DE29714185U1

DE29714185U1 - Funkarmbanduhr

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Publication number: DE29714185U1
Application number: DE29714185U
Authority: DE
Original assignee: Gebrueder Junghans GmbH
Current assignee: Junghans Uhren GmbH
Priority date: 1997-08-08
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 1998-12-03
Anticipated expiration: 2007-08-09
Also published as: US6134188A; JP2005345480A; EP0896262A1; JPH1164547A

Description

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GEBRÜDER JUNGHANS GMBH, D-78713 Schrnniberg Funknrinbandiihr

Die Erfindung betrifft eine Funkarmbanduhr gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer gattungsgemäßen Uhr gemäß DE 93 18 224 Ul ist die aus Spule und zylindrischem Ferritkern bestehende Langwellenantenne für den Empfang der kodierten absoluten Zeitinformationen neben der Leiterplatte des Elektronikmoduls im Armbanduhrengehäuse parallel zum Armbandanschluß in einem Hohlraum angeordnet, der in einem verdickten Hörnchensockel freigespart ist. Das bedingt insbesondere bei kleinen Armbanduhrgehäusen wie für Damenarmbanduhren einen sehr kurzen Ferritstab und eine dementsprechend geringe Antennenempfindlichkeit. Deshalb ist nur bei sehr guten Empfangsgegebenheiten bzw. mit einem außerordentlich empfindlichen Empfänger ein Empfang verwertbarer Zeittelegramme möglich. Die sind aber gerade bei hoher Empfängerempfindlichkeit leicht durch externe oder durch uhreninterne Störquellen wie insbesondere den Hochfrequenz-Taktgenerator für den Betrieb des Prozessors in ihrer Dekodierbarkeit beeinträchtigbar.

Größere Störsicherheit infolge größerer Antennenempfindlichkeit bei Reduzierung der erforderlichen Empfängerempfindlichkeit wird durch eine größere Kernmasse für die magnetische Langwellenantenne erzielt, indem gemäß EP 0 649 076 A3 der Kern kein zylindrischer Spulenträger mehr ist, sondern eine den Gehäusedurchmesser im wesentlichen ausfüllende Ferritplatte. Die dient nun zugleich als Träger für mechanische und elektrische Komponenten sowie für die Schaltung des Uhren-Elektronikmodules. Die Antennenspule ist dort auf einem seitlichen Fortsatz

der Ferritplatte angeordnet. Eine solches Ferrit-Formteil ist allerdings teuer in der Herstellung und kritisch in der Bearbeitung zur maßgerechten Aufnahme der anderen mechanischen und elektrischen Uhrwerkskomponenten; und als Platte - zumal mit den lokalen Schwächungen zur Aufnahme der Uhrwerkskomponenten und der Antennenspule - ist sie auf Stoßbeanspruchung sehr bruchgefährdet.

Für einen Einbau in verwinkelte Freiräume kleiner Uhrengehäuse ist in der EP 0 348 636 Al vorgesehen, z.B. gegeneinander verlagerbare flexible Streifen aus weichmagnetischen Materialien hoher Permeabilität, wie insbesondere amorphen Metallen in Blattform, je nach den örtlichen Einbaugegebenheiten etwa L-, U- oder Z-förmig abgewinkelt zu gestalten, um die im Uhrengehäuse vorhandenen Freiräume zum Antenneneinbau optimal nutzen und dabei zugleich unterschiedliche Empfangs-Orientierungen realisieren zu können. Ein flexibler Kern-Stapel aus einzelnen magnetisch wirksamen Streifen kann danach auch zu einem Ring-Ausschnitt gebogen werden, um als Teil eines Armreifens die Langwellenantenne darzustellen.

Bei einer Funkarmbanduhr dagegen ist die Verlagerung der Antenne in ihr Uhren-Armband vorgesehen. Nachteilig bei den beschriebenen Geometrien für den Einsatz in verwinkelten Gehäuse-Freiräumen ist die komplizierte Formgebung und der damit verbundene hohe Montageaufwand, aber auch die vergleichsweise geringe (über die Projektion gemessene) effektive Länge einer solchen abgewinkelt verlaufenden Kerngeometrie; während der Einbau eines flexiblen Streifenstapels in das Uhren-Armband zwar hinsichtlich des Abstandes von uhreninternen Störquellen und hinsichtlich der effektiven Kernlänge optimale Empfangsverhältnisse verspricht, aber die flexible Verbindung von der Antennenspule zur Empfangsschaltung über die Armband-Anlenkung an das Uhrgehäuse hinweg in der Praxis sehr verschleißanfällig ist.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine magnetische Langwellenantenne für eine Funkarmbanduhr zu schaffen, die hinsichtlich der Störempfindlichkeit und der Antennenempfindlichkeit einen optimalen Kompromiß zwischen den vorbekannten Extremen darstellt und sich in der Fertigung leicht handhaben läßt sowie durch hohe mechanische Stabilität auszeichnet.

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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sie mit den wesentlichen Merkmalen gemäß dem Hauptanspruch realisiert wird.

Nach dieser Lösung verläuft ein aus langen Weicheisen-Lamellen geschichteter, sehr flexibler Spulenkern als Kreisbogenabschnitt längs des Randes der (Haupt-)Leiterplatte für den Elektronikmodul des Funkuhrwerkes. Der Kern ist fest mit der Leiterplatte verbunden, was ihm hohe mechanische Stabilität verleiht. Der Verlauf am Rande der Leiterplatte und somit in dichter Nachbarschaft des elektrisch nicht leitenden und magnetisch nicht abschirmenden Gehäuses ermöglicht einen größtmöglichen Abstand von der kritischsten internen Störquelle, nämlich dem der Antennenspule möglichst diametral gegenüber anzuordnenden Taktgenerator fur den Prozessorbetrieb. Der Kern sollte sich über einen Bogenwinkel von deutlich über 90° erstrecken. Ab etwa 120° ist die Antennenleistung schon sehr gut. Die größte effektive Länge (Projektion oder Sehne über die Enden des Spulenkernes) ergibt sich bei einem halbkreisförmigen Bogen, also über 180°. Vorzugsweise erstreckt der gebogene Kern sich aber über einen noch größeren Winkel, bis in die Größenordnung von 240° und darüber. Das erbringt zwar kein Anwachsen der effektiven Kernlänge mehr, aber dennoch eine Steigerung der Antennenempfindlichkeit, weil die über 180° hinausgehenden Enden des Spulenkernes wie feldsammelnde Polleitstücke wirken. Am Rande der Leiterplatte ist außerhalb der Kernbogens eine Lücke, in der extern betätigbare Schaltelemente ausgebildet sind. Außerdem ist es zweckmäßig, die Enden des Spulenkernes so weit voneinander zu distanzieren, daß neben den Schaltelementen auch noch ein Speicher (eine Primärbatterie; oder ein Akkumulator für den Uhrwerksbetrieb aus einer fotovoltaischen Zelle heraus) angeordnet werden kann.

Damit ist eine Funkarmbanduhren-Antenne geschaffen, die so gegenläufige Anforderungen wie hohe Leistungsfähigkeit trotz kleiner Abmessungen in sich vereinigt, dabei in die Gesamtfunktion des Werkes integriert werden kann und durch Stapeln von schmalen langen Lamellen aus amorphem Metall stoßsicher (gemäß DIN

8308) ist. Dieses durch Einfrieren auf die endgültige Raumform versteifte und dabei auf den Elektronikmodul des Funkuhrenwerkes bündig aufgeklebte Flex-Paket wird durch das dicht benachbarte Uhrengehäuse mechanisch stabilisiert. Trotz minimalen Platzbedarfes ergibt sich bei bester Raumausnutzung ein Antennenspulen-

kern größtmöglicher effektiver Länge, wenn er halbkreisförmig dem Werkdurchmesser angepaßt wird, womit zugleich der größtmögliche Abstand von werkinternen Störquellen erzielbar ist.

Zusätzliche Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark vereinfacht aber angenähert maßstabsgerecht (um ein Vielfaches vergrößert) skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispieles zur erfindungsgemäßen Lösung. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt den Elektronikmodul einer Funkarmbanduhr in Blick gegen die vom Uhrgehäuse umgebene Leiterplatte ohne Berücksichtigung des Räderwerks für die analoge Zeiger-Zeitanzeige.

Der in diesem Beispielsfalle im Querschnitt kreisförmige Innenraum des ringförmigen Armbanduhren-Gehäuses 11 einer Funkarmbanduhr 12 wird im wesentlichen von einer etwa kreisförmig berandeten Leiterplatte 13 für die elektrische Verbindung und mechanische Halterung der Bauelemente des Elektronikmoduls des Funkuhrwerkes eingenommen, die etwa einen Durchmesser von typisch nur 2,2 cm hat. Es handelt sich bevorzugt um die, hinter dem in sich funktionstüchtigen Getriebeblock anzuordnende, Hauptleiterplatte für die elektronischen Funkuhrenfunktionen, wie hinsichtlich der Räderzuordnung zu einer Lichtschranke in unserer heutigen Parallelanmeldung &ldquor;Funkuhrwerk" näher beschrieben, worauf zur weiteren Erläuterung vorliegender Erfindung hier voll-inhaltlich Bezug genommen wird. Bei jenen Bauelementen handelt es sich insbesondere um eine quarzstabilisierte Empfängerschaltung 14 für Demodulation der über Langwelle verbreiteten Telegramme mit der kodierten absoluten Zeit und um einen Prozessor 15 für die Dekodierung der Zeittelegramme, für deren Vergleich mit der momentan von den Zeigern der Uhr angezeigten Zeit und für die Korrektur dieser Zeitanzeige im Falle von Abweichungen von der über Funk aufgenommenen aktuellen Zeit, wie etwa in der EP 0 180 155 Bl näher beschrieben. Die Taktfrequenz des Prozessors 15 wird mittels eines weiteren Schwingquarzes 16 stabilisiert. Für kapazitive Beschaltungen sind diverse diskrete, in kleineren und größeren Gruppen angeordnete, Kondensatoren 17 vorgesehen. Löcher 18 dienen dem Durchgriff der Wellen für die Zahnräder des Räder- und Zeigerwerks, die selbst nicht dargestellt sind. Zur Zeigerstel-

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lungs-Detektion gemäß DE 35 10 861 C2 ist wenigstens ein die Winkelstellungen bestimmter Räder des Getriebeblockes abtastendes Lichtschranken-Element 19 auf der Hauptleiterplatte 13 angeordnet. Eine größere Einbuchtung 20 am Rand der Leiterplatte 13 des Elektronikmoduls dient der Aufnahme eines knopfförmigen Speichers 21 für den Betrieb des Elektronikmoduls, also der Empfänger-, Prozessor- und Antriebsschaltungen. Bei diesem Speicher 21 kann es sich um eine Primärbatterie oder um einen chemischen oder elektrischen Speicher (Akkumulator bzw. Kondensator) zum Betrieb der Uhrenschaltung etwa mit einer fotovoltaischen Zelle handeln. Über Ausnehmungen 22 im Verlaufe der Berandung 23 enden Federzungen 24, die von außerhalb des Uhrgehäuses 11 etwa mittels Stößeln betätigbar sind, um durch Verbiegen bis zur Anlage gegen einen an der Leiterplatte 13 befestigten Gegenkontakt 25 eine Schaltfunktion beispielsweise im Prozessor 15 auszulösen. Dafür sind die Federzungen 24 vorzugsweise gemeinsam auf Bezugsoder Massepotential gelegt, um mit einem gemeinsamen elektrischen und mechanisehen Anschluß an den Rand der Leiterplatte 13 auszukommen. Der Schrittmotor 30 für die zeithaltende Bewegung des Zeigerwerkes ist im Interesse geringer magnetischer Verkopplung möglichst so orientiert, daß seine Feldspule etwa quer zur Antennenspule 27 ausgerichtet ist. Wenn auch die Einschaltung es Empfängers 14 gegenüber der Ansteuerung des Schrittmotors 30 zur Vermeidung von Empfangsstörungen gegeneinander versetzt erfolgt, trägt doch solche magnetische Entkopplung der beiden dicht benachbarten Spulen zu weiterer Zuverlässigkeit des Empfangsbetriebes bei.

Für den Empfang der über Langwelle verbreiteten Zeittelegramme ist die Empfängerschaltung 14 nämlich an eine magnetische Antenne 26 angeschlossen. Die weist nach Art einer Rahmenantenne eine Spule 27 auf, welche mittels eines Kondensators 17 auf die Trägerfrequenz des Zeitsenders abgestimmt ist. Zur Steigerung der Empfindlichkeit der Antenne 26 wird die Spule 27 von einem lamellierten Kern 28 aus einem Stapel flexibler Streifen weichmagnetischen Materials hoher Permeabilitat, wie insbesondere amorpher Metalle in Blattform, getragen. Die über den Querschnitt dieses Kernes 28 auftragende Spule 27 taucht in einen ausgesparten oder ausgenommenen Freiraum 29 am Rande 23 der Leiterplatte 13 ein, so daß der aus der Spule 27 heraustretende Kern 28 längs des Randes 23 der Leiterplatte 13 auf dieser aufliegt. Dabei ist der Kern 28 so gestapelt, daß die einzelnen Streifen längs-

seits auf ihren Seitenrändern stehen und in Umfangsrichtung des Leiterplatten-Randes 23 gebogen verlaufen. Dieser nicht unbedingt kreisbogenförmige Rand 23 bzw. die Kontur der benachbarten Uhrengehäuses 11 bestimmen also die Querschittsgeometrie des außerhalb der Spule 27 bogenförmig verlaufenden Kernes 28. 5

Die im Interesse hoher Antennenempfindlichkeit größte erreichbare wirksame Länge des Kernes 28 ergibt sich, wenn die Sehne des Bogens etwa durch den Mittelpunkt der runden Leiterplatte 13 verläuft, wenn also der gebogene Lamellenkern 28 einen Winkel von 180° überstreicht. Ein größerer Winkel, wie im dargestellten Beispielsfalle, verlängert zwar nicht die wirksame Antennenlänge, steigert aber dennoch die Antennenempfindlichkeit, weil diese übe 180° hinausragenden Enden des lamellierten Weicheisen-Kernes wie Polschuhe feldverstärkend wirken und die Rjchtungsempfindlichkeit der Antennenspule etwas mindern.

In der Fabrikation wird der die Antennenspule 27 durchquerende lamellierte Weicheisenkern 28 nach Maßgabe der Querschnittsgeometrie der Innenwandung des Gehäuses 11 bzw. des Verlaufes des Leiterplattenrandes 23 gebogen und die Spule 27 durch Verschieben auf dem Kern 28 bzw. durch kapazitive Beschallung (17) auf die feste Sendefrequenz des Zeitsenders (insbesondere DCF 77) abgestimmt. Zum Fixieren von Spulenposition und Bogengeometrie wird der Kern 28 samt Spule 27 in ein Vergußwerkzeug eingelegt und mit Kunstharz oder anderem Klebemittel getränkt. Der so ausgehärtete Verbund 27-28 wird mit in ihren Freiraum 29 hineinragender Antennenspule 27 auf den Rand 23 der Leiterplatte 13 geklebt; oder die Leiterplatte 13 wird zum gemeinsamen Aushärten als weiterer Verbund-Bestandteil 13-27-28 maßgerecht auf das Vergußwerkzeug gelegt. Die Anordnung vereinigt einen extrem geringen Platzbedarf mit einer extrem stabilen Befestigung bei günstigstem da weitestem Abstand von der wichtigsten Störquelle (dem Prozessor 15 mit dem Schwingquarz 16). Außerdem ist der so gebogene und befestigte Kern 28 durch praktisch über die gesamte Länge erfolgende Abstützung gegen das dicht benachbarte Uhrengehäuse 11 optimal gegen mechanische Beanspruchung geschützt.

Unter den beschränkten räumlichen Verhältnissen innerhalb eines Armbanduhrengehäuses 11 ergeben sich für die magnetische Langwellenantenne 26 einer Funk-

armbanduhr 12 in Hinblick auf die Antennenempfindlichkeit und die stoßstchere Ausgestaltung also optimale Verhältnisse, wenn der die Antennen-Spule 27 durchsetzende Weicheisenkern 28 als langer Stapel aus flexiblen Lamellen ausgebildet ist, der - dicht innerhalb des Uhrgehäuses 11 (kreis-) bogenförmig längs des Leiterplatten-Randes 23 befestigt - sich über einen möglichst großen Umfangswinkel

erstreckt aber zwischen seinen Enden für Tastschalter-Federzungen 24 sowie für einen elektrischen Energie-Speicher 21 Raum läßt, mit Anordnung der Prozessor-Taktschaltung samt Schwingquarz 16 der Antennenspule 27 etwa diametral gegenüber.
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Claims

Eateutmisprüche

1. Funkarmbanduhr (12) mit innerhalb ihres Gehäuses (11) angeordneter magnetischer Langwellen-Antenne (26) in Form einer von einem Kern (28) getragenen Spule (27),

dadurch gekennzeichnet,

daß der Kern (28) ein langes gebogenes Paket von Weicheisen-Lamellen ist, die mit ihren Seitenberandungen längs des Randes (23) der Elektronikmodul-Leiterplatte (13) des Funkuhrenwerkes gehaltert sind.

2. Funkarmbanduhr nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der lamellierte Kern (28) sich über einen Umfangswinkel von deutlich mehr als 90° erstreckt.

3. Funkarmbanduhr nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Weicheisenkern (28) sich über einen Umfangswinkel in der Größenordnung von etwa 180°, bis vorzugsweise in die Größenordnung von etwa 240°, erstreckt.

4. Funkarmbanduhr nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Kern (28) sich längs des Leiterplatten-Randes (23) bis in die Nachbarschaft eines Bereiches mit Ausnehmungen (22) für Tastschalter-Federzungen (24) erstreckt.

5. Funkarmbanduhr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kern (28) sich längs des Leiterplatten-Randes (23) bis zu einer Rand-Einbuchtung (20) zur Aufnahme eines Speichers (21) für den Betrieb des Elektronikmoduls erstreckt.

6. Funkarmbanduhr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kern (28) sich, an die Innenkontur des Armbanduhren-Gehäuses (11) anschmiegend, längs des Leiterplatten-Randes (23) erstreckt.

7. Funkarmbanduhr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß ein über den Querschnitt des Kernes (28) auftragender Teil der Antennenspule (27) in einen am Rand (23) der Leiterplatte (13) vorgesehenen Freiraum (29) eintaucht.

8. Funkarmbanduhr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß das lamellierte Paket des gebogenen Weicheisenkernes (28) in sich mittels eines aushärtenden Kunstharzes oder Klebers, der auch der Befestigung des Kernes (28) längs des Leiterplatten-Randes (23) dient, formfixiert ist.

9. Funkarmbanduhr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Antennen-Spule (27) dem Prozessor (15) und seiner Taktschaltung (Schwingquarz 16) etwa diametral gegenüber auf der Leiterplatte (13) angeordnet ist.