[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum drahtlosen Programmieren eines Zeitzeichenempfängers,
einen drahtlos programmierbaren Zeitzeichenempfänger sowie ein Programmiergerät für
eine drahtlose Programmierung eines Zeitzeichenempfängers.
[0002] Für eine Vielzahl von Anwendungen des täglichen Lebens ist die Bereitstellung einer
exakten Zeitangabe von elementarer Bedeutung. In verschiedenen Nationen wie USA, Japan,
Russland, Deutschland, etc. werden von den zuständigen nationalen Einrichtungen exakte
Zeitsignale, sogenannte Zeitzeichen, bereitgestellt, die mit Hilfe geeigneter Empfänger
(Zeitzeichenempfänger) empfangen werden können. Die Zeitzeichen können für die weitere
Verarbeitung, das heißt zur Extraktion einer präzisen Zeitangabe in entsprechend eingerichteten
Endgeräten, insbesondere in Funkuhren oder zeitbasierten Messeinrichtungen, eingesetzt
werden.
[0003] Für die Übertragung von Zeitzeichen sind Funkwellen, insbesondere im langwelligen
Frequenzbereich von ca. 30 kHz bis ca. 300 kHz, ein geeignetes Medium. In langwelligen
Signalen, insbesondere durch Amplitudenmodulation, codierte Zeitzeichen haben eine
sehr große Reichweite, sie dringen in Gebäude ein und sie können noch mit sehr kleinen
Ferritantennen empfangen werden. Hindernisse wie Bäume und Gebäude bewirken bei hochfrequenten
Satellitensignalen starke Signaldämpfungen, der Empfang von Langwellensignalen wird
durch derartige Hindernisse hingegen nur wenig beeinträchtigt.
[0004] Das Zeitzeichen wird von einem Zeitzeichensender bereitgestellt, der eine Signalfolge
gemäß einem vorgegebenen Protokoll sendet. Sowohl bei der gewählten Sendefrequenz
als auch beim Aufbau des Protokolls unterscheiden sich die nationalen Zeitzeichensender.
Exemplarisch ist als Zeitzeichensender die von der Physikalisch Technischen Bundesanstalt
(PTB) gesteuerte Langwellensendestation DCF-77 zu nennen, die von mehreren Atomuhren
angesteuert wird und die ein Zeitzeichen mit einer Leistung von 50 KW auf der Frequenz
77,5 kHz im Dauerbetrieb aussendet.
[0005] Eine nähere Beschreibung des Protokolls des von der DCF77-Station ausgesendeten Zeitzeichens
ist der nachstehenden Beschreibung der Figuren 1 und 2 zu entnehmen. Als weitere Zeitzeichensender
sind exemplarisch WWVB (USA), MSF (Grossbritannien), JJY (Japan), BPC (China) zu nennen,
die Zeitinformationen auf einer Langwellenfrequenz im Bereich zwischen 40 und 120
KHz mittels amplitudenmodulierter Signale aussenden.
[0006] Generell wird zur Übertragung der Zeitinformation ein Zeitzeichen mit einem Zeitrahmen,
der genau eine Minute lang ist, übertragen. Dieser Zeitrahmen enthält Werte für die
Minute, die Stunde, den Tag, den Wochentag, den Monat, das Jahr, etc. in Form von
BCD-Codes (binär codierte Dezimalcodes), die mit Pulsdauermodulation bei 1 Hz pro
Bit übertragen werden. Dabei ist entweder die Anstiegsflanke oder die Abfallflanke
des ersten Impulses eines Zeitrahmens genau mit 0 Sekunden synchronisiert. Eine typische
Funkuhr ist so ausgebildet, dass die Zeiteinstellung durch Aufnahme der Zeitinformation
eines Rahmens oder mehrerer Zeitrahmen von dem Zeitpunkt an erfolgt, zu dem das Null-Sekundensignal
zuerst empfangen wurde.
[0007] Fig. 1 zeigt das mit Bezugszeichen A gezeichnete Codierungsschema der codierten Zeitinformation
gemäß dem Protokoll des Zeitzeichensenders DCF-77. Das Codierungsschema besteht vorliegend
aus 59 Bits, wobei jeweils 1 Bit einer Sekunde des Rahmens entspricht. Im Verlauf
einer Minute kann damit ein so genanntes Zeitzeichen-Telegramm übertragen werden,
das in binär verschlüsselter Form Informationen zu Zeit und Datum enthält. Die ersten
15 Bits B enthalten eine allgemeine Codierung, beispielsweise Betriebsinformationen,
und werden derzeit nicht genutzt. Die nächsten 5 Bits C enthalten allgemeine Informationen.
So bezeichnet R das Antennenbit, A1 bezeichnet ein Ankündigungsbit für den Übergang
der mitteleuropäischen Zeit (MEZ) zur mitteleuropäischen Sommerzeit (MESZ) und zurück,
Z1, Z2 bezeichnen Zonenzeitbits, A2 bezeichnet ein Ankündigungsbit für eine Schaltsekunde
und S bezeichnet ein Startbit der codierten Zeitinformationen. Ab dem 21, Bit bis
zum 59. Bit werden die Zeit- und Datumsinformationen im BCD-Code übertragen, wobei
die Daten jeweils für die darauf folgende Minute gelten. Dabei enthalten die Bits
im Bereich D Informationen über die Minute, im Bereich E Informationen über die Stunde,
im Bereich F Informationen über den Kalendertag, im Bereich G Informationen über den
Tag der Woche, im Bereich H Informationen über das Monat und im Bereich I Informationen
über das Kalenderjahr. Diese Informationen liegen bitweise in codierter Form vor.
Jeweils am Ende der Bereiche D, E und I sind so genannte Prüf-Bits P1, P2, P3 vorgesehen.
Das sechzigste Bit ist nicht belegt und dient dem Zweck, den Beginn des nächsten Rahmens
anzuzeigen. M bezeichnet die Minutenmarke und damit den Beginn des Zeitzeichens.
[0009] Die Übertragung der Zeitzeicheninformation erfolgt amplitudenmoduliert mit den einzelnen
Sekundenmarken. Die Modulation besteht aus einer Absenkung X1, X2 oder Anhebung des
Trägersignals X zu Beginn jeder Sekunde, wobei zu Beginn jeder Sekunde - mit Ausnahme
der neunundfünfzigsten Sekunde jeder Minute - im Falle eines vom DCF-77 Sender ausgesandten
Zeitzeichens - die Trägeramplitude für die Dauer von 0,1 Sekunden X1 oder für die
Dauer von 0,2 Sekunden X2 auf etwa 25% der Amplitude abgesenkt wird. Diese Absenkungen
unterschiedlicher Dauer definieren jeweils Sekundenmarken bzw. Datenbits. Diese unterschiedliche
Dauer der Sekundenmarken dient der binären Codierung von Uhrzeit und Datum, wobei
Sekundenmarken mit einer Dauer von 0,1 Sekunden X1 der binären "0" und solche mit
einer Dauer von 0,2 Sekunden X2 der binären "1" entsprechen. Durch das Fehlen der
sechzigsten Sekundenmarke wird die nächstfolgende Minutenmarke angekündigt. In Kombination
mit der jeweiligen Sekunde ist dann eine Auswertung der vom Zeitzeichensender gesendeten
Zeitinformation möglich. Fig. 2 zeigt anhand eines Beispiels einen Ausschnitt eines
solchen amplitudenmodulierten Zeitzeichens, bei dem die Codierung durch eine Absenkung
des HF-Signals mit unterschiedlicher Impulslänge erfolgt.
[0010] Herkömmliche Zeitzeichenempfänger, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentschrift
DE 35 16 810 C2 beschrieben sind, empfangen das von dem Zeitzeichensender ausgestrahlte amplitudenmodulierte
Zeitzeichen und geben es wieder demoduliert als unterschiedlich lange Impulse aus.
Dies geschieht in Echtzeit, das heißt pro Sekunde wird ein unterschiedlich langer
Impuls am Ausgang entsprechend dem idealisierten Zeitzeichen gemäß Fig. 2 erzeugt.
Die Zeitinformation ist dabei durch die unterschiedlich langen Impulse des Trägers
codiert vorhanden. Von dem Zeitzeichenempfänger werden diese Impulse unterschiedlicher
Länge einem nachgeschalteten Mikrocontroller zugeführt. Der Mikrocontroller wertet
diese Impulse aus und stellt fest, ob entsprechend der Länge dieses Impulses dem jeweiligen
Impuls ein Bitwert "1" oder "0" zugewiesen wird Dies geschieht, indem zunächst der
Sekundenbeginn eines jeweiligen Zeitrahmens des Zeitzeichens bestimmt wird. Ist dieser
Sekundenbeginn bekannt, kann dann aus der ermittelten Dauer des Impulses jeweils der
Bitwert "1" oder "0" ermittelt werden. Der Mikrocontroller nimmt in der Folge nun
alle 59 Bits einer Minute auf und stellt anhand der Bitcodierungen eines jeweiligen
Sekundenimpulses fest, welche genaue Zeit und welches genaue Datum vorliegen.
[0011] Vom Markt her ist ein als Funkuhr mit einem Funkuhrwerk ausgeführter Zeitzeichenempfänger
bekannt, der für den Empfang eines Zeitzeichens eingerichtet ist. Um Anpassungen des
Funkuhrwerks an unterschiedliche Betriebsbedingungen vornehmen zu können und gegebenenfalls
eine Blockierung oder Freigabe von Funktionen des Funkuhrwerks zu ermöglichen, ist
das Funkuhrwerk programmierbar ausgeführt. Das heißt, dass eine oder mehrere Programmierinstruktionen,
die gemäß einem im Funkuhrwerk abgelegten Programmierprotokoll codiert sind, in das
Funkuhnrwerk eingespeist werden können, um die gewünschten Eigenschaften des Funkuhrwerks
zu erzielen. Für eine Programmierung des Funkuhrwerks ist eine drahtgebundene Übertragung
der Programmierinstruktionen vorgesehen. Zum Zweck der Programmierung weist die bekannte
Funkuhr im Bereich eines Batteriefachs mehrere Kontaktflächen auf, die für den Programmiervorgang
in einem Programmiergerät von mechanischen Kontaktnadeln mit Programmiersignalen beaufschlagt
werden können. Somit muss zur Durchführung des Programmiervorgangs ein Zugang zu den
Kontaktflächen offen gelassen werden, weiterhin muss jede Armbanduhr für die Programmierung
in das zugehörige Programmiergerät eingelegt werden. Beim Programmiervorgang können
Instruktionen zum Freischalten oder Sperren von Funktionen der Armbanduhr oder andere
Parameter übertragen werden. Derartige Funktionen sind üblicherweise fest in der Armbanduhr
programmiert und können je nach Ausstattungsumfang der Armbanduhr für den Benutzer
zur Verfügung gestellt oder gesperrt werden, so dass für Armbanduhren mit unterschiedlichem
Funktionsumfang das gleiche Funkuhrwerk verwendet werden kann.
[0012] Eine weitere programmierbare Funkarmbanduhr ist aus der Druckschrift
DE 196 25 041 A1 bekannt. Die offenbarte Funkarmbanduhr kann nachträglich mittels einer Transpondereinrichtung
programmiert werden, wobei unter anderem die Funkuhrenträgerfrequenz für die Übermittlung
von Daten verwendet wird. Hierzu wird die Armbanduhr über einen externen manuell zu
bedienenden Schalter, der in der Armbanduhr integriert ist, in einen Programmierzustand
versetzen.
[0013] Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe liegt darin, ein Verfahren zur Programmierung
eines Zeitzeichenempfängers, einen Zeitzeichenempfänger sowie ein Programmiergerät
zum Programmieren eines Zeitzeichenempfängers bereitzustellen, die eine vereinfachte
Programmierung ermöglichen.
[0014] Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, mit einem
Zeitzeichenempfänger mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie mit einem Programmiergerät
mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind Gegenstand von Unteransprüchen.
[0015] Das erfindungsgemäße Verfahren zum drahtlosen Programmieren eines Zeitzeichenempfängers
umfasst die folgenden Schritte: Aussenden einer Programmierinstruktion, die in einem
auf einen Zeitzeichenempfänger angepassten Datenformat codiert ist, von einer Sendeeinrichtung;
drahtloses Empfangen der Programmierinstruktion mittels Empfangsmitteln eines Zeitzeichenempfängers,
die zum Empfang eines Zeitzeichens gemäß einem vorgebbaren Zeitzeichenprotokoll eingerichtet
sind; Decodieren der Programmierinstruktion durch die Empfangsmittel und/oder durch
Verarbeitungsmittel des Zeitzeichenempfängers, Speichern der Programmierinstruktion,
die zur Ausführung in den Empfangsmitteln und/oder in den Verarbeitungsmitteln bestimmt
sind, in Speichermitteln des Zeitzeichenempfängers. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist eine parallele Programmierung einer Vielzahl von Zeitzeichenempfängern
möglich, da die Programmierinstruktionen ohne einen mechanischen Kontakt zwischen
einem Programmiergerät und dem Zeitzeichenempfänger übertragen werden. Somit kann
eine Programmierung eines Zeitzeichenempfängers auch in der Massenproduktion realisiert
werden, ohne dass dazu eine unwirtschaftlich große Anzahl von Programmiergeräten erforderlich
wäre. Zudem kann auf die Bereitstellung von Kontaktflächen zur drahtgebundenen Einkopplung
der Programmierinstruktionen verzichtet werden, wodurch sich eine Vereinfachung des
Zeitzeichenempfängers verwirklichen lässt. Außerdem ist es möglich, den Zeitzeichenempfänger
auch nach Einbau in eine komplexere Einheit, beispielsweise in ein Messgerät oder
in ein Haushaltsgerät, ohne direkten mechanischen Zugriff zu programmieren. Denkbar
ist auch eine Aktualisierung von Programmierinstruktionen zu einem späteren, nach
der Fertigstellung des Zeitzeichenempfängers liegenden Zeitpunkt. Entscheidend ist,
dass für die Programmierung des Zeitzeichenempfängers der für den Empfang des Zeitzeichens
vorgesehene Zugang genutzt wird, um eine drahtlose bzw. kontaklose Übertragung von
Programmierinstruktionen zu bewirken. Zur Durchführung des Verfahrens wird dem Zeitzeichenempfänger
eine Programmierinstruktion zur Verfügung gestellt, die in einem vom Zeitzeichenempfänger
decodierbaren Format abgefasst ist. Anhand einer ersten Programmierinstruktion kann
der Zeitzeichenempfänger für den Empfang von weiteren Programmierinstruktionen bereit
gemacht werden. Bei den Empfangsmitteln des Zeitzeichenempfängers handelt es sich
insbesondere um eine analoge Empfängeranordnung, wie sie in der
deutschen Patentanmeldung DE 103 34 990 beschrieben ist. Die Verarbeitungsmittel können beispielsweise als Zustandsmaschine
(state machine) oder als Mikrocontroller ausgeführt sein. Den Verarbeitungsmitteln
sind intern oder separat ausgeführte Speichermittel zur Speicherung zumindest einer
Programminstruktion zugeordnet.
[0016] In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Programmierung des Zeitzeichenempfängers
zumindest ein vollständiges Zeitzeichen gemäß dem Zeitzeichenprotokoll übertragen
wird, das zusätzlich eine Anzahl von Programmierinstruktionen umfasst. Bei einer solchen
Vorgehensweise, die insbesondere für das Zeitzeichen des deutschen DCF77-Senders eingesetzt
werden kann, ist eine Übertragung von Programmierinstruktionen möglich, ohne dass
dazu auf die Übertragung des Zeitzeichens verzichtet werden muss. Gemäß dem Protokoll
des DCF-77-Zeitzeichens stehen innerhalb des Zeitrahmens, der beim DCF-77 eine Dauer
von 60 Sekunden aufweist, die ersten 15 Bits zur freien Verfügung und können somit
sowohl für die Übertragung einer ersten als Programmierstatussignal dienenden Programmierinstruktion
(erstes Bit im DCF-77-Protokoll) als auch für die Übertragung von weiteren Programmierinstruktionen
(zweites bis fünfzehntes Bit im DCF-77-Protokoll) eingesetzt werden. Somit kann parallel
eine Programmierung des Zeitzeichenempfängers und eine Synchronisierung des Zeitzeichenempfängers
auf das zur Programmierung ausgesendete Zeitzeichen vorgenommen werden. Nach Ablauf
einer Programmierphase kann somit unmittelbar die volle Funktionsfähigkeit des Zeitzeichenempfängers
inklusive der Fähigkeit zur korrekten Synchronisation auf das Zeitzeichen überprüft
werden. Der Nachteil einer geringen Datenrate für die Übertragung von Programmierinstruktionen
im Rahmen des Zeitzeichens (beim DCF-77-Protokoll 14 nutzbare Bit pro Minute), die
mehrere Minuten betragen kann, wird ohne Weiteres dadurch aufgefangen, dass eine Vielzahl
von Zeitreichenempfängem parallel von einem einzigen Programmiergerät drahtlos programmiert
werden kann.
[0017] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Programmierung des
Zeitzeichenempfängers in einem ersten Schritt ein Zeitzeichen übertragen wird, das
zumindest eine Programmierinstruktion zur Umschaltung des Zeitzeichenempfängers auf
ein Programmierprotokoll umfasst, und dass in weiteren Schritten Programmierinstruktionen
gemäß einem im Zeitzeichenempfänger abgelegten Programmierprotokoll übertragen werden.
Eine solche Vorgehensweise kommt in Frage, wenn der Zeitzeichenempfänger für ein Zeitzeichen-Protokoll
vorgesehen ist, in dem lediglich wenige Bits oder gar nur ein einziges Bit zur freien
Verfügung stehen, wie dies bei den meisten Zeitzeichenprotokollen der Fall ist. Für
eine Programmierung wird dem Zertzeichenempfänger zunächst ein Zeitzeichen gemäß dem
entsprechenden Protokoll zur Verfügung gestellt, in dem zumindest ein freies Bit gemäß
einem im Zeitzeichenempfänger abgelegten Protokoll so gesetzt ist, dass bei der Decodierung
im Zeitzeichenempfänger erkannt werden kann, dass ein Programmiervorgang geplant ist.
Der Zeitzeichenempfänger schaltet bei Eintreffen des entsprechenden Bits in einen
Programmierzustand um. Im Programmierzustand wird vom Programmiergerät ein vom Zeitzeichenprotokoll
abweichendes Programmierprotokoll eingesetzt, das im Zeitzeichenempfänger zur Decodierung
der Programmierinstruktionen abgelegt ist.
[0018] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Programmierung des
Zeitzeichenempfängers Programmierinstruktionen in einem vom Zeitzeichenprotokoll abweichenden
Programmierprotokoll, das im Zeitzeichenempfänger gespeichert ist, übertragen werden.
Der Zeitzeichenempfänger kann derart eingerichtet sein, dass er eintreffende Signale
daraufhin untersucht, ob es sich um Zeitzeichen oder um Programmierinstruktionen handelt.
Der Zeitzeichenempfänger kann auch derart eingerichtet sein, dass er anhand eines
mit dem Zeitzeichen verknüpften Parameters, beispielsweise anhand der Feldstärke des
Zeitzeichens, oder durch einen vom Zeitzeichen unabhängigen Parameter, beispielsweise
durch ein vom Programmiergerät gesendetes Programmierstatussignal, in den Programmierzustand
umgeschaltet wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Programmiersignal zur Umschaltung in den Programmierzustand aus einer Feldstärke
des Zeitzeichens abgeleitet wird. Hierbei kann insbesondere auf die variable Verstärkung
des in den Empfangsmitteln vorgesehenen einstellbaren Verstärkers zurückgegriffen
werden. Ein mit hoher Feldstärke eintreffendes Signal wird anhand einer minimalen
Verstärkung detektiert und zeigt dem Zeitzeichenempfänger an, dass eine Programmierung
mit einem Programmiergerät vorgenommen werden soll,
[0019] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zeitzeichenempfänger
bei Empfang der Programmierinstruktion für eine vorgebbare Zeitdauer in den Programmierzustand
umgeschaltet wird. Dadurch wird sichergestellt, dass der Zeitzeichenempfänger auch
ohne vollständigen Abschluss des Programmiervorgangs immer wieder in den Empfangszustand
für das Zeitzeichen kommt.
[0020] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zeitzeichenempfänger
bei Empfang der Programmierinstruktionen bis zu einem Eintreffen einer Rücksetzinstruktion
in den Programmierzustand umgeschaltet wird. Damit kann eine variable Anzahl von Programmierinstruktionen
an den Zeitzeichenempfänger übertragen werden. Bei Eintreffen der Rücksetzinstruktion
schaltet der Zeitzeichenempfänger wieder zurück in den Empfangszustand für das Zeitzeichen
und kann beispielsweise direkt anschließend an den Programmiervorgang auf seine Empfangseigenschaften
für das Zeitzeichen geprüft werden. Dies ist von Vorteil, wenn unterschiedliche Produktionschargen
von Zeitzeichenempfängern mit sehr unterschiedlichen Mengen an Programmierinstruktionen
programmiert werden sollen. Bei einer geringen Anzahl von zu übertragenden Programmierinstruktionen
kann bereits nach kurzer Zeit der Funktionstest mit dem Zeitzeichen durchgeführt werden.
Bei einer Vielzahl von Programmierinstruktionen wird erst nach deren gesamter Übertragung
eine Rückumschaltung in den Empfangszustand vorgenommen.
[0021] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Programmierzustand
eine Freigabe oder Sperrung von Funktionen, die fest im Zeitzeichenempfänger vorgegeben
sind, vorgenommen wird. Die Funktionen sind im Layout, das heißt in der Hardware des
Zeitzeichenempfängers vorgesehen und sind mit Hilfe von internen Zeigern, das heißt
per Software blockierbar bzw. freigebbar. Bei Durchführung des Programmiervorgangs
werden die jeweiligen Zeiger entsprechend der Vorgabe durch das Programmiergerät gesetzt
und bestimmen dadurch den Funktionsumfang des Zeitzeichenempfängers. Eine typische
Anwendung für solche freigebbaren und blockierbaren Funktionen sind Stoppuhr- oder
Kalenderfunktionen bei einer Armbanduhr mit Funkuhrwerk. Im Funkuhrwerk sind diese
Funktionen alle hardwareseitig angelegt und werden je nach Armbanduhrmodell softwareseitig
durch drahtlose Programmierung freigegeben oder blockiert.
[0022] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine endgültige Blockierung
des Programmierzustands nach einmaliger Durchführung der Programmierung vorgesehen.
Eine derartige Blockierung kann insbesondere durch Setzen eines internen Zeigers in
den Empfangsmitteln oder in den Verarbeitungsmitteln oder durch Auftrennen einer oder
mehrerer elektrischer Verbindungen im Zeitzeichenempfänger, beispielsweise durch ein
von außen eingestrahltes Signal mit hoher Feldstärke bewirkt werden. Dadurch wird
eine nachträgliche Änderung der im Programmiervorgang übertragenen Programminstruktionen
verhindert, was insbesondere bei der Festlegung unterschiedlicher Funktionsumfänge
für den Zeitzeichenempfänger von Interesse ist.
[0023] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Programmierzustand
eine zur Ausführung durch die Empfangsmittel und/oder die Verarbeitungsmittel bestimmte,
frei programmierbare Instruktionsfolge in den Speichermitteln gespeichert wird. Mit
einer frei programmierbaren Instruktionsfolge können Funktionen im Zeitzeichenempfänger
implementiert werden, die nicht bereits im Layout des Zeitzeichenempfängers angelegt
sind. Dabei kann es sich beispielsweise um länderspezifische Parameter zur Dekodierung
des Zeitzeichens oder um Zusatzsoftware handeln, die im Zeitzeichenempfänger ablaufen
soll.
[0024] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein programmierbarer Zeitzeichenempfänger
vorgeschlagen, der Empfangsmittel zum drahtlosen Empfangen eines elektromagnetischen
Zeitzeichens und/oder einer Programmierinstruktion sowie Verarbeitungsmittel für eine
Verarbeitung des Zeitzeichens und/oder von Programmierinstruktionen aufweist, wobei
den Empfangsmittel und/oder den Verarbeitungsmittel Speichermittel zugeordnet sind,
die für eine zeitweilige Speicherung von Programmierinstruktionen sowie für eine Bereitstellung
der Instruktionen an die Empfangsmittel und/oder an die Verarbeitungsmittel ausgebildet
sind, wobei die Empfangsmittel und/oder die Verarbeitungsmittel dazu eingerichtet
sind, Programmierinstruktionen aus dem Zeitzeichen und/oder aus einem Programmiersignal
zu entnehmen und die Programmierinstruktionen in den Speichermitteln zu speichern.
Bei dem Programmiersignal handelt es sich dabei um ein mit einer Vielzahl von Programmierinstruktionen
codierten Signal des Programmiergeräts, das auf einem vom Zeitzeichenprotokoll abweichenden
Programmierprotokoll basiert
[0025] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Programmiergerät für eine drahtlose
Programmierung eines Zeitzeichenempfängers mit Speichermitteln zur Speicherung von
Instruktionen für den Zeitzeichenempfänger und mit einer Sendeeinrichtung, insbesondere
einer Langwellensendeeinrichtung, zur Bereitstellung eines elektromagnetischen Signals,
und mit einer Steuereinrichtung, die zur Codierung der Instruktionen in das elektromagnetische
Signal eingerichtet ist, vorgeschlagen. Mit einem derartigen Programmiergerät kann
eine Vielzahl von Zeitzeichenempfängern parallel programmiert werden, da kein mechanischer
Kontakt zwischen Zeitzeichenempfänger und Programmiergerät erforderlich ist. Vorzugsweise
wird das Programmiergerät in einem elektromagnetisch abgeschirmten Raum installiert
und die zu programmierenden Zeitzeichenempfänger werden, ggf. in großer Stückzahl,
in das vom Programmiergerät ausgesendete elektromagnetische Feld gebracht. Je nach
Ausführung der Zeitzeichenempfänger und des Programmiergeräts kann, insbesondere bei
Zeitzeichenempfänger, die auf den Empfang und die Auswertung von Zeitzeichen nach
dem DCF-77-Protokoll eingerichtet sind, eine parallele oder eine sequentielle Durchführung
einer Programmierung und eines auf den Zeitzeichenempfang gerichteten Funktionstests
vorgenommen werden.
[0026] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung
zur Codierung eines Zeitzeichens mit Programmierinstruktionen gemäß einem vorgebbaren
Zeitzeichenprotokoll sowie zur Codierung einer Programmierinstruktion gemäß einem
vorgebbaren Programmierprotokoll für Zeitzeichenempfänger umschaltbar ist. Somit kann
die Programmiereinrichtung neben der Programmierfunktion auch für diejenigen Zeitzeichenempfänger,
die nicht für eine parallele Durchführung von Programmierung und Zeitzeichenempfang
vorgesehen sind, in einfacher und kostengünstiger Weise als Prüfvorrichtung für den
Zeitzeichenempfang eingesetzt werden.
[0027] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie
aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, die anhand der
Figuren erläutert werden. Dabei zeigt:
- Fig. 1
- ein schematische graphische Darstellung eines Zeitzeichens, das gemäß dem Protokoll
des Zeitzeichensenders DCF-77 codiert ist;
- Fig. 2
- einen Ausschnitt eines idealisierten Zeitzeichens mit 5 Sekundenimpulsen;
- Fig. 3
- ein Blockschaltbild eines stark vereinfacht dargestellten Zeitzeichenempfängers,
- Fig. 4
- ein detailliertes Blockschaltbild eines Teils des Zeitzeichenempfängers gemäß der
Fig. 3.
- Fig. 5.
- eine schematische Darstellung eines Programmiergeräts für eine Vielzahl von Zeitzeichenempfängern
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
[0028] In allen Figuren der Zeichnung werden gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente, Signale
und Funktionen - sofern nichts anderes angegeben ist - gleich bezeichnet.
[0029] Der grundsätzliche Aufbau und die Funktionsweise eines Zeitzeichenempfängers ist
aus der
deutschen Patentschrift DE 35 16 810 bekannt. Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines stark vereinfacht dargestellten Zeitzeichenempfängers,
der vorliegend als Funkuhr 100 ausgebildet ist. Die Funkuhr 100 weist eine Antenne
2 zur Aufnahme der von einem Zeitzeichensender 101 gesendeten Zeitzeichen 3 auf. Eine
integrierte Schaltung 20 mit einer Logik- und Steuereinheit 30 ist mit der Antenne
2 verbunden. Antenne 2 und integrierte Schaltung 20 bilden zusammen den Empfänger
1. Den Ausgängen des Empfängers 1 ist eine als Mikrocontroller 102 in der Art von
Verarbeitungsmitteln ausgeführte, programmgesteuerte Einheit nachgeschaltet. Der Mikrokontroller
102 nimmt die von dem Empfänger erzeugten Datenbits auf, errechnet daraus eine exakte
Uhrzeit und ein exaktes Datum und erzeugt daraus ein Signal 105 für Uhrzeit und Datum.
Die Funkuhr 100 weist ferner eine elektronische Uhr 103, deren Uhrzeit anhand eines
Uhrenquarzes 104 gesteuert wird, auf. Die elektronische Uhr 103 ist mit einer Anzeige
106, zum Beispiel einem Display, verbunden, über welches die Uhrzeit angezeigt wird.
[0030] Fig. 4 zeigt anhand eines detaillierten Blockschaltbildes den als integrierte Schaltung
20 ausgeführten Teil des Zeitzeichenempfängers. Die integrierte Schaltung 20 weist
zwei Eingänge 21, 22 zur Verbindung mit einer oder zwei nicht dargestellten Antennen
auf. Durch das Bereitstellen von zwei bzw. auch mehr Antennen ist es möglich, den
Empfänger 1 durch Umschalten zwischen den Antennen auf unterschiedliche Zeitzeichensender
abzustimmen, die in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen arbeiten. Mit der Umschaltung
kann eine Frequenz- oder Antennenumschaltung vorgenommen werden. Ein Regelverstärker
4 kann mittels steuerbarer Schalter 23, 24 jeweils mit einer der Antenneneingänge
21, 22 verbunden werden. Der andere Eingang des Regelverstärkers 4 ist mit Eingängen
21 22' verbunden. In diese Eingänge ist zum Beispiel ein Referenzsignal IN1, IN2 einkoppelbar.
Der Regelverstärker 4 ist ausgangsseitig mit einem Eingang eines Nachverstärkers 7
verbunden. Dazwischen ist ein als Kondensator ausgeführtes ausgebildetes Filter 6
angeordnet, mit dem parasitäre Kapazitäten zwischen den Eingängen QL - QH kompensiert
werden können.
[0031] Die integrierte Schaltung 20 weist ferner eine Schaltereinheit 25 auf. Die Schaltereinheit
25 weist zum Beispiel mehrere umschaltbare Filter an den Eingängen QL - QH auf, mittels
der die Schaltereinheit 25 dazu ausgelegt ist, ausgangsseitig mehrere Frequenzen bereitzustellen.
Diese Frequenzen lassen sich über Steuereingänge 26, 36, 37 der Schaltereinheit 25
einstellen. Über ein von der Schaltereinheit 25 bereitgestelltes Steuersignal 27 ist
der Regelverstärker 4 beeinflussbar, insbesondere steuerbar. Die Schaltereinheit 25
erzeugt ferner ein Ausgangssignal 28, welches in einen zweiten Eingang des Nachverstärkers
7 eingekoppelt wird. Der Nachverstärker 7 steuert den nachgeschalteten Gleichrichter
8 an. Der Gleichrichter 8 erzeugt ein Regelsignal 31 (AGC-Signal = Automatic Gain
Control), welches den Regelverstärker 4 ansteuert. Der Gleichrichter 8 erzeugt ausgangsseitig
ferner ein Ausgangssignal 29, beispielsweise ein rechteckförmiges Ausgangssignal 29
(TCO-Signal), welches einer nachgeschalteten Logik- und Steuereinheit 30 zugeführt
wird.
[0032] Die Logik- und Steuereinheit 30 ist mit einer Eingabe-/Ausgabe-Einrichtung 32 (I/O-Einheit)
verbunden, welche mit Eingangs-/Ausgangsanschlossen 33 der integrierten Schaltung
20 verbunden ist. An diesen Ausgängen 33 sind u.a. die in der Logik- und Steuereinheit
30 bearbeiteten, decodierten und abgespeicherten Zeitzeichen abgreifbar. Ein der integrierten
Schaltung 20 nachgeschalteter - in Fig. 4 nicht dargestellter - Mikrocontroller bzw.
eine einfacher aufgebaute Zustandsmaschine (state machine) kann eben diese in der
Logik- und Steuereinheit 30 abgelegten und decodierten Zeitzeichen bei Bedarf auslesen.
Über die Anschlüsse 33 ist der integrierten Schaltung 20 bzw. der Logik- und Steuereinheit
30 ferner ein Taktsignal zuführbar.
[0033] Zur weiteren Steuerung der Schaltereinheit 25 ist diese mit der Logik- und Steuereinheit
30 verbunden, welche die Logik- und Steuereinheit 30 mit einem Steuersignal 38 ansteuert.
Die integrierte Schaltung weist ferner Anschlüsse 36, 37 auf, über die die Logik-
und Steuereinheit 30 mit Steuersignalen SS1, SS2 beaufschlagbar ist.
[0034] In der Fig. 5 ist eine Programmiereinrichtung 200 dargestellt, die für eine gleichzeitige
Programmierung einer Vielzahl von als Funkarmbanduhren ausgeführten Zeitzeichenempfängern
210 vorgesehen ist. Die Programmiereinrichtung 200 weist mehrere Einstellknöpfe 220,
230 auf, die für eine Einstellung des Programmierverfahrens bzw. für eine Einstellung
der in den Zeitzeichenempfängern freizuschaltenden Funktionen vorgesehen sind. Die
Programmiereinrichtung 200 weist eine Antenne 240 für die Aussendung eines langwelligen
Zeitzeichens bzw. Programmiersignals auf, so dass eine drahtlose Programmierung bzw.
eine Übermittlung eines Zeitzeichens an die Zeitzeichenempfänger 210 vorgenommen werden
kann.
1. Verfahren zum drahtlosen Programmieren eines Zeitzeichenempfängers (100, 210) mit
den Schritten:
- Aussenden einer Programmierinstruktion, die in einem auf einen Zeitzeichenempfänger
(100, 210) angepassten Datenformat codiert ist, von einer Sendeeinrichtung (200),
- drahtloses Empfangen der Programmierinstruktion mittels Empfangsmitteln (1) eines
Zeitzeichenempfängers (100, 210), die zum Empfang eines Zeitzeichens gemäß einem vorgebbaren
Zeitzeichenprotokoll eingerichtet ist,
- Decodieren der Programmierinstruktion durch die Empfangsmittel (1) und/oder durch
Verarbeitungsmittel (102) des Zeitzeichenempfängers (100, 210),
- Speichern der Programmierinstruktion, die zur Ausführung in den Empfangsmitteln
(1) und/oder in den Verarbeitungsmitteln (102) bestimmt ist, in Speichermitteln des
Zeitzeichenempfängers (100, 210).
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Programmierung des Zeitzeichenempfängers (100, 210) zumindest ein vollständiges
Zeitzeichen gemäß dem Zeitzeichenprotokoll übertragen wird, das zusätzlich wenigstens
eine Programmierinstruktion umfasst.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Programmierung des Zeitzeichenempfängers (100, 210) in einem ersten Schritt ein
Zeitzeichen übertragen wird, das zumindest eine Programmierinstruktion zur Umschaltung
des Zeitzeichenempfängers (100, 210) auf ein Programmierprotokoll umfasst, und dass
in weiteren Schritten Programmierinstruktionen gemäß einem im Zeitzeichenempfänger
(100, 210) abgelegten Programmierprotokoll übertragen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Programmierung des Zeitzeichenempfängers (100, 210) Programmierinstruktionen
in einem vom Zeitzeichenprotokoll abweichenden Programmierprotokoll, das im Zeitzeichenempfänger
(100, 210) gespeichert ist, übertragen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Programmiersignal zur Umschaltung in einen Programmierzustand aus einer Feldstärke
des Zeitzeichens abgeleitet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitzeichenempfänger (100, 210) bei Empfang der Programmierinstruktion für eine
vorgebbare Zeitdauer in den Programmierzustand umgeschaltet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitzeichenempfänger (100, 210) bei Empfang der Programmierinstruktionen bis
zu einem Eintreffen einer Rücksetzinstruktion in den Programmierzustand umgeschaltet
wird.
7. Verfahren nach einem der, Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Programmierzustand eine Freigabe oder Sperrung von Funktionen, die fest im Zeitzeichenempfänger
(100, 210) vorgegeben sind, vorgenommen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Programmierzustand eine zur Ausführung durch die Empfangsmittel (1) und/oder die
Verarbeitungsmittel (102) bestimmte, frei programmierbare Instruktionsfolge in den
Speichermitteln gespeichert wird.
9. Programmierbarer Zeitzeichenempfänger (100, 210):
- mit Empfangsmitteln (1), die zum drahtlosen Empfangen eines elektromagnetischen
Zeitzeichens und/oder einer Programmierinstruktion ausgebildet sind, und
- mit Verarbeitungsmitteln (102), die für eine Verarbeitung des Zeitzeichens und/oder
eines Programmiersignals ausgebildet sind, wobei die Empfangsmittel (1) und/oder die
Verarbeitungsmittel (102) Speichermittel zugeordnet sind, die für eine zeitweilige
Speicherung von Instruktionen sowie für eine Bereitstellung der Instruktionen an die
Empfangsmittel (1) und/oder an die Verarbeitungsmittel (102) ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsmittel (1) und/oder die Verarbeitungsmittel (102) dazu eingerichtet sind
nach einem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 8, Programmierinstruktionen aus dem
Zeitzeichen und/oder aus einem Programmiersignal zu entnehmen und die Programmierinstruktionen
in den Speichermitteln zu speichern.
10. Programmiergerät (200) für eine drahtlose Programmierung eines Zeitzeichenempfängers
(100, 210):
- mit Speichermitteln zur Speicherung von Instruktionen für den Zeitzeichenempfänger
(100, 210),
- mit einer Sendeeinrichtung (240), insbesondere einer Langwellensendeeinrichtung,
zur Bereitstellung eines elektromagnetischen Signals, das wenigstens ein vollständiges
Zeitzeichen gemäß einem Zeitzeichenprotokoll umfasst, und
- mit einer Steuereinrichtung, die zur Codierung der Instruktionen in das elektromagnetische
Signal eingerichtet ist.
11. Programmiergerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung zur Codierung eines Zeitzeichens mit Programmierinstruktionen
gemäß einem vorgebbaren Zeitzeichenprotokoll sowie zur Codierung eines Programmiersignals
gemäß einem vorgebbaren Programmierprotokoll für Zeitzeichenempfänger (100, 210) umschaltbar
ist.