35 des Wandlers 25 bzw. eines der Wandler 25.1 ist quer zur Achse 36 der Antennenspule 33 ausgerichtet und in ge¬ wissem Abstand davon so festgelegt, daß die Feldspulenachse 37 in dem Sinne durch das Symmetriezentrum 38 verläuft, daß die beiden

Zweige des Streuflusses 39a, 39b betragsmäßig gleich aber gegensinnig auf die Anteπnenspule 33 (unter Berücksichtigung Ihrer Lage auf dem Kern 34) einwirken. Im Falle von Feidunsymmetrien läßt sich durch geringfügige Verschwenkung der Feldspulenachse 37 bei der Montage des Wandlers 25.1 und/oder αe: Lage des Kerns 34 in der Anteπnenspuie 33 bzw. deren Positionierung bezüglich des Wandlers 25.1 sicherstellen, daß die gegensinnigen Auswirkungen des Wandler¬ streuflusses 39 sich in der Antennenspule 33 gerade kompensieren; so daß keine magnetische Störung vom Wandler 25.1 auf die Antenne 14 ausgeht und deshalb der Empfang und die Decodierung der hoch- frequenz-modulierten Zeitinformation 15 im Empfänger 12 nicht durch gleichzeitigen Betrieb des seiner Antenne 14 nahe benachbarten Wand¬ lers 25.1 gestört werden.

Der trotz kleiner Iπnenabmessuπgen des Werkgehäuses 30 anzustrebende große Streufluß-Abstand 40 zwischen der Antenne 14 und dem benach¬ barten Stirπende des Wandlers 25.1 läßt sich für eine vorgegebene Querschnittsfläche des Antennenkernes 34 dadurch noch vergrößern, daß anstelle eines üblichen runden ein Kern 34 rechteckigen Quer¬ schnittes mit der Antennenspule 33 bewickelt wird.

Wenn das Werkgehäuse 30 der Funkuhr 11 mit nicht nur einem sondern mit zwei Wandlern 25.1 und 25.2 ausgestattet ist, dann ist es in der Praxis nicht realisierbar, auch diesen zweiten Wandler 25.2 derart symmetrisch zur Antenne 14 anzuordnen, daß auch sein magne¬ tisches Streufeld - zumal unabhängig davon, ob der erste Wandler 25.1 gleichzeitig in Betrieb ist, oder aber nicht - ohne störende Auswirkungen auf die Antennenspule 33 und damit auf die Arbeitsweise des Empfängers 12 ist. Um dennoch störende elektromagnetische Rück¬ wirkungen zu vermeiden, wird der zweite Wandler 25.2 jedenfalls immer dann abgeschaltet, wenn der Empfänger 12 empfangsbereit ge¬ schaltet ist.

Das ist in Fig. 1 der Zeichnung symbolisch veranschaulicht durch einen Inhibi -Eingang 41 an der Ansteuerschaltung des zweiten Wandlers 25.2. Diese blockiert dessen Funktion während Fortfalls des Stop- signales 28, also während Einschaltung des Empfängers 12. Dadurch baut sich zwar eine Fehlweisung des zugeordneten der Anzeigemittel auf, diese kann dann aber z. B. wie beschrieben über die Vergleichs¬ schaltung 17 nachgefahren werden. Funktional einfacher noch kann es sein, wie in Fig. 1 berücksichtigt diejenigen Antriebsimpulse 42, die sich wegen momentaner Einschaltung des Empfängers 12 nicht auf die Weiterschaltuπg des zugeordneten der Anzeigemittel 19 aus- wirken, in ein Register 43 einzuzählen. Aus diesem werden sie im Eilgang (über die Steuerschaltung 22 oder direkt auf den Wandler 25.2) wieder ausgegeben, sobald am Register-Umschalteingang 44 das Stopsignal 28 wieder erscheint und anzeigt, daß der Empfänger 12

nun wieder abgeschaltet ist, der Betrieb des nicht-kompensiert ange¬ ordneten Wandlers 25.2 nun also wieder aufgenommen werden kann, weil keine Störungen des Empfangsbetriebs auftreten können.

Der Wandler 25.2, dessen Positionierung bezüglich der Antenne 14 nicht streufluß-neutralisiert ist, wird also immer außer Betrieb gesetzt, wenn der Empfänger 12 von der Antenne 14 Informationen aufnehmen muß, um diese nicht zu stören; und danach werden die fehlen¬ den Bewegungseinheiten des Wandlers 25.2 nachgeholt, damit die An- Zeigestellung der Anzeigemittel 19 dann wieder dem tatsächlichem Zeitpunkt entspricht. Diese vorübergehende Fehlanzeige aufgrund vorübergehenden Betriebsstops des zweiten Wandlers 25.2 fällt wegen der relativ kurzen Einschaltzeiten des Empfängers 12 kaum auf, ins¬ besondere dann nicht, wenn es sich um ein relativ langsam fortzu- bewegendes Anzeigemittel, wie etwa den Stundenzeiger vor dem Uhren¬ zifferblatt, handelt. Denn ein solcher Stundenzeiger muß höchstens im Minutenrhythmus fortgeschaltet werden, und bei ungestörter Über¬ nahme der hochfrequenten Zeitinformation 15 wird der Empfänger 12 nach spätestens einer bis zwei Minuten schon wieder abgeschaltet; so daß in der Regel nur ein einziger Motorimpuls kurzzeitig verzögert wird, was bei der Betrachtung der Zeitanzeige praktisch nicht erkenn¬ bar ist.

Wenn die beschriebene Antenne 14 um eine Hilfsanteπne 45, wie sie in der EP-OS 0 242 717 näher erläutert ist, zur Verbesserung der Rundum-Empfangseigenschaften der Antenne 14 ergänzt werden soll, dann wird die quer zum Hauptantennenkern 34 orientierte, separat abgestimmte und nicht an den Empfänger 12 angeschlossene Hilfsantenne 45 vorzugsweise so in das Werkgehäuse 30 eingebaut, daß der nicht auf die Haupt-Antennenspule 33 optimiert positionierte zweite Wandler 25.2 etwa zwischen diesen beiden Teil-Antennen, aber aus ihrer gemein¬ samen Ebene versetzt, angeordnet ist (wie in Fig. 2 dargestellt).